Лабораторная работа № 4

Расчёт давлений на дно и стенки силоса при хранении зерна

ВВЕДЕНИЕ

При проектировании зернохранилищ очень важно оценить нагрузки на строительные конструкции, так как от этого во многом зависит объём капитальных затрат на их сооружение.

При недооценке действующих нагрузок возможно разрушение строительных конструкций при этом материальные потери весьма значительны.

Зерно - сыпучий материал, поэтому между ним и поверхностью стен силосов возникают силы трения. Зерно оказывает давление не только на дно хранилища, но и на его стены. Чтобы показать принципиальное различие в давлении различных сред на дно и стены сосудов представим себе три одинаковых сосуда, которые заполнены: первый - твёрдым телом, входящим в него свободно; второй - жидкостью; третий - сыпучим телом (зерном). На рисунке 1 это позиции а, б и в соответственно.

Рис. 1. Давление на стены и дно ёмкости:

а - твёрдого тела; б - жидкости; в - сыпучего тела (зерна)

В первом случае твёрдое тело будет оказывать давление только на дно сосуда, причём суммарная величина этого давления будет пропорциональна полной массе твёрдого тела.

Жидкость оказывает гидростатическое давление на дно и стенки сосуда. При этом давление на элементарную площадку в любой точке будет перпендикулярно стене или дну и равно массе столба жидкости, находящейся над данной площадкой.

В третьем случае сыпучее тело также оказывает давление на дно и стены сосуда. Но давление на дно меньше массы столба сыпучего тела вследствие передачи части давления на стены в результате сил трения между сыпучим материалом и стенами сосуда. При этом давление распределяется неравномерно: оно меньше у стен и больше на середине дна. Горизонтальное же давление по глубине сосуда увеличивается не по закону прямой линии, как у жидкости, а по кривой.

В свете современной теории давления зерна на стены и дно силосов недостаточно учитывать только то давление, которое возникает в состоянии зерна в покое. Большое значение имеет дополнительное давление, возникающее при движении зерна во время заполнения силоса, особенно при его опорожнении.

По современной теории зерно, загруженное в силос образует бесчисленное количество сводов, опирающихся по периметру на стены силоса. Чем больше величина трения зерна о стены, тем больше вертикальная составляющая реакции опор сводов на стены, т.е. тем большая часть массы переходит на стены, разгружая нижележащие слои зерна. Такая же картина наблюдается и во время выпуска зерна, но в процессе движения зерна своды непрерывно разрушаются и восстанавливаются. При этих условиях и во время выпуска зерна величина давления на дно намного меньше массы зерна в силосе.