Дослідження технічного стану конструкцій силосів для зберігання зерна

Загальний вигляд підсилосних колон і в'язівЗВІТ ПРО НАУКОВО-ТЕХНІЧНУ РОБОТУ

Голоднов О.І.

Дослідження технічного стану конструкцій силосів для зберігання зерна, які розташовані на території ЗАТ «Дмитрівське зернопереробне підприємство»
в смт. Дмитрівка Бахмацького р-ну Чернігівської обл.

Зав. науково-дослідним і проектним відділом
будівельних конструкцій, д.т.н., с.н.с. О.І. Голоднов
Київ 2009

РЕФЕРАТ

Звіт про НТР: 20 с., 16 рис., таблиць нема, 1 додаток, 9 джерел.
Об’єкт дослідження – технічний стан конструкцій силосів для зберігання зерна, які розташовані на території ЗАТ «Дмитрівське зернопереробне підприємство» в смт. Дмитрівка Бахмацького р-ну Чернігівської обл.
Мета роботи – визначення технічного стану конструкцій силосів і необхідності в підсиленні.

Методи дослідження:

    • візуальне й інструментальне обстеження конструкцій силосів, визначення дефектів та пошкоджень;
    • розрахунки підсилосних конструкцій;
    • аналіз результатів, отриманих від Замовника та в ході проведення роботи, і розрахунків;
    • складання висновку про технічний стан конструкцій силосів і рекомендацій щодо забезпечення подальшої безпечної та надійної експлуатації.

Апаратура і програмні засоби:

    • штангенциркуль за ГОСТ 166–89 (ИСО 3599–76);
    • металева рулетка за ГОСТ 7502–89;
    • фотоапарат OLYMPUS SP–510 UZ;
    • персональний комп’ютер Pentium 4.

Результати НТР мають бути використані при обґрунтуванні можливості подальшої експлуатації конструкцій силосів.
Прогнозні пропозиції щодо розвитку об’єкта дослідження – запобігання появі пошкоджень і аварій аналогічних конструкцій.

МЕТАЛЕВІ СИЛОСИ, ДЕФЕКТИ ТА ПОШКОДЖЕННЯ, НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН, НАДІЙНІСТЬ

ЗМІСТ

ВСТУП
1. ЗАГАЛЬНІ ДАНІ ТА ХАРАКТЕРИСТИКА СПОРУД І ОПИС КОНСТРУКЦІЙ
2. МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ РОБІТ
3. РЕЗУЛЬТАТИ ОБСТЕЖЕННЯ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ СИЛОСІВ
3.1. Результати обстежень конструкцій силосів марки МСВУ 46.07.К60.В12
3.2. Результати обстежень конструкцій силосів марки МСВУ 73.12.К45.В12
3.3. Результати обстежень конструкцій силосів марки МСВУ 73.07.К45.В12
ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП

Обстеження несучих конструкцій силосів для зберігання зерна, які розташовані на території ЗАТ «Дмитрівське зернопереробне підприємство» в смт. Дмитрівка Бахмацького р-ну Чернігівської обл., були виконані з метою визначення їхнього технічного стану та підтвердження можливості подальшої експлуатації.

Роботи виконані на замовлення ЗАТ «Дмитрівське зернопереробне підприємство» відповідно до договору від 03.08.2009 р. № 25033.

Ця науково-технічна продукція виконана ВАТ Укрндіпроектстальконструкція ім. В.М. Шимановського (ліцензія АБ № 208271, дійсна до 13 січня 2010 р.), система менеджменту якості якого сертифікована відповідно до DIN EN ISO 9001:2000, сертифікат TÜV CERT № 15 100 74510 від 02.04.2007 р.

Дана науково-технічна продукція є інтелектуальною власністю ВАТ Укрндіпроектстальконструкція ім. В.М. Шимановського (Товариства) і не може бути передана для розповсюдження юридичним чи фізичним особам або іншим чином використана поза межами договору без згоди Товариства. Будь-які дії, пов’язані з порушенням особистих немайнових чи майнових прав Товариства, як суб’єкта авторського права на дану науково-технічну продукцію, тягнуть за собою відповідальність у встановленому законом порядку.

Робота виконана з дотриманням вимог нормативно-методичних документів, що діють в Україні [1-9].

1. ЗАГАЛЬНІ ДАНІ ТА ХАРАКТЕРИСТИКА СПОРУД І ОПИС КОНСТРУКЦІЙ

Об’єкт дослідження – технічний стан конструкцій силосів для зберігання зерна, які розташовані на території ЗАТ «Дмитрівське зернопереробне підприємство» в смт. Дмитрівка Бахмацького р-ну Чернігівської обл.
На території ЗАТ «Дмитрівське зернопереробне підприємство» розташовані силоси трьох марок (рис. 1.1, 1.2): МСВУ 73.07.К45.В12 (4 шт.), МСВУ 73.12.К45.В12 (4 шт.) і МСВУ 46.07.К60.В12 (2 шт.).
Силоси являють собою сталеві ємністі циліндричної форми із конусним днищем, які встановлюються на металеві колони. Металеві колони встановлюються на залізобетонний фундамент і закріплюються до нього за допомогою анкерних болтів (рис. 1.3, 1.4, 1.5).
Діаметр циліндричної оболонки силосу марки МСВУ 73.07.К45.В12 становить 7334 мм, висота складається з 7 ярусів висотою 1,2 м кожний і становить 8,4 м. Силос об’ємом 417 м3 призначений для зберігання 333 тонн зерна.
Діаметр циліндричної оболонки силосу марки МСВУ 73.12.К45.В12 становить 7334 мм, висота складається з 12 ярусів висотою 1,2 м кожний і становить 14,4 м. Силос об’ємом 661 м3 призначений для зберігання 528 тонн зерна.

Мал. 1.1. Схема розташування силосів на території підприємства

 

Мал. 1.1. Схема розташування силосів на території підприємства

Мал. 1.2.   Загальний вигляд силосів на території підприємства

Мал. 1.2. Загальний вигляд силосів на території підприємства

Мал. 1.3.   Загальний вигляд несучих конструкцій в підсилосній частині силосу марки МСВУ 46.07.К60.В12

Мал. 1.3. Загальний вигляд несучих конструкцій в підсилосній частині силосу марки МСВУ 46.07.К60.В12

Мал. 1.4.   Загальний вигляд несучих конструкцій в підсилосній частині силосу марки МСВУ 73.07.К45.В12

Мал. 1.4. Загальний вигляд несучих конструкцій в підсилосній частині силосу марки МСВУ 73.07.К45.В12л. 1.4. Загальний вигляд несучих конструкцій в підсилосній частині силосу марки МСВУ 73.07.К45.В12

Мал. 1.5.   Загальний вигляд несучих конструкцій в підсилосній частині силосу марки МСВУ 73.12.К45.В12

Мал. 1.5. Загальний вигляд несучих конструкцій в підсилосній частині силосу марки МСВУ 73.12.К45.В12

Діаметр циліндричної оболонки силосу марки МСВУ 46.07.К60.В12 становить 4584 мм, висота складається з 7 ярусів висотою 1,2 м кожний і становить 8,4 м. Силос об’ємом 151 м3 призначений для зберігання 115 тонн зерна.
При визначенні параметрів силосів були використані технічні умови [1, 2].
Конструктивно силоси вирішені у вигляді циліндричної оболонки з зовнішніми ребрами жорсткості. Оболонка складається з профільованих хвилястих оцинкованих панелей. Окремі панелі з’єднуються між собою за допомогою болтів з ущільнювальними елементами.
Для забезпечення стійкості у вертикальному напрямку панелі підкріплені вертикальними ребрами жорсткості U-подібного профілю ззовні силосу, опори (бази) ребер жорсткості встановлені на металеві колони і закріплені до них за допомогою анкерних болтів. Окремі елементи вертикальних ребер між собою та з стіновими панелями з’єднуються за допомогою болтів з ущільнювальними елементами.
Покрівля силосу являє собою конічну просторову конструкцію, що зібрана з оцинкованих металевих секторів, які з’єднуються між собою та з несучими ребрами жорсткості каркасу даху за допомогою болтів.
Для роботи силосу в складі перевантажувального комплексу передбачені конструкції для завантаження зерна. Розвантаження зерна виконується самотечією через отвір (течку) у днищі на підсилосний транспортер (мал. 1.3, 1.4, 1.5).

2. МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ РОБІТ

Визначення технічного стану конструкцій силосів виконувалось в такій послідовності:
– встановлення й аналіз конструктивної системи споруд силосів;
– натурне обстеження конструкцій силосів, визначення дефектів і пошкоджень;
– фотографування споруд, вузлів сполучення елементів, дефектів і пошкоджень;
– вивчення фактичних умов експлуатації конструкцій силосів;
– аналіз і обробка отриманих результатів обстеження;
– підготування висновку про технічний стан конструкцій силосів і необхідність підсилення конструкцій.
При проведенні досліджень була використана наступна апаратура:
– металева рулетка за ГОСТ 7502–89;
– штангенциркуль за ГОСТ 166–89 (ИСО 3599–76);
– фотоапарат OLYMPUS SP–510 UZ.
Аналіз наданої документації, обстеження, виконання розрахунків і підготування висновку про технічний стан конструкцій виконувалися відповідно до положень чинних нормативних документів, що діють на території України [1-9 та ін.].

3. РЕЗУЛЬТАТИ ОБСТЕЖЕННЯ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ СИЛОСІВ

3.1. Результати обстежень конструкцій силосів марки МСВУ 46.07.К60.В12

Обстеження змонтованих силосів марки МСВУ 46.07.К60.В12 були виконані після відновлення. Відновлення силосів були виконані після руйнування у вигляді просторової втрати стійкості підсилосних колон. Втрата стійкості підсилосних колон була спричинена відсутністю в’язів між колонами. Фрагменти конструкцій підсилосних колон, які втратили стійкість, наведені на мал. 3.1.

Мал. 3.1.  Фрагменти конструкцій підсилосних колон, які втратили стійкість                                   Мал. 3.1. Фрагменти конструкцій підсилосних колон, які втратили стійкість

Замовником не надана проектна документація по цьому силосу. Описування підсилосних конструкцій виконане за результатами виконаних обстежень і обмірів.
В результаті проведених вимірювань були встановлені профілі, з яких виготовлені конструкції (рис. 3.2). Загальний вигляд підсилосних елементів наведений на рис. 3.3, 3.4, 3.5.
Згідно п. 6.1 і п. 1 б) табл. 11 СНиП II–23–81* [3], розрахункова довжина елементів в’язів в площині становить lef = 0,9•l=0,9•2663=2400 мм, а з площини згідно п. 2 а) табл. 11 СНиП II–23–81* [3] – lef = l1=2663 мм. Згідно п. 6.4 СНиП II–23–81* [3], радіус інерції перетинів елементів із поодиноких кутиків при розрахунковій довжині елемента, яка дорівнює l або 0,9•l, приймається таким, що дорівнює мінімальному значенню і=іmin. Для поодинокого кутика 45х4 і=0,89 см. Тоді гнучкість елементів в’язів із поодиноких кутиків становить λ=lef/і=266,3/0,89=299.
Згідно п. 6 табл. 19* СНиП II–23–81* [3] гранична гнучкість стиснутих елементів в’язів не повинна бути вищою за 200. Таким чином, прийнятого профілю для елементів вертикальних в’язів недостатньо для надійної роботи конструкцій.

а)                                                                                                                                                                                             б)

Мал. 3.2.а)   Схема розташування підсилосних елементів.план                                                                                                                                                                             Мал. 3.2.б)   Схема розташування підсилосних елементів.вид А

 

 

Мал. 3.2. Схема розташування підсилосних елементів:

а) план;
б) вид А

Мал. 3.3.   Вигляд елементів решітки вертикальних в'язів ВВ1 із поодиноких кутиків 45х4                                  Мал. 3.3. Вигляд елементів решітки вертикальних в’язів ВВ1 із поодиноких кутиків 45х4

Мал. 3.4.   Стикування елементів вертикальних в'язів ВВ1 (кутиків 45х4 і швелерів №6,5) до колон К1        Мал. 3.4. Стикування елементів вертикальних в’язів ВВ1 (кутиків 45х4 і швелерів №6,5) до колон К1

Мал. 3.5.   Стикування елементів вязів ВВ1 з колонами К1 в верхній частині колон                            Мал. 3.5. Стикування елементів вязів ВВ1 з колонами К1 в верхній частині колон

Рекомендується виконати підсилення елементів в’язів за рахунок збільшення площі перетинів згідно мал. 3.6.

Мал. 3.6.   Схема підсилення існуючих елементів в'язів                                                            Мал. 3.6. Схема підсилення існуючих елементів в’язів

Як несучі вертикальні підсилосні елементи використані сталеві колони з двотавра №14. Граничне навантаження, яке припадає на колони від ваги металоконструкцій і зерна, приблизно становить:

 

ф.0

Таке навантаження сприймають 10 колон, тобто на одну колону припадає приблизно

ф2

Згідно п. 6.8 і табл. 71 а) СНиП II–23–81* [3], розрахункова довжина колон в площині більшої жорсткості становить lef= μ·l=0,7·5300=3710 мм, а в площині меншої жорсткості – lef= μ·l=0,5·2400=1200 мм. Радіуси інерції двотавра №14: imax=5,73 см, imin= 1,55 см. Тоді гнучкість колон в площині більшої жорсткості становить λ= lef/і=371/5,73=65, а в площині більшої жорсткості – λ= lef/і=120/1,55=77.

Параметри колон наступні: площа перетину двотавра №14 ф3 , розрахунковий опір сталі ф4(прийнятий орієнтовно, як найчастіше використовуваний для таких конструкцій), коефіцієнт поздовжнього вигину прийнятий за табл. 72 СНиП II–23–81* [3] , ф5коефіцієнт умов роботи конструкції ф6. Згідно п. 6 табл. 19* СНиП II–23–81* [3] гранична гнучкість колон не повинна перевищувати  ф7 , де ф8.1 .     Розрахунок на стійкість центрально стиснутих елементів, виконується за формулою (7) СНиП II–23–81* [3]

image035

Умова виконується. Можливе відхилення верха колон від вертикалі враховане коефіцієнтом умов роботиконструкції ф10. Таким чином, прийнятого профілю для підсилосних колон достатньо для надійної роботи конструкцій.

 

3.2.   Результати обстежень конструкцій силосів марки МСВУ 73.12.К45.В12

Обстеження змонтованих силосів марки МСВУ 73.12.К45.В12 були виконані після їхнього монтажу. У Замовника виникла підозра щодо надійної та безпечної роботи конструкцій силосів за умов використання для в’язів круглого профілю. Загальний вигляд конструкцій підсилосних колон і в’язів з круглого профілю наведений на мал. 3.7.

Мал. 3.7.  Загальний вигляд підсилосних колон і в'язів                                                                 Мал. 3.7. Загальний вигляд підсилосних колон і в’язів

Замовником не надана проектна документація по цьому силосу. Описування підсилосних конструкцій виконане за результатами виконаних обстежень і обмірів.
В результаті проведених вимірювань були встановлені профілі, з яких виготовлені конструкції (мал. 3.8). Загальний вигляд підсилосних елементів наведений на мал. 3.9, 3.10.
Згідно п. 6.1 і п. 1 б) табл. 11 СНиП II–23–81* [3], розрахункова довжина елементів в’язів в площині становить lef = 0,9•l=0,9•2955=2660 мм, а з площини згідно п. 2 а) табл. 11 СНиП II–23–81* [3] – lef = l1=2950 мм.
Згідно п. 6 табл. 19* СНиП II–23–81* [3] гранична гнучкість стиснутих елементів в’язів не повинна бути більшою за 200. Гнучкість в’язів становить λ= lef/і=295/0,4=738. Таким чином, прийнятого профілю для елементів вертикальних в’язів недостатньо для надійної роботи конструкцій.
Рекомендується виконати заміну елементів в’язів. Мінімальний профіль (за умов виконання в’язів із поодиноких кутиків): і= lef/λ=295/200=1,48 см. Такий радіус інерції має рівнополичний кутик 75х5. Прийняті профілі для горизонтальних елементів мають розріз посередині та зєднані між собою накладками на болтах (рис. 3.7). Такий елемент не забезпечує надійну роботу і має бути замінений.

а)                                                                                                                                                                                            б) Мал. 3.8.б)   Схема розташування підсилосних елементів. б)вид А
Мал. 3.8.а)   Схема розташування підсилосних елементів.а)план

Мал. 3.8. Схема розташування підсилосних елементів:
а) план;
б) вид А

Мал. 3.9.   Вигляд елементів решітки вертикальних в'язів ВВ2 із круглого профілю діаметром 16 мм                  Мал. 3.9. Вигляд елементів решітки вертикальних в’язів ВВ2 із круглого профілю діаметром 16 мм

Мал. 3.10.   Вигляд бази колони і стикуавання елементів в'язів ВВ2 до колон К2                               Мал. 3.10. Вигляд бази колони і стикуавання елементів в’язів ВВ2 до колон К2

В наданих фірмою-виробником силосів кресленнях (додаток А) відсутні конкретні пропозиції щодо підсилення конструкцій з обґрунтуванням величин прийнятих профілів. Враховуючи цю обставину, пропонується виконати заміну елементів з круглих профілів в’язів ВВ2 на елементи з рівнополичного кутика не менш як 75х5. Горизонтальні елементи в’язів ВВ2 з гнутого швелера із стикуванням посередині довжини на болтах замінити на прокатні швелери не нижче №6,5. Конструктивно в’язі з кутиків ВВ2а виконати за аналогією з виконаними в’язями ВВ1.
Як несучі вертикальні підсилосні елементи використані сталеві колони з двотавра №22. Граничне навантаження, яке припадає на колони від ваги металоконструкцій і зерна, приблизно становить:

image045Таке навантаження сприймають 16 колон, тобто на одну колону припадає приблизно

image047Згідно п. 6.8 і табл. 71 а) СНиП II–23–81* [3], розрахункова довжина колон в площині більшої жорсткості становить lef = μ•l=0,7•5150=3605 мм, а в площині меншої жорсткості, за умов заміни в’язів згідно вимог СНиП II–23–81* [3] і наданих вище пропозицій, – lef = μ•l=0,5•2580=1290 мм. Радіуси інерції двотавра №22: imax=9,13 см, imin= 2,27 см. Тоді гнучкість колон в площині більшої жорсткості становить λ= lef/і=360,5/9,13=39, а в площині більшої жорсткості – λ= lef/і=129/2,27=57.
Параметри колон наступні: площа перетину двотавра №22image049 , розрахунковий опір сталіimage025(прийнятий орієнтировно, як найчастіше використовуваний для таких конструкцій), коефіцієнт поздовжнього вигину прийнятий за табл. 72 СНиП II–23–81* [3]image051 , коефіцієнт умов роботи конструкції . Згідно п. 6 табл. 19* СНиП II–23–81* [3] image029гранична гнучкість колон не повинна перевищувати image053деimage055 . Розрахунок на стійкість центрально стиснутих елементів, виконується за формулою (7) СНиП II–23–81* [3]

image057
Умова виконується. Можливе відхилення верха колон від вертикалі враховане коефіцієнтом умов роботи конструкції image029. Таким чином, прийнятого профілю для підсилосних колон достатньо для надійної роботи конструкцій.

3.3. Результати обстежень конструкцій силосів марки МСВУ 73.07.К45.В12

Обстеження змонтованих силосів марки МСВУ 73.07.К45.В12 були виконані після їхнього монтажу. Як і у випадку з силосами МСВУ 73.12.К45.В12, у Замовника виникла підозра щодо надійної та безпечної роботи конструкцій силосів за умов використання для в’язів круглого профілю. Загальний вигляд конструкцій підсилосних колон і в’язів з круглого профілю наведений на мал. 3.11.

Мал. 3.11.  Загальний вигляд підсилосних колон і в'язів                                                                 Мал. 3.11. Загальний вигляд підсилосних колон і в’язів
Замовником не надана проектна документація по цьому силосу. Описування підсилосних конструкцій виконане за результатами виконаних обстежень і обмірів.
В результаті проведених вимірювань були встановлені профілі, з яких виготовлені конструкції (мал. 3.8). В цілому, несучі підсилосні елементи виконані по аналогії з елементами для силосів марки МСВУ 73.12.К45.В12. Тому висновки і рекомендації, що стосуються силосів марки МСВУ 73.12.К45.В12, розповсюджуються і на силоси марки 73.07.К45.В12.

ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ

В результаті проведених досліджень зроблені наступні висновки.
1. Несуча здатність підсилосних колон силосів марок МСВУ 73.12.К45.В12, МСВУ 73.07.К45.В12, МСВУ 46.07.К60.В12 забезпечується. Можливе відхилення верха колон від вертикалі в розрахунках враховувалось введенням коєфіцієнта умов роботи для конструкцій image029.
2. Для вертикальних в’язів ВВ1 силосу марки МСВУ 46.07.К60.В12 прийнятий рівнополичний кутик 45х4. Згідно вимог чинного СНиП II–23–81* [3] такого профілю недостатньо для надійної роботи конструкцій. Необхідно розробити відповідний проект і виконати підсилення конструкцій в’язів ВВ1 згідно наведених рекомендацій (мал. 3.6), або заміну профілів.
3. Для вертикальних в’язів ВВ2 силосів марок МСВУ 73.12.К45.В12 і МСВУ 73.07.К45.В12 прийнятий круглий профіль діаметром 16 мм. Згідно вимог чинного СНиП II–23–81* [3] такого профілю недостатньо для надійної роботи конструкцій. Необхідно розробити відповідний проект і замінити елементи в’язів ВВ2 згідно наведених рекомендацій (підрозділ 3.2).
4. За результатами виконаних обстежень і розрахунків встановлено, що технічний стан підсилосних конструкцій силосів марок МСВУ 73.12.К45.В12, МСВУ 73.07.К45.В12 і МСВУ 46.07.К60.В12, розташованих на територіі ЗАТ «Дмитрівське зернопереробне підприємство» в смт. Дмитрівка Бахмацького р-ну Чернігівської обл., у відповідності з вимогами чинних нормативних документів [9] розглядається як непридатний для експлуатації. Після виконання робіт з підсилення або заміни систем вертикальних в’язів технічний стан підсилосних конструкцій необхідно перевизначити спеціалізованою організацією і зробити відповідний висновок.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. ТУ У 30397047.001–2000. Силоси металеві вентильовані уніфіковані типу СМВУ: Технічні умови. – Введені вперше. Миколаїв, 2000. – 24 с.
2. ТУ У45.2 -30397047.002:2004. Силоси металеві вентильовані уніфіковані типу СМВУ: Технічні умови. – Введені 01.02.2005. Миколаїв, 2005. – 24 с.
3. СНиП II–23–81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 96 с.
4. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 192 с.
5. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об’єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування / Мінбуд України. – Київ: Мінбуд України, 2006. – 60 с.
6. ДБН В.2.2–8–98. Підприємства, будівлі і споруди по зберіганню та переробці зерна / Держбуд України. – Київ: Держбуд України, 1998. – 39 с.
7. СНиП 2.09.03–85. Сооружения промышленных предприятий / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП, 1986. – 116 с.
8. Пособие по проектированию предприятий, зданий и сооружений по хранению и переработке зерна (к СНиП 2.10.05–85) / ЦНИИпромзернопроект. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 145 с.
9. Правила обстежень, оцінки технічного стану та паспортизації виробничих будівель і споруд / Нормативні документи з питань обстежень, паспортизації, безпечної та надійної експлуатації виробничих будівель і споруд. – Київ: Держбуд України, 1999. – С. 5–69.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Posted in Статьи.