Бункеры и силосы – это конструкции, которые используются в качестве резервуаров для хранения. Рассматривается структурная конструкция бункеров с процедурой и соображениями по проектированию.
Бункеры и силосы из железобетона практически вытеснили стальные складские конструкции. Бетонные бункеры обладают меньшими эксплуатационными и другими архитектурными качествами, чем стальные резервуары. Они используются для хранения таких материалов, как зерно, крупы, цемент уголь и т.д. Они оба служат целям бункеров.
Концепция и разница между бункерами и силосами объясняются в следующих разделах:
Бункеры в основном используются для хранения подземных жилищ. Они в основном связаны с чрезвычайными ситуациями во время войн. Основные две характеристики, которые заставляют бункер работать в качестве бункера, основаны на следующем
- Глубина (H)
- Угол разрыва
Они характеризуются как неглубокие сооружения. Угол разрыва материала в случае бункеров будет соответствовать горизонтальной поверхности в верхней части бункера, прежде чем он коснется противоположных боковых стенок конструкции, как показано на рисунке 1. Бункеры могут быть круглыми или прямоугольными (или квадратными) в плане.
Вид бункера в разрезе
Угол разрыва образуется под углом 
от горизонтали, как показано выше. Угол 
называется углом откоса. Боковое давление, оказываемое материалом, воспринимается боковыми стенками. Пол бункера принимает на себя всю нагрузку от материала.
Теория, используемая для определения бокового давления в бункерах, – это теория Ранкина.
Проектирование бункеров
1. Проектирование бункеров с прямоугольным или квадратным днищем
Основные структурные элементы, из которых состоит бункер, показаны на рисунке 2. Они состоят из
Конструктивные элементы бункера
Процедура проектирования может быть описана в следующих шагах:
Шаг 1: Проектирование вертикальных стен
Основываясь на теории Ранкина, боковое давление, действующее на вертикальную стену, можно определить по формуле
Где, Pa = интенсивность бокового давления, действующего на высоте ‘h’.
L = Длина бункера
B = Ширина бункера
a = Угол наддува (Наклон материала, как показано на рисунке 3)
= Угол разрыва
w = плотность материала, хранящегося в бункере.
Представление угла наддува (?) и компонента давления, действующего на стены (p).
Это давление pa действует в направлении, параллельном углу нагружения. Таким образом, давление, действующее на вертикальные стены, является горизонтальной составляющей pa. Пусть это будет p, как показано на рисунке 3.
Расчетные моменты:
a) Отрицательные моменты на опорах
b) Положительный изгибающий момент в центре длинных сторон (AB или CD)
c) Положительный изгибающий момент в центре коротких сторон (BC или AD).
Прямое натяжение:
a) Напряжение в длинных стенах
b) Напряжение в коротких стенах
Эффективная глубина:
Эффективная глубина определяется по формуле
Для сопротивления максимальному изгибающему моменту необходимо обеспечить достаточную толщину. Детали армирования для вертикальных стен определяются на основе максимальных изгибающих моментов и расчетных значений прямого напряжения.
Арматура, полученная из вышеприведенного уравнения (Ast), располагается в горизонтальном направлении. В вертикальном направлении предусматривается минимальное распределительное армирование.
Минимальное поперечное сечение 300 мм x 300 мм краевых балок обеспечивается в верхней части, чтобы облегчить крепление опор конвейера.
Этап 2: Проектирование днища бункера
Днище бункера рассчитано на прямое напряжение, вызванное:
a) собственного веса материала
b) Собственный вес наклонной плиты.
Наклонная плита в бункере подвергается прямому натяжению
Наклонная плита в днище бункера, подверженная изгибу
Из рисунков 4 и 5,
wt = вес материала
Расчет прямого натяжения
Где, 
угол между горизонталью и наклонной плитой.
Расчет изгибающего момента
Чтобы определить максимальные моменты на опорах и в центре наклонной плиты, необходимо определить интенсивность нормального давления, которая представляет собой сумму нормального давления, обусловленного весом материала и собственным весом плиты
a) Вследствие веса материала
Если w = плотность материала
h = средняя высота в центре откоса днища
L = эффективный пролет в центре откоса, как показано на рисунке 5.
Тогда, интенсивность нормального давления для глубины h
следовательно, после перестановки,
b) За счет собственного веса перекрытия
Пусть Wd – собственный вес плиты.
Его нормальная составляющая по отношению к плоскости перекрытия задана,
Следовательно, общая интенсивность нормального давления определяется как,
Следовательно,
Максимальный отрицательный изгибающий момент в опорах
Положительный изгибающий момент в центре
2. Проектирование бункеров с круглым дном
При проектировании бункеров с круглым поперечным сечением вертикальные стены подвергаются натяжению обруча по диаметру бункера. Величина натяжения обруча определяется по формуле
Th = 0,5ph .D
D = диаметр бункера
ph = горизонтальная составляющая давления на глубине h от верха.
Для сопротивления натяжению обруча предусмотрена арматура, для чего рекомендуется минимальная толщина 120 мм.
Днище бункера рассчитано как на прямое, так и на кольцевое натяжение вследствие нормального давления на наклонную плиту.
Минимальное вертикальное армирование обеспечивается в зависимости от используемой арматуры.
Этап 3: Проектирование колонн
Колонны проектируются на сжатие и изгиб. Нагрузки на колонны обусловлены:
a) Вертикальные нагрузки = вес складируемого материала + собственный вес элементов
b) Горизонтальные нагрузки = ветровые нагрузки
- Силосы для хранения – типы и преимущества [PDF].
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Как спроектировать одностороннее перекрытие в соответствии с ACI 318-19? | Прилагается пример.
- Нагрузки и силы, действующие на подпорную стену, и их расчеты [PDF].
- Статуя Единства: Конструктивные и строительные особенности самой высокой статуи в мире.
- Принципы проектирования подпорных стен.
- Проектирование стальных резервуаров.