KET CAU XILO BUNKER

Silo là một dạng kết cấu bằng thép hay bê tông hoặc bằng Compusite. Thông thường Silo có dạng hình chữ nhật hay hình tròn thường được sử dụng để bảo quản nguyên vật liệu dạng sá (dạng hạt rời) như: Xi măng, lúa, ngô ,

I ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP

BẢN

1.1 PHÂN LOẠI VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG:

 Kết cấu thép bản (KCTB) lànhững KC làm bằng các

bản thép, liên kết với nhau tạo thành các bểdùng để

chứa, vận chuyển vàgia công chất lỏng, chất khí hoặc

vật liệu rời

 Phân loại theo phạm vi dùng KCTB gồm : bểchưáchất

lỏng, chất khí, bun ke , xi lô, ống dẫn khí, KC lò cao …

2

1.2 ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP

BẢN:

 Vị trí: có thể đặt dưới, trên hoặc nửa âm trên mặt đất

 Chịu áp lực bên trong hoặc chân không, ăn mòn của sản

phẩm, chịu tải trọng tĩnh (chất lỏng) hoặc tải trọng động

(vật liệu rời)

 Cần có tính kín cao, chống thấm tốt

 Thường xuyên làm việc ở trạng thái ứng suất lớn →theo

điều kiện bền lấy hệsốđklv γ=0.8

 Vật liệu : δ< 4mm dùng thép cán nguội, δ≥4mm dùng

thép cán nóng KC chuyên dụng đặc biệt dùng thép hợp

kim

3

1.3 PHẠM VI SỬDỤNG VÀ PHÂN LOẠI

 Dùng chứa các sản phẩm: xăng , dầu, khí hóa lỏng,

nước , axít, cồn công nghiệp…

 Phân loại theo hình dạng : bểchứa hình trụđứng, hình

trụ nằm, hình cầu, hình giọt nước

 Theo vị trí; trên mặt đất, dưới mặt đất hoặc ½ ngầm

 Theo áp lực dư: bể chứa áp lực thấp pd<0.02 KG/cm2;

áp lực cao pd> 0.02 KG/cm2

II BUNKE VÀ XILÔ

2.1 BUNKE:

5

2.1.1 KHÁI NIỆM CHUNG:

 Bunke là kết cấu dùng để chứa và vận chuyển vật liệu

hạt rời ( xi măng, cát, lúa gạo, than bụi, )

 Tính chất sử dụng của bunke là thường chứa vật liệu tức

thời, và là một bộ phận của dây chuyền công nghệ

 So với xilô, bunke thường có chiều cao thấp hơn, về

kích thước có thể phân biệt bunke và xilô như sau:

Bunke có chiêu cao không vượt quá1.5 lần cạnh nhỏ

trong mặt bằng, khi chiều cao lớn hơn ta có xilô

6

 Bunke có nhiều giải pháp kết cấu khác nhau : lăng trụ

tháp, lăng trụ-máng, mảnh dạng Parapol treo, trụ nón…

 Vì bunke có chiều cao thấp nên có thể bố trí thành

nhóm hoặc đơn lẻ, ở trong nhà hoặc ngoài trời

7

2.1.2 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO

 Hình dạng không gian của bunke: Phần thân bunke có

dạng hình trụ, hình lăng trụ gắn với phần phễu có hình

tương ứng là nón cụt hay chóp cụt Trong kết cấu bunke

thép loại bunke có mặt bằng hình tròn, vuông, chữ nhật

thường hay sử dụng

 Vật liệu cho vào bun ke có lỗ hở phía trên thông qua

băng tải và các đường ống Vật liệu thoát ra khi mở

miệng phểu phía dưới Góc nghiêng thành phểu với

phương ngang α>600và lớn hơn góc nội ma sát của vật

liệu 50-100

10

 Miệng lỗ có thể dạng tròn, vuông, hoặc hình chữ nhật.

 Đối với những vật liệu có tính mài mòn, thành nghiệng

thường lót thêm thép tấm Mn có chiều dày 6-10mm

 Liên kết trong bunke dùng đường hàn đối đầu

 Phần khung đỡ bunke tùy theo hình dạng, tính chất làm

việc cũng như quy mô của bunke thì cấu tạo khác nhau

11

Kết cấu khung đỡ bao quanh miệng phễu

Kết cấu khung đỡ 4 chân

 Bunke có thể bố trí theo từng cái, từng dãy hay từng

nhóm

14

Bố trí bunke theo từng cái riêng lẻ

Bố trí theo dãy

Bố trí theo nhóm

2.1.3 ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC

 Bunke chịu các loại tải trọng: Các tải trọng chính

+ Trọng lượng bản thân kết cấu

+ Áp lực của vật liệu chứa (áp lực hạt)

+ Tải trọng gió (nếu đặt ngoài nhà)

 Về mặt tính toán, hiện tượng ma sát giữa vật liệu hạt

với thành bunke khi vật liệu hạt chảy xuống để thoát ra

khỏi miệng đối với bunke là nhỏ cho nên có thể không

kể tới

2.1.4 BUNKE THÀNH PHẲNG

17

 Bun ke thành phẳng là kết cấu cứng, theo hình dạng

chia thành loại trụtháp vàtrụ máng

 Cấu tạo gồm phần trên hình lăng trụvàphểu dạng chóp

cụt hay hình máng kéo dài Phần thân thẳng đứng do

các dầm chịu lực bun ke tạo thành gồm các sườn cứng

dọc và ngang

 Thành phểu được gia cường thêm bằng các sườn cứng

ngang Bunke tựa lên các cột qua dầm bunke Dầm

bunke vàcột tạo nên hệ khung và được giữ ổn định bằng

các hệ giằng chéo giữa các cột

18

a Tính toán bunke thành

phẳng:

a.1 Tải trọng tác dụng:

 Tĩnh tải : TLBTKC lấy g=100-120 (kG/m2 mặt bằng)

 Tải trọng giólấy theo TCVN 2737-1995

 Hoạt tải trên sàn lấy không lớn hơn 400 kG/m2

 Áp lực thẳng đứng và áp lực ngang tiêu chuẩn của vật

 N : là lực kéo trong ô bản:

 f : độ võng giữa nhịp bản :

2 2 2

3 2

E

E N

 Phần phểu phía dưới : tính giống trên nhưng thay áp lực

ngang tiêu chuẩn bằng áp lực vuông góc với thành

phểu:

 Kiểm tra bền thành bunke theo công thức :

 Kiểm tra bền thành phểu theo công thức:

max 2

 Vy: Thể tích khối vật liệu

 ay; by: kích thước mặt bằng phểu ởđộcao y.

 H làchiều cao toàn bun ke

 a0; b0: kích thước miệng phểu;

 hy: chiều cao phần phểu từmút dưới đến tiết diện

khảo sát

2 .

v y y

a.3 Tính toán sườn:

 Sườn cứng ngang thường làm bằng thép góc, hàn một

cánh mặt ngoài với phểu Sườn được tính chịu uốn và

lực dọc

23

 Tính theo cạnh a:

 Sườn được kiểm tra bền theo công thức :

 Độ võng sườn:

2

8

a a a

q l

N 

a 4 Tính dầm bunke:

 Dầm bunke được tính nhưdầm 2 đầu khớp tựa lên cột, chịu

tác dụng của tải thẳng đứng vàtải ngang do TLBT và áp lực

vật liệu, hoạt tải sàn

 Tải trọng q gây ra uốn dầm vàbụng dầm theo phương đứng ;

Tải trọng ngang H1và H2 do áp lực ngang p gây ra chỉ gây

uốn ngang cánh dầm

 Dầm còn chịu kéo do lực dọc Na và Nb

 Ứng suất kiểm tra là ứng suất tổng các ứng suất trên

 Các sườn cứng tính như dầm thường Chịu cắt (theo lực cắt

trong dầm ) và uốn do p gây ra.

25

26

2.1.5 BUNKE THÀNH MỎNG Bunke thành mảnh hay gọi là bunke treo là vỏ trụ hở

treo trên hai dầm dọc chịu lực, các dầm này tựa trên cột

Hai đầu làcác tấm thép thẳng đứng liên kết vỏ treo bằng

hệ thanh căng

 Bunke làm việc giống kết cấu treo, hoàn toàn chịu kéo

và là dạng kết cấu tiết kiệm thép

27

2.2 XILÔ

29

2.2.1 KHÁI QUÁT CHUNG Tương tự như bunke, xilô là loại kết cấu chứa vật liệu hạt

dạng rời Nếu bunke mang tính tức thời thì xilô thường

chứa vật liệu mang tính dài hạn, do vậy chiều cao của xilô

thừong rất cao để tăng thể tích chứa

 Xilô có chiều cao lớn nên thường đặt ở ngoài nhà, chiều

cao thân xilô >1,5 lần cạnh bé hoặc đường kính xilô

 Hình dạng xilô:

30

 Mặt bằng xilô thường tròn vuông hay đa giác đều.

Có thể bố trí riêng lẻ hay từng dãy, từng nhóm

31

Bố trí bunke theo nhóm

Bố trí xilô thành hàng

Bunke bố trí riêng lẻ

2.2.2 TÍNH TOÁN XILÔ

 1.2.2.1 ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC:

Các tải trọng chính tác dụng lên xilô:

Trọng lượng bản thân (của xilô, của mái, )

Trọng lựong thiết bị

Aùp lực hạt, trọng lượng hạt (vật liệu chứa)

Tải trọng gió

Cũng cần lưu ý hiện tượng rong động khi đổ vật liệu vào

xilô

Hiện tượng ma sát giữa vật liệu hạt và thành xilô khi vật

liệu hạt chảy ra miệng phễu là đáy

34

hoặc tra bảng (k = tg2(450-ϕ/2))

 Lực nén thẳng đứng trong thân xilô do ma sát của vật

liệu hạt gây ra:

35

2

2

tc x

 Phểu chịu tác dụng lực kéo vòng theo phương ngang và

lực kéo theo phương đường sinh:

 Trong đó: 2 sin2 2

tc p v

f





 Kiểm tra ổn định xilô :

Kiểm tra ổn định thân xilô do TLBT, trang thiết bị, tải

trên mái và tải trọng gió giống bể chứa trụ đứng áp lực

thấp

Ngoài ra phải kiểm tra ổn định thân do lực nén Ny và

các trọng lượng thẳng đứng trên, khi đó giá trị ứng suất

tới hạn tăng lên một lượng:

37

1 0.19

2

tc th

III BỂ CHỨA TRỤ ĐỨNG

Dùng chứa chất lỏng như xăng, dầu, nước,

38

MỘT SỐ HÌNH ẢNH BỂ CHỨA HÌNH TRỤ

3.1 CẤU TẠO

 V= 100 -20000 m3 gồm 3 bộ phận chính : thân, đáy, mái bể.

Các bộ phận phụ: ống nạp xả chất lỏng, cầu thang , lỗ thăm,

van an toàn, lan can…

 Đáy bể:chiều dày chọn theo yêu cầu cấu tạo khi hàn

vàchống ăn mòn; δmin= 4mm Thường dùng các tấm thép có

KT 1500x6000mm Đường hàn ngắn giữa các tấm thép dùng

đường đối đầu, đường hàn giữa các cạnh dài dùng các đường

hàn góc, các tấm chồng lên nhau 30 –60 mm

Để tăng tính công nghiệp hóa khi lắp ghép, hàn tại nhà máy,

sau đo ùcuộn lại để vận chuyển

Đường kính đáy bể lớn hơn đường kính thân khoảng

100mm

41

 Thân bể

Chiụlực chính gồm nhiều đoạn khoang thép tấm hàn lại

với nhau Chiều cao mỗi đoạn khoang bằng chiều rộng

tấm thép

Đường thẳng đứng nối các tấm thép trong cùng một

đoạn thân dùng đường hàn đối đầu, liên kết giữa các

đoạn thân dùng đh đối đầu hoặc đường hàn chồng khi

các đoạn thân lồng vào nhau

Chiều dày δmin= 4mm

Nối thân và đáy bể dùng đường hàn góc

42

 Mái bể:

 Chọn hình dạng mái bể phụ thuộc vào tải trọng mái và

thể tích bể

 Mái nón có độ dốc i=1/20, được lắp ghép từ các tấm

thép chế tạo sẵn, một đầu tựa lên tấm mũ tròn của cột

trung tâm, một đầu tựa lên thân bể Chiều dày δ=

2.5-3mm, cột trung tâm thường làm bằng thép ống

 Mái treo : khi chịu tải trọng thẳng đứng mặt mái không

có mômen, chỉ chịu kéo nên nhẹ hơn mái nón 10-15%,

lực kéo tăng dầân từ ngoài vào trong nên các tấm biên

thường dày 3mm, tấm giữa dày 5mm

 Mái cầu có kết cấu dạng cupôn sườn vòng, δ= 2.5-4m

Một đầu tựa lên vành cứng ngoài, một đầu tựa lên vành

cứng trong

45

46

THI CÔNG PHẦN ĐÁY BỂ

 Ngoài ra còn có bể chứa hình cầu dùng để chứa hơi hóa

lỏng co ùáp lực dư pd=2.5 –18 kG/cm2, V=600-4000m3

 Chế tạo bể cầu phức tạp hơn nhiều so với bể trụ Bể

được ghép từ các tấm cong hai chiều và được hàn với

nhau bằng đường hàn đối đầu

51

IV ƯU NHƯỢC ĐIỂM KẾT CẤU THÉP BẢN:

4.1 Ưu điểm:

Kết cấu thép bản đđa dạng về kích thước, dung

tích, hình dạng và ứng dụng Lắp đặt nhanh, giao

hàng nhanh, dễ lắp ghép, dễ vận chuyển đđến khắp

nơi Việc lắp ghép không tốn nhiều thời gian, dàn

xếp về thời gian và trái lại dễ dàng nới rộng và di

chuyền vị trí đđặt bể trong đđộ dung sai cho phép và

hình dạng của bể chứa với chi phí ban đđầu và chi phí

sở hữu thấp nhất.

54

4.2 Nhược điểm:

Kết cấu thép bản dễ bị ăn mòn, rỉ sét đặt biệt là ở

những vùng gần biển có tính oxi hóa cao, do đó tốn

nhiều công và chi phí bảo dưỡng trong quá trình sử

dụng

Quá trình chế tạo và lắp đặt kết cấu thép bản đòi hỏi

công nghệ hiện đại và kỹ thuật cao Tại các vị trí liên

kết như đường hàn cần có sự thi công cẩn thận và giám

sát kiểm tra một cách chặt chẽ

55