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Sonja von Bloh, M.Sc.

2017-06-12

Cargas en la tolva del silo según EN 1991-4

Este artículo describe las acciones en los silos según EN 1991-4. En un ejemplo de un silo cilíndrico independiente para cemento con una tolva cónica, se calcularon las cargas de llenado de la tolva del silo.

Disposición y dimensiones

El sistema estructural se muestra en la figura 01.

System und Bauteilmaße des Zementsilos

Valores característicos determinantes para diferentes aplicaciones de carga

Los valores extremos aplicables de partículas sólidas para las presiones máximas de la tolva en estado lleno se incluyen en la siguiente tabla.

Maßgebliche Kennwerte für die unterschiedlichen Lastansätze

Propiedades fisicas

Las cargas en las paredes de las tolvas de los silos se deben determinar según EN 1991‑4 [1] , 6.1.1 (2) con respecto a la inclinación de las paredes de las tolvas de conformidad con las siguientes clases:

Se asume un suelo plano si el ángulo de inclinación del suelo con respecto a la horizontal α es menor de 5 °.

Una tolva poco profunda debe ser cualquier tolva que no esté clasificada como plana o empinada.

Una tolva empinada será cualquier tolva que satisfaga el siguiente criterio:

\tan β < \frac{1 - K}{2 \cdot μ_{h}} (6.1)

Fórmula 1

\tan 39, 8 ° = 0, 83 > \frac{1 - 0, 450}{2 \cdot 0, 458} = 0, 60

Fórmula 2

La tolva se clasifica como una tolva poco profunda.

Cargas de relleno

Profundidad característica de Janssen z_o

z_{o} = \frac{1}{K \cdot μ} \cdot \frac{A}{U} (5.75)

Fórmula 3

z_{o} = \frac{1}{0, 450 \cdot 0, 458} \cdot \frac{19, 63}{15, 71} = 6, 07 m

Fórmula 4

Distancia vertical h_o
Para un silo circular lleno simétricamente, la distancia vertical h_o entre la superficie equivalente del sólido y el contacto más alto entre el sólido y el muro se calcula de la siguiente manera:

h_{o} = \frac{d_{c}}{6} \cdot \tan ϕ_{r} (5.78)

Fórmula 5

h_{o} = \frac{5, 00}{6} \cdot \tan 36, 00 ° = 0, 61 m

Fórmula 6

Parámetro n

n = - (1 \tan ϕ_{r}) \cdot (\frac{1 - h_{o}}{z_{o}}) (5.76)

Fórmula 7

n = - (1 \tan 36, 00 °) \cdot (\frac{1 - 0, 61}{6, 07}) = - 1, 55

Fórmula 8

Coordenada z
z = h_c = 8,00 m 6.1.2 (2)

Presión vertical p_vf

p_{vf} = γ \cdot (h_{o} - \frac{1}{n 1} \cdot (z_{o} - h_{o} - \frac{(z z_{o} - 2 \cdot h_{o})^{n 1}}{(z_{o} - h_{o})^{n}}) (5.79)

Fórmula 9

Fórmula 10

Lupa de carga inferior C_b
C_b = 1,0 (6,3)
El factor de aumento de la carga inferior C_b se aplica a los silos de la clase de evaluación de la acción 2 bajo la condición de que los sólidos almacenados no tiendan a un comportamiento dinámico.

Presión vertical media en la transición de la tolva
p_vtf = C_b p_vf (6.2)
p_vtf = 1,0 · 69,27 = 69,27 kN/m ²

Fricción movilizada
En una tolva poco profunda, la fricción del muro no se moviliza completamente. El coeficiente de rozamiento del muro movilizado o eficaz se debe determinar como:

μ_{heff} = \frac{1 - K}{2 \cdot \tan β} (6.26)

Fórmula 11

μ_{heff} = \frac{1 - 0, 450}{2 \cdot \tan 39, 8 °} = 0, 33

Fórmula 12

Parámetro n
n = S (1 - b) μ_heff cot β (6.28)
S = 2 (6,9)
n = 2 (1 - 0,2) 0,33 cuna 39,8 ° = 0,634

Parámetro F_f

F_{f} = 1 - \frac{b}{\frac{1 \tan β}{μ_{heff}}} (6.27)

Fórmula 13

F_{f} = 1 - \frac{0, 2}{\frac{1 \tan 39, 8 °}{0, 33}} = 0, 943

Fórmula 14

Parámetro n
n = S (F_f μ_heff cot β + F) - 2 (6,8)
n = 2 · (0,943 · 0,33 · cuna 39,8 ° + 0,943) - 2 = 0,634

Presión normal
p_nf (x) = F_f p_v (x) (6.29)

p_{nf} (x) = F_{f} \cdot (γ \cdot \frac{h_{h}}{n - 1} \cdot (\frac{x}{h_{h}} - (\frac{x}{h_{h}})^{n}) p_{vft} \cdot (\frac{x}{h_{h}})^{n}

Fórmula 15

p_nf (0,00) = 0,00 kN/m²
p_nf (1,00) = 52,97 kN/m²
p_nf (2,00) = 63,72 kN/m²
p_nf (3,00) = 65,33 kN/m ²

Esta carga se puede introducir en RFEM como una carga variable libre. La entrada de carga se muestra en la Figura 03.

Lasten senkrecht auf die Trichterwände pnf

Tracción por fricción de la tolva
p_tf (x) = μ_heff F_f p_v (x) (6.30)
p_tf (0,00) = 0,00 kN/m²
p_tf (1,00) = 0,33 · 52,97 = 17,48 kN/m ²
p_tf (2,00) = 0,33 · 63,72 = 21,03 kN/m ²
p_tf (3,00) = 0,33 · 65,33 = 21,56 kN/m ²

Esta carga se puede introducir en RFEM como una carga variable libre. La entrada de carga se muestra en la Figura 04.

Reibungslasten im Trichter ptf

Referencias

[1] Eurocódigo 1: Acciones en estructuras - Parte 4: Silos y tanques; EN 1991‑4: 2010‑12

Autor

Sra. von Bloh proporciona soporte técnico a nuestros clientes y es responsable del desarrollo del programa SHAPE-THIN, así como de las estructuras de acero y aluminio.

Enlaces

Software de cálculo para silos y tanques de almacenamiento

Descargas

Archivo del modelo de RFEM

8,48 MB

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