Как посчитать опорное кольцо бункера ?

Особенности расчета опорного кольца круглого бункера и что вокруг чего там крутится.

Круглые бункеры - наиболее экономичные листовые конструкции для хранения сыпучих материалов, поскольку в обшивке действуют преимущественно растягивающие усилия, что позволяет принимать её наименьшей толщины.

При этом в литературе освещено проектирование в основном призматически-пирамидальных бункеров. 

При проектировании круглого бункера используются несколько инженерных методик. 

По классической методике, приведенной в [1], обшивка проверяется на растягивающие напряжения в тангенциальном и меридиональном направлениях, а опорное кольцо проверяется на усилие сжатия от приложенных к воронке нагрузок:

На этом все.

При рассмотрении указаний по проектированию опорных колец других конструкций, например, водонапорных башен [1], регламентируется проверка по ф-ле (106) [2] с учетом бимомента.

Чтобы убедиться, что НДС кольца содержит в своем составе стесненное кручение, создадим две оболочечных модели бункера. Отличаться они будут тем, что в левой опорные узлы кольца будут закреплены от поворота вокруг тангенциальной оси.

Рис.1 Обший вид моделей бункера. 

Если при загружении бункера вертикальной нагрузкой от воронки в данных связях возникнут реакции - это будет означать, что кручение есть.

Рис.2 Опорные реакции в точках закрепления

Как видно по рис. 2 в левой модели в точках закрепления появляются моменты, направленные внутрь бункера, при этом их значение увеличивается к точкам, где бункер оперт (установлен) на вертикальные опоры. 

Значения этих моментов, как и разница в нормальных продольных напряжениях в левом и правом опорном кольце, небольшие. В нижней полке левого (закрепленного от кручения) кольца для данного бункера значения ниже примерно на 10%.

Рис.3 Нормальные напряжения в нижней полке кольца по закрепленной и незакрепленной модели

Очевидно, что с увеличением диаметра бункера (а равно и пролета м/у опорами) эта разница будет расти, поэтому в [1] и [3] содержатся указания о более частой установке опор бункера для диаметров от 6м и более.

Интересно отметить особенность расположения центра изгиба сечения опорного кольца.

Рис.4 Положение центра изгиба серийного опорного кольца

Если определить его местоположение (Рис.4) для серийного решения [4], то он будет примерно находиться в точке крепления воронки. Преднамеренно так сделано или нет, но из-за этого дополнительного кручения в опорном кольце не возникает, т.е. сама нагрузка вызывает только косой изгиб.

1) "Листовые металлические конструкции" Е.Н. Лессиг, Москва, 1970

2) СП 16.13330.2017  "Стальные конструкции"

3) "Сварные конструкции" В.С. Майзель, 1965

4) Серия 3.012-3 "Конструкции железобетонных силосов диаметром 6 и 12м для хранения сыпучих материалов. Стальные конструкции. Чертежи КМ"