Використання високоміцних сталей для конструкцій вертикальних силосних ємностей

Ключові слова: високоміцні сталі, вертикальні силосні ємності, тонкостінні конструкції, механічні випробування

Анотація

Дана стаття присвячена дослідженню роботи високоміцних сталей в конструкціях силосних ємностей. Аналізувалися
найпоширеніші класи сталей, які застосовуються зарубіжними та вітчизняними виробниками елеваторного облад-
нання при проектуванні вертикальних циліндричних силосів для зберігання зерна. Надана оцінка впливу параметрів
матеріалу на властивості окремих елементів споруди. Проведено комплекс механічних випробувань на розтяг та хі-
мічний аналіз серії зразків високоміцної сталі класів S 550 GD та S 420 GD європейських та американських виробни-
ків, які застосовуються для виготовлення гофрованих листових панелей корпусу. Числові результати досліджених
характеристик підтвердили повну відповідність матеріалу нормативним значенням відповідних класів.
Продовженням даного дослідження було виконання перевірочного розрахунку ємності зберігання діаметром 11 м,
яка має циліндричну форму та конічне днище і виконана з профільованих хвилястих листів різної товщини.
В якості матеріалу виготовлення застосовувався один з досліджуваних зразків сталі. Були отримані значення крити-
чних факторів для листів корпусу, вертикальних ребер жорсткості і листів конічного днища силосу. Результати роз-
рахунків підтвердили ефективність застосування високоміцних сталей при проектуванні силосних ємностей для збе-
рігання зерна. Несуча здатність елементів була забезпечена на всіх висотних ярусах, проте резерви несучої здатності
при цьому виявилися мінімальні. Відповідно проведеного аналізу сформовані аргументовані висновки, щодо вико-
ристання розглядуваного матеріалу для отримання економічно доцільних проектних рішень. Зазначені конструктив-
ні обмеження, які необхідно враховувати при проектуванні та виготовлені тонкостінних конструкцій з високоміцних
сталей. В першу чергу це стосується утворення отворів під болтові з’єднання, влаштування та обробку кромок і вра-
хування граничних розмірів внутрішніх радіусів заокруглень при гнутті деталей.

Посилання

1. Kachurenko, V.V. & Bannikov, D.O. (2016). Structural
solutions of steel silos for bulk materials. Dniepropetrovsk:
New ideology.
2. Rotter, J.M. (2001). Guide for the Economic Design of
Circular Metal Silos. London: Taylor & Francis Routledge.
3. Hajko, P., Tejchman, J. & Wójcik, M. (2018). Investigations
of local/global buckling of cylindrical metal silos with
corrugated sheets and open-sectional column profiles. Thin-
Walled Structures, 123, 341-350.
https://doi.org/10.1016/j.tws.2017.11.037
4. Vidal, P., Couto, A., Ayuga, F. & Guaita, M. (2006).
Influence of Hopper Eccentricity on Discharge of Cylindrical
Mass Flow Silos with Rigid Walls. Journal of Engineering
Mechanics, 132 (9), 1026-1023.
https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-
9399(2006)132:9(1026)
5. Gillie, M. & Rotter, J.M. (2002). The effects of patch
loads on thin-walled steel silos. Thin-Walled Structures,
40(10), 835-852.
https://doi.org/10.1016/S0263-8231(02)00028-9
6. Sadowski, A.J. & Rotter, J.M. (2013). Exploration of
novel geometric imperfection forms in buckling failures of
thin-walled metal silos under eccentric discharge. International
Journal of Solids and Structures, 50(5), 781-794.
https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2012.11.017
7. Raeesi, A., Ghaednia, H., Zohrehheydariha, J. & Das, S.
(2017). Failure analysis of steel silos subject to wind load.
Engineering Failure Analysis, 79, 749-761.
https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2017.04.031
8. Zhao, Y., Cao, Q. & Su, L. (2018). Buckling design of
large circular steel silos subject to wind pressure. Thin-
Walled Structures, 73, 337-349.
https://doi.org/10.1016/j.tws.2013.08.015
9. Hotala, E. & Skotny, L. (2014). Experimental investigations
on the stability of stiffened cylindrical shells of steel
silos. Journal of Constructional Steel Research, 96, 81-94.
https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2014.01.009
10. Makhinko, A. & Makhinko, N. (2018). Analysis of the
deflective mode of thin-walled barrell shell. Academic journal.
Industrial Machine Building, Civil Engineering, 1 (50),
69-78.
http://nbuv.gov.ua/UJRN/Znpgmb_2018_1_10.
11. Lapenko, A.I., Makhinko, A.V. & Makhinko, N.O.
(2017). The question of calculation of thin-walled structures
of silo structures of high-strength steels. Collection of
scientific works of Ukrainian State University of Railway
Transport, 170, 85-92.
https://doi.org/10.18664/1994-7852.170.2017.111295
12. DBN В.2.6-198:2014. (2014). Steel structures. Design
rules. Kyiv: Minregion of Ukraine.
13. DSTU EN 10346:2014. (2015). Flat steel products
with a coating applied by the method of continuous hot dip.
Kyiv: Ministry of Economic Development of Ukraine.
14. DSTU EN 1497-84 (ISO 6892-84, ST CEV 471-88).
(1984). Metals. Tensile test methods. Kyiv: Publishing of
standards.
15. DSTU B V.2.6-199: 2014. (2015). Building steel
structures. Manufacturing requirements. Kyiv: Ministry of
Regional Development of Ukraine.
Опубліковано
2019-07-05
Як цитувати
Pichugin Sergiy Використання високоміцних сталей для конструкцій вертикальних силосних ємностей / Sergiy Pichugin, Natalia Makhinko // ACADEMIC JOURNAL Series: Industrial Machine Building, Civil Engineering. – Полтава: ПНТУ, 2019. – Т. 1 (52). – С. 51-57. – doi:https://doi.org/10.26906/znp.2019.52.1674.