Что представляет собой цилиндрический складской силос: нагрузки на конструкцию и строительство
Создано 07.30
Что представляет собой цилиндрическая конструкция силоса для хранения: нагрузки и строительство
Цилиндрический складской силос — это вертикальный стальной цилиндр, используемый для сухих сыпучих материалов — зерна, цемента, порошка, гранул или кусковых материалов — поставляемый либо в виде болтовых заводских панелей, либо в виде сварной листовой оболочки. Конструктивная работа представляет собой цилиндр под ветровой, снеговой и сейсмической нагрузкой, стоящий на кольцевом или плоском фундаменте, но инженерия, определяющая срок службы, — это профиль толщины стенки, геометрия днища, водоотвод кровли и внутренняя антикоррозионная защита. Силос из стеклоэмалированной стали сплавляет эмалевый слой при 820–930 °C толщиной 0,25–0,45 мм, проходит испытание на пробой при 1500 В постоянного тока и обеспечивает инертную внутреннюю поверхность с pH 1–14 для срока службы более 30 лет.
Инженер, проектировавший только резервуары для жидкостей, сталкивается с цилиндрическим силосом как с другой дисциплиной: нагрузка здесь не гидростатический напор, а давление хранимого сыпучего материала, стенка толще внизу, чем вверху, а крыша должна сбрасывать и снег, и воду, сохраняя при этом внутреннее пространство сухим. Цилиндрические силосы — универсальная ёмкость для сухих сыпучих материалов, и их форма достаточно проста, так что основная ценность заключается в деталях — профиле стенки, кольцевом фундаменте, выпускном отверстии, водосточном желобе крыши и соединениях. В этой статье рассматривается, что представляет собой эта ёмкость, как она нагружается и чем болтовой и сварной варианты отличаются на практике.
Конструктивная система и воспринимаемые ею нагрузки
Цилиндрический силос представляет собой оболочку, подверженную четырём вариантам нагрузок, которые не являются независимыми друг от друга. Первый — это заполненное состояние: хранимый материал оказывает боковое давление на стену и вертикальное давление на днище, причём боковое давление возрастает примерно с глубиной, поэтому стенки силоса толще в нижнем поясе и тоньше в верхнем. Второй — это пустое состояние, когда определяющей нагрузкой является ветер, а конструкция лёгкая и высокая, поэтому анкерное крепление должно сопротивляться как отрыву, так и весу заполнения. Третий — это снег и лёд на крыше, что для цилиндрического силоса означает кровельные листы, стропила или купольную оболочку и водосточный жёлоб. Четвёртый — сейсмический, который для высокого силоса является вопросом поперечной силы в основании и опрокидывания, а для стройного — вопросом потери устойчивости стенки. Когда предусмотрена геодезическая алюминиевая купольная крыша, купол проектируется по AWWA D108 и API 650, а ветровые и снеговые нагрузки принимаются по ADM 2015 или ASCE 7-10, что является наиболее чистым способом отделить проверку крыши от проверки оболочки.
Болтовое и сварное исполнение
Маршрут поставки изменяет программу монтажа, совместную инспекцию и возможность будущего расширения. Болтовой цилиндрический силос собирается из заводских панелей шириной около 1,2 м с фланцевыми соединениями, прокладками EPDM и болтами класса 8.8, поставляется в виде плоского пакета и собирается на месте; полевые работы представляют собой болтовую сборку с контролем момента затяжки, а готовую оболочку можно позже нарастить дополнительными поясами или расширить дополнительными панелями. Сварной силос изготавливается из вальцованного листа с непрерывными швами, проверяемыми методом, согласованным в договоре, что обеспечивает жёсткий непрерывный барьер и обычно является экономичным решением при меньших диаметрах; его недостаток в том, что он не подлежит расширению, а любой ремонт представляет собой полевой сварной шов с тем же объёмом проверки. Оба являются атмосферными сооружениями, стоящими на бетонном кольцевом фундаменте или плоской плите с анкерами, и разность осадок по фундаменту должна контролироваться, поскольку оболочка силоса чувствительна к дифференциальным перемещениям в нижнем поясе.
Профиль стенки, геометрия днища и выпускное отверстие
Силос дешевле, когда стенка следует за нагрузкой, а днище — за материалом. Толщина стенки ступенчатая: более тяжёлый лист в нижних поясах, где давление хранимого сыпучего материала наибольшее, более лёгкий лист выше. Днище либо плоское, либо коническое с уклоном, превышающим угол истечения материала, либо воронкообразное как компромисс с меньшей глубиной; плоское днище благоприятствует большой площади в плане и низкой стоимости стали, конус — полной разгрузке и единому контролируемому выпуску, а воронка — высокому силосу, где полный конус не поместился бы. Диаметр выпускного отверстия должен рассчитываться исходя из насыпной плотности и требуемой производительности разгрузки, а разгрузочное оборудование — шнек, роторный питатель, гравитационный лоток или цепной скребковый транспортёр — проектируется вместе с силосом, потому что заниженный выпуск превращает складской актив в узкое место.
Антикоррозионная защита и внутренняя поверхность
Сухой сыпучий груз мягче, чем жидкий, поэтому здесь всё ещё распространено цинкование, но влажный или кислотный сыпучий груз — нет. Горячее цинкование по GB/T 13912-2020 — это экономичное решение для сухого инертного сыпучего груза — зерна, сухого цемента, пластиковых гранул — где внутренняя поверхность остаётся сухой; оно обеспечивает протекционную защиту, но не подходит для работы с сильнокислыми или щелочными средами, а также для контакта с пищевыми продуктами и кормами. Для влажного, кислотного или щелочного сыпучего груза, а также для любых условий, где внутренняя поверхность промывается между кампаниями, силос со стеклоэмалевым покрытием имеет эмалевый слой, наплавленный при 820–930 °C, толщиной 0,25–0,45 мм, с прочностью выше 3 450 Н/см², испытанный на пробой при 1500 В постоянного тока, гладкий при Ra ниже 0,8 мкм и устойчивый к pH 1–14, что обеспечивает инертную внутреннюю поверхность, измеряемую десятилетиями, а не циклами покрытия. Какую бы систему ни выбрали, крыша и водосток являются частью истории коррозии: протекающая крыша или засорённый водосток подают воду на верхний пояс, и именно там обычно начинается разрушение корпуса силоса.
Технические характеристики
Параметр | Типичное значение / диапазон | Примечание |
Форма силоса | Вертикальная цилиндрическая оболочка | Болтовые панели или сварные листы |
Толщина стенки | Увеличивается в нижних поясах | Соответствует давлению хранимого твердого материала в зависимости от глубины |
Ширина панели | ~1,2 м | Сборная болтовая панель заводского изготовления |
Соединительная система | Фланцевое соединение, прокладка EPDM, болты класса 8.8 | Повторно затягиваемое пыленепроницаемое соединение |
Тип днища | Плоское, коническое или воронкообразное | Выбирается исходя из угла потока |
Крыша | Болтовая коническая или алюминиевый купол AWWA D108 / API 650 | Нагрузки по ADM 2015 / ASCE 7-10 |
Эмалевое покрытие | Сплавленная эмаль 820–930 °C, 0,25–0,45 мм | pH 1–14, Ra < 0,8 мкм, испытание 1500 В пост. тока |
Горячее цинкование | HDG по GB/T 13912-2020 | Только сухие инертные сыпучие материалы |
Фундамент | Бетонное кольцо или плоская плита с анкерами | Контролирует разность осадок |
Расчетный срок службы | 30 лет и старше | Оболочка с эмалевым покрытием |
Применение силоса в проекте
Порядок выбора таков: материал, вместимость, геометрия, затем конструкция. Начните с насыпной плотности, угла естественного откоса, влажности и того, является ли продукт кислым или щелочным, поскольку это определяет внутренний материал и геометрию днища. Затем зафиксируйте вместимость исходя из потребления плюс резерв на поставку или производство и округлите её вверх до целых панелей или поясов листов. После этого выберите диаметр и высоту по графику, грузоподъёмности крана и высоте загрузки; высокий узкий силос подходит для лёгкого материала и малой занимаемой площади, широкий неглубокий — для тяжёлого материала и низкой высоты загрузки. Наконец, проверьте конструкцию на ветровую, снеговую и сейсмическую нагрузку — именно здесь определяются параметры анкерного узла и профиля оболочки, — и внесите момент затяжки болтов, состояние прокладок и водосточный жёлоб кровли в план inspections, чтобы силос обслуживался, а не ремонтировался.
Пример проекта
Проект | Местоположение | Продукт | Объём | Объём работ |
Резервуар для сырой воды большого диаметра | Намибия | Резервуар GFS | 44 900 м³ | поставка и надзор за строительством |
Резервуар большого диаметра | Пекин, Китай | Резервуар GFS | 9 682 м³ | поставка и надзор за строительством |
Резервуары для промышленных сточных вод, 27 единиц | Синьцзян, Китай | Резервуары GFS | Общий объем 30 469 м³ | поставка и надзор за строительством |
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и производством сборных резервуаров с 2008 года. Являясь первым в Китае производителем резервуаров из стеклоплавильной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, выпускает около 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом AWWA D103-09, AWWA C550 и NFPA там, где этого требует применение.
Для проектов цилиндрических силосов это охватывает поставку панелей или листов, данные о профиле стенки и нагрузке на фундамент, геометрию днища, соответствующую материалу, детали крыши и водостока, а также записи о болтовом соединении, моменте затяжки и проверке прокладок, которые составляют передаточный файл.
Часто задаваемые вопросы
В1: Что такое цилиндрический складской силос?
A1: Вертикальный стальной цилиндр для сухих сыпучих материалов — зерна, цемента, порошка, гранул или кусков — построенный либо из болтовых заводских панелей, либо из сварной листовой оболочки, с плоским, коническим или воронкообразным днищем и крышей, рассчитанной на снег и дождь. Это атмосферное сооружение, а не сосуд под давлением.
Q2: Почему стенка толще внизу?
A2: Потому что боковое давление от хранимых твёрдых материалов возрастает с глубиной. Поэтому стенка силоса делается ступенчатой: более тяжёлый лист в нижних поясах и более лёгкий лист вверху, что является как конструктивным требованием, так и экономичным решением.
Q3: Что лучше — болтовое или сварное соединение?
A3: Сборный (болтовой) силос монтируется быстрее, допускает повторную затяжку и последующее увеличение высоты или расширение, подходит для удалённых площадок; сварной силос обеспечивает непрерывный шов при меньших диаметрах и обычно дешевле в изготовлении. Выбор зависит от вместимости, площадки и плана расширения.
Q4: Как учитываются ветровые и снеговые нагрузки?
A4: Обечайка проверяется на заполненный и пустой случай, при этом ветер является определяющим, а анкеры воспринимают отрыв, крыша проверяется на снег и лёд. При использовании геодезического алюминиевого купола купол рассчитывается по AWWA D108 и API 650 с ветровой и снеговой нагрузкой по ADM 2015 или ASCE 7-10.
Q5: Когда следует выбирать эмаль вместо горячего цинкования?
A5: Когда сыпучий материал влажный, кислый или щелочной, или когда внутреннюю поверхность необходимо промывать между продуктами и при контакте с пищевыми продуктами или кормами. Эмаль наплавляется при 820–930 °C толщиной 0,25–0,45 мм, испытывается на искру при 1500 В постоянного тока и рассчитана на pH 1–14 в течение 30 лет и более; горячее цинкование по GB/T 13912-2020 предназначено для сухих инертных сыпучих материалов.
Q6: Какой фундамент нужен цилиндрическому силосу?
A6: Бетонная кольцевая стенка или плоская плита с анкерами, рассчитанными на вес заполнения и ветровой отрыв пустой оболочки, залитая с контролируемой разностью осадок по основанию, поскольку нижний пояс оболочки силоса чувствителен к неравномерной опоре.
Цилиндрический складской силос — это простая форма с требовательным набором нагрузок: давление хранимого сыпучего материала определяет профиль стенки, ветер и отрывное усилие определяют анкеры, снег определяет крышу и водосток, а химический состав материала определяет внутреннюю отделку. Болтовой вариант добавляет соединения с возможностью повторной затяжки и путь расширения; сварной вариант добавляет непрерывный шов при малых диаметрах. Передайте инженеру данные о сыпучем материале, вместимости и нагрузках на площадке, и вы получите конфигурацию силоса с профилем стенки, фундаментом, крышей и объёмом антикоррозионной защиты.
Связаться с инженером
Отправьте хранимый материал и его насыпную плотность и угол естественного откоса, влажность и pH, требуемую вместимость и скорость разгрузки, ограничения по площади и высоте, а также данные о ветре, снеге и сейсмичности на площадке. Мы вернём конфигурацию цилиндрического силоса с профилем стенки, типом днища, нагрузками на фундамент, деталями крыши и внутренней защиты, а также комплект чертежей и спецификаций.
WhatsApp