按照规范 EN 1991-4 计算贮仓漏斗荷载

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本文介绍了根据DIN EN 1991-4对筒仓的作用。 计算在料斗上的荷载填充荷载作为水泥锥形漏斗的独立圆柱形筒仓的例子。

系统和结构件

系统如图1所示。

[1] ,6.1.1(2)确定,并按照下面的分类考虑漏斗壁的倾斜度:

  • 假设楼板相对于水平面α的倾斜角小于5°,则假定为平面楼板。
  • 如果上面提到的其他两种情况不适用,您可以设置一个略微倾斜的漏斗。
  • 如果满足以下条件,则给出一个陡峭的漏斗:
    $$\tan\;\mathrm\beta\;<\;\frac{1\;-\;\mathrm K}{2\;\cdot\;{\mathrm\mu}_\mathrm h}\;(6.1)$$

$$\tan\;39,8^\circ\;=\;0,83\;>\;\frac{1\;-\;0,450}{2\;\cdot\;0,458}\;=\;0,60$$

漏斗被认为是扁平的。

填充荷载

特征深度z o按照Janssen的方法进行
$${\mathrm z}_\mathrm o\;=\;\frac1{\mathrm K\;\cdot\;\mathrm\mu}\;\cdot\;\frac{\mathrm A}{\mathrm U}\;(5.75)$$
$${\mathrm z}_\mathrm o\;=\;\frac1{0,450\;\cdot\;0,458}\;\cdot\;\frac{19,63}{15,71}\;=\;6,07\;\mathrm m$$

垂直距离h o
对于一个对称填充的圆形筒仓,可以假定在等效材料面上与储存的散装材料与墙壁的最高接触位置之间的垂直距离h o
$${\mathrm h}_\mathrm o\;=\;\frac{{\mathrm d}_\mathrm c}6\;\cdot\;\tan\;{\mathrm\phi}_\mathrm r\;(5.78)$$
$${\mathrm h}_\mathrm o\;=\;\frac{5,00}6\;\cdot\;\tan\;36,00^\circ\;=0,61\;\mathrm m$$

参数n
$$\mathrm n\;=\;-(1\;+\;\tan\;{\mathrm\phi}_\mathrm r)\;\cdot\;(\frac{1\;-\;{\mathrm h}_\mathrm o}{{\mathrm z}_\mathrm o})\;(5.76)$$
$$\mathrm n\;=\;-(1\;+\;\tan\;36,00^\circ)\;\cdot\;(\frac{1\;-\;0,61}{6,07})\;=\;-1,55$$

坐标为z
z = h c = 8.00 m 6.1.2(2)

垂直荷载 p vf
$${\mathrm p}_\mathrm{vf}\;=\;\mathrm\gamma\;\cdot\;({\mathrm h}_\mathrm o\;-\;\frac1{\mathrm n\;+\;1}\;\cdot\;({\mathrm z}_\mathrm o\;-\;{\mathrm h}_\mathrm o\;-\;\frac{(\mathrm z\;+\;{\mathrm z}_\mathrm o\;-\;2\;\cdot\;{\mathrm h}_\mathrm o)^{\mathrm n+1}}{({\mathrm z}_\mathrm o\;-\;{\mathrm h}_\mathrm o)^\mathrm n})\;(5.79)$$
$${\mathrm p}_\mathrm{vf}\;=\;16,00\;\cdot\;(0,61\;-\;\frac1{-1,55\;+\;1}\;\cdot\;(6,07\;-\;0,61\;-\;\frac{(8,00\;+\;6,07\;-\;2\;\cdot\;0,61)^{-1,55+1}}{(6,07\;-\;0,61)^{-1,55}})\;=\;69,27\;\mathrm{kN}/\mathrm m²$$

土层荷载增量系数C b
C b = 1.0(6.3)
在支座散装材料没有动力特性的情况下,土层荷载增大系数C b应用于要求等级2的筒仓。

在漏斗过渡处的平均垂直荷载
p vtf = C b ·p vf (6.2)
p vtf = 1.0·69.27 = 69.27 kN /m²

动员摩擦力
在一个倾斜角度很小的料斗中,壁面摩擦不能充分发挥作用。 移动的或者有效的墙体摩擦系数应该是:
$${\mathrm\mu}_\mathrm{heff}\;=\;\frac{1\;-\;\mathrm K}{2\;\cdot\;\tan\;\mathrm\beta}\;(6.26)$$
$${\mathrm\mu}_\mathrm{heff}\;=\;\frac{1\;-\;0,450}{2\;\cdot\;\tan\;39,8^\circ}\;=\;0,33$$

参数n
n = S·(1-b)· μheff ·cotβ(6.28)
S = 2(6.9)
n = 2·(1 - 0.2)·0.33·cot 39.8°= 0.634

参数F f
$${\mathrm F}_\mathrm f\;=\;1\;-\;\frac{\mathrm b}{\displaystyle\frac{1\;+\;\tan\;\mathrm\beta}{{\mathrm\mu}_\mathrm{heff}}\;}\;(6.27)$$
$${\mathrm F}_\mathrm f\;=\;1\;-\;\frac{0,2}{\displaystyle\frac{1\;+\;\tan\;39,8^\circ}{0,33}\;}\;=\;0,943$$

参数n
n = S·(F f · μeffeffc +β)+ 2(6.8)
n = 2 *(0.943×0.33×cot 39.8°+ 0.943) - 2 = 0.634

垂直于漏斗墙的荷载
pnf (x)= Ffp(x)(6.29)
$${\mathrm p}_\mathrm{nf}(\mathrm x)\;=\;{\mathrm F}_\mathrm f\;\cdot\;(\mathrm\gamma\;\cdot\;\frac{{\mathrm h}_\mathrm h}{\mathrm n\;-\;1}\;\cdot\;(\frac{\mathrm x}{{\mathrm h}_\mathrm h}\;-\;(\frac{\mathrm x}{{\mathrm h}_\mathrm h})^\mathrm n)\;+\;{\mathrm p}_\mathrm{vft}\;\cdot\;(\frac{\mathrm x}{{\mathrm h}_\mathrm h})^\mathrm n$$
pff (0.00)= 0.00 kN /m²
pff (1.00)= 52.97 kN /m²
pff (2.00)= 63.72 kN /m²
pff (3.00)= 65.33 kN /m²

该荷载在RFEM中作为自由变量荷载输入。 荷载输入如图3所示。

使用的文献材料

[1] 欧洲规范1: 结构作用 - 第4部分: 筒仓和液体容器的作用; EN 1991-4:2010-12

关键词

有机硅漏斗 漏斗 扁平倾斜漏斗 填充荷载 料斗荷载计算

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