Залізобетонні силоси з раціональним формуванням технологічних впливів

Abstract

UA: Дисертація присвячена побудові наукових принципів та розробці на їх основі нових конструкцій силосів, які відповідають вимогам ефективності та експлуатаційної надійності. Запропонована фізична модель процесу руху сипучого матеріалу усередині ємкості при розвантажуванні і формування його тиску на стіни силосів. Здійснено її експериментальне та теоретичне обгрунтування, установлені граничні значення підвищення тиску сипучого матеріалу на стіни силосів під час розвантаження. Обгрунтована гіпотеза підвищеного нагріву та руйнування стін силосів при позацентровому розвантаженні гарячого сипучого матеріалу. Запропоновано методики розрахунку несучої здатності стін силосів, їх жорсткості з урахуванням виникнення тріщин по твірним. Розроблені нові конструкції силосів з раціональним формуванням технологічних впливів, виконано упровадження їх при новому будівництві та при реконструкції.

RU: Диссертация посвящена построению научных принципов и разработке на их основе новых конструкций силосов, отвечающих требованиям эффективности и эксплуатационной надежности применительно к проектированию, новому строительству и реконструкции действующих объектов. В качестве технологических воздействий рассмотрены вопросы повышения давления на стены силосов в производственных режимах эксплуатации (простая выгрузка и проточный режим), а также повышения температуры нагрева стен на локальных участках и их интенсивное разрушение при внецентренной выгрузке горячих сыпучих материалов. На основании проведенных обследований дан анализ характера и степени разрушения железобетонных стен емкостей с учетом их конструктивного решения и технологических воздействий. Предложена физическая модель процесса истечения сыпучего материала внутри емкости при выгрузке и формирования давления на стены силосов. Рассмотрены две стадии движения сыпучего материала - неустановившаяся и установившаяся. Теоретический анализ кинематики системы сыпучий материал - оболочка силоса выполнен с привлечением свойств сыпучего: дилатансии, изменчивости углов внутреннего и внешнего трения. Установлены предельные значения горизонтального давления сыпучего на стены силосов, формирующиеся в процессе разгрузки, определены зоны их возникновения. Экспериментальное обоснование принятой физической модели реализовано в лабораторных условиях, на моделях силосов из оргстекла и цементно-песчаного бетона, и в натурных условиях, на железобетонных силосах: зернового элеватора, емкости для руды. Получено качественное соответствие результатов исследований на моделях силосов и на натурных объектах. Применительно к внецентренной разгрузке силосов для горячих сыпучих материалов сформулирована и подтверждена гипотеза механического теплопереноса, устанавливающая связь между характером движения засыпки, повышением температуры нагрева стен на локальных участках и их интенсивным разрушением. Теоретический анализ и экспериментальное обоснование гипотезы подтвердили корреляцию процессов и наличие рассмотренного эффекта. Установлено, что при простой внецентренной выгрузке горячего клинкера температура нагрева внутренней поверхности стены увеличивается в 1,8-2,2 раза и более, в зависимости от величины относительного эксцентриситета расположения выпускного отверстия. При проточном режиме эта температура может достигать температуры загружаемого сыпучего материала. При суточных колебаниях температуры наружного воздуха получено общее решение задачи для объемного напряженно-деформированного состояния системы массив сыпучего материала - оболочка силоса, которое при упрощенных граничных условиях трансформируется в известные решения О.Таймера, М.Кельнера и другие. Учтены особенности работы железобетонных стен силосов с трещинами по образующим, нелинейные деформации бетона на участках между трещинами, в том числе на ниспадаю- щей ветви диаграммы ~ bt  s . Разработаны новые конструкции силосов с управлением кинематикой движения сыпучего внутри емкостей, исключающие повышение давления на стены емкостей и повышение температуры нагрева стен при внецентренной выгрузке. Разработаны методы расчета несущей способности стен силосов-оболочек, учитывающие локальные нагружения и переменное армирование по высоте емкостей, методы расчета жесткости стен с трещинами. Рассмотрены задачи оценки напряженно-деформированного состояния оболочек силосов каннелюрного типа, силосов с радиальными перегородками, условия температурного разрушения защитного слоя бетона внутреннего ряда рабочей кольцевой арматуры. Осуществлено внедрение новых конструкций силосов через рекомендации по проектированию, при новом строительстве и реконструкции.

EN: The thesis deals with frame of scientific principles and elaboration of new constructions of siloes on their basis meeting the requirements of the efficiency and operate reliability. Suggested is the physical model of loose material flow process inside the silo while unloading as well as formation of its pressure on silo walls. Its experimental and theoretical control is executed; limiting values of pressure increase of loose material on silo walls are determined when unloading. Substantiated is hypothesis of increased heating and destruction of silo walls at eccentric unloading of hot loose material. Suggested is the estimation procedure of the load-carrying capacity of silo walls, their rigibilities taking into account the formation of cracks on the generating lines. Elaborated are the new constructions of siloes with the most efficient formation of technological actions. Their introduction is executed at new construction and reconstruction.