11. Zásobníky, nádrže, potrubí Zatížení, konstrukce stěn a podpor. Návrh upravuje ČSN EN 1993-4 Zásobníky
- na sypké materiály
Nádrže
- na tekuté materiály
Plynojemy
- na plyny
bunkry sila nízkotlaké (< 2 kPa) vysokotlaké (zejm. kulové) stálého objemu proměnného objemu
suché (pístový strop)
OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
mokré (teleskopický zvon)
1
Mokré plynojemy šroubovicové (bez opěrných sloupů)
vypuštěný
naplněný
OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
2
Mokré plynojemy s opěrnými sloupy(Neapol)
OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
3
Zásobníky Slouží ke skladování sypkých materiálů. Rozdělují se na:
Bunkry
Sila
půdorysná plocha je A
h > 1,5 A h < 1,5 A
>ϕ
φ (úhel vnitřního tření) Zatížení (ČSN EN 1991-4) pv z
ph
γ objemová tíha materiálu ⇒ Fk φ úhel vnitřního tření μ součinitel vnitřního tření γF součinitel zatížení exponenciální úbytek: viz norma
pw
pw ph pv
γZ
γ Zω
γ Zω μ
Dále: vítr, sníh, síly při vyprazdňování, místní zatížení, teplota, pokles podpor ... 2⎛
součinitel aktivního zemního tlaku: ω = tg ⎜ 45 − OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
⎝
φ⎞ ⎟ 2⎠
4
Výpočet a konstrukce zásobníků (ČSN EN 1993-4-1) 3 třídy spolehlivosti: třída 1, 2, 3 Třída 1:
Jednodušší konstrukce, do kapacity 100 t. - lze používat membránovou teorii, vzorce pro okrajové poruchy a nesymetrická zatížení.
Posouzení: - stabilita polohy zásobníku, - pevnost (konstrukce i styků), - stabilita (celková i lokální boulení - vztahy pro posouzení v normě), - opakované zplastizování, pro tř. 1 lze vynechat - únava, - MSP (deformace, kmitání).
Při dimenzování přidat na otěr min. 2 mm! Válcové zásobníky (skořepina): x
ph válec
r
dϕ věnec výsypka
D = 2r
ph nθ
nθ
r dϕ
t
nθ
dϕ
• stěna nevyztuženého válce: n θ dϕ
phr dϕ dx = nθdϕ dx
nθ
⇒ membránová obvodová tahová síla ve stěně válce:
nθ,Ed = ph r ≤ t f yd OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
z rovnováhy (membránová teorie)
tj. t =
ph r f yd 5
n x, Ed
- meridiánní síla (svislá od tíhy, tření): Pevnostní posouzení (Iljušinova podmínka):
nx,2 Ed − nx,Ednθ,Ed + nθ,2 Ed ≤ t f yd
• stěna výsypky: z rovnováhy svislých sil v místě věnce plyne pro meridiánní sílu tlak z náplně válce V1 nφ
nφ
V2
β
nφ,Εd =
∑ V Ed 2π r sin β
Přibližné posouzení stěny výsypky:
1,2 n φ, Ed ≤ 0 ,80 t f ud doporučené součinitele
• přechod mezi a stěnou a výsypkou výztužný věnec (N, M)
namáhání věnce:
nφ
β
podpory OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
6
Přibližné tlakové namáhání výztužného věnce (jeho spolupůsobící plocha Aet je dána normou): NEd ≤ f yd NEd = nφ,Ed r sin β a
Aet
Kromě pevnostního posouzení se kontroluje stabilita skořepiny válce: • ve svislém směru • v příčném směru (od větru a možného podtlaku při vyprazdňování) Vztahy pro posouzení (kritické hodnoty vnitřních sil) jsou v normě. Komplexní posouzení vyžaduje výpočet MKP pro všechna zatížení. Rovinné zásobníky t det.
výztuhy (uvažuje se vlastní průřez a spolupůsobící stěna 30 t)
• nevyztužené stěny • stěny s výztuhami
Pro třídu konstrukce 1 lze stěny řešit podle teorie 1. řádu. Pro vypočtené vnitřní síly se posoudí pevnost a stabilita. OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
7
Výpočet a konstrukce podpor • rámové podpory (volný průjezd) brát jako příčel s ∞ tuhostí
Lcr = 2h h
• příhradová konstrukce vyztužená konstrukce (tj s neposuvnými styčníky)
Lcr = h
OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
8
Nádrže Podle tvaru: válcové svislé, válcové vodorovné, kulové, pravoúhlé, jiné. Podle vnitřních tlaků: nízkotlaké (do 20 mbar = 2kPa), vysokotlaké.
Válcové nádrže střešní konstrukce uložená na obvodovém prstenci plovoucí těsněný píst (pro ropu), případně zastřešená
Vodorovně uložené válce
Kulová nádrž sedla
prstence OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
9
Výpočty (ČSN EN 1993-4-2) 3 třídy spolehlivosti: třída 1, 2, 3 Třída 1:
Jednodušší konstrukce pro zemědělské potřeby a pro nádrže na vodu. - lze použít membránovou teorii, vzorce pro okrajové poruchy a nesymetrická zatížení.
Posouzení (střecha, stěny, dno - MKP): - stabilita polohy nádrže, - pevnost (konstrukce i styků), - stabilita (celková i lokální boulení - vztahy pro posouzení v normě), - opakované zplastizování, - únava, - MSP (deformace, kmitání).
Zjednodušené vztahy Potřebná tloušťka válcové nádrže:
t= H
t
pd r f yd
- návrhové zatížení tekutinou a přetlakem:
pd = γ F γ H + qd
D = 2r
Pro kulové nádrže:
objemová tíha
pr t= 2 f yd
(poloviční) OK3
© 11
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
návrhový přetlak nad hladinou
10
