Współpraca z Instytutem Badawczym

Współpraca z Instytutem Badawczym

Specjaliści zatrudnieni w Spółce wraz z zespołem naukowców z Instytutu Budownictwa Uniwersytetu Zielonogórskiego:

Nasi Eksperci – Połączenie Doświadczenia i Nowoczesnej Nauki

Nasi wykwalifikowani specjaliści, we współpracy z zespołem naukowców z Instytutu Budownictwa Uniwersytetu Zielonogórskiego, stanowią solidny fundament naszej oferty w zakresie kompleksowej diagnostyki oraz doradztwa technicznego. Łączymy praktyczne doświadczenie z najnowszymi osiągnięciami naukowymi, aby dostarczać rozwiązania, które zapewniają bezpieczeństwo i efektywność eksploatacji stalowych silosów na materiały sypkie.

Ekspertyzy i Opinie Naukowo-Techniczne Nasi eksperci przygotowują szczegółowe ekspertyzy oraz opinie naukowo-techniczne dotyczące konkretnych problemów związanych z eksploatacją silosów. W oparciu o dogłębną analizę stanu technicznego konstrukcji, uwzględniając specyfikę materiałów sypkich oraz indywidualne wymagania eksploatacyjne, dostarczamy rzetelne informacje, które stanowią solidną podstawę do podejmowania decyzji o modernizacji, naprawie czy optymalizacji procesów.

Analiza Zjawisk Deformacyjnych i Drgań – Gwarancja Bezpieczeństwa Dostrzegalne deformacje ścian silosów, leja wysypowego, żeber ściennych oraz słupów wsporczych mogą wskazywać na poważne problemy strukturalne. Podobnie, nadmierne drgania podczas pracy redlerów czy podnośników kubełkowych stanowią istotne zagrożenie dla niezawodności urządzeń. Nasz zespół stosuje zaawansowane metody diagnostyczne, w tym szczegółowe analizy z wykorzystaniem symulacji numerycznych, aby zidentyfikować potencjalne zagrożenia i opracować precyzyjne zalecenia naprawcze. Dzięki temu zapewniamy, że nawet najmniejsze nieprawidłowości nie pozostaną bez reakcji.

Tworzenie Instrukcji Bezpiecznego Wykonywania Robót (IBWR) W trosce o najwyższe standardy bezpieczeństwa nasze zespoły opracowują szczegółowe Instrukcje Bezpiecznego Wykonywania Robót (IBWR). Dokumentacja ta stanowi kompleksowy zbiór procedur i wytycznych, który nie tylko spełnia wymagania przepisów prawa, ale również odzwierciedla najlepsze praktyki branżowe. Dzięki IBWR, każdy etap prac konserwacyjnych, modernizacyjnych czy naprawczych odbywa się zgodnie z rygorystycznymi normami bezpieczeństwa, co minimalizuje ryzyko wypadków i uszkodzeń.

Obsługa Katastrof Silosów Zbożowych W sytuacjach awaryjnych nasi specjaliści działają szybko i skutecznie. Obsługa katastrof silosów zbożowych obejmuje wdrażanie procedur ratunkowych oraz zarządzanie kryzysowe, które mają na celu minimalizację szkód oraz szybkie przywrócenie pełnej funkcjonalności obiektu. Dzięki interdyscyplinarnemu podejściu oraz ścisłej współpracy z Instytutem Budownictwa, jesteśmy przygotowani do reagowania na wszelkie sytuacje awaryjne, realizując kompleksowe działania naprawcze i prewencyjne.

Współpraca – Syntetyczne Połączenie Wiedzy i Doświadczenia Połączenie wieloletniego doświadczenia naszych specjalistów z innowacyjnymi badaniami naukowymi prowadzonymi przez Instytut Budownictwa Uniwersytetu Zielonogórskiego umożliwia nam oferowanie usług na najwyższym poziomie. Każdy projekt traktujemy indywidualnie, stosując najnowocześniejsze technologie oraz metody analityczne, co pozwala na precyzyjne diagnozowanie problemów i wdrażanie skutecznych rozwiązań. Nasze podejście gwarantuje, że każdy aspekt techniczny eksploatacji silosów jest dokładnie analizowany, a zalecenia są adekwatne do specyfiki obiektu oraz wyzwań, z jakimi się mierzy.

Zapraszamy do współpracy – nasi eksperci są gotowi wesprzeć Państwa w każdym aspekcie związanym z eksploatacją, modernizacją oraz bezpieczeństwem stalowych silosów na materiały sypkie. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o możliwościach, jakie daje nasze zaawansowane podejście oraz jak wspólnie możemy podnieść standardy w Państwa obiektach.

Wybrane publikacje:

NOŚNOŚĆ WYBOCZENIOWA WALCOWEGO PŁASZCZA SILOSU W ŚWIETLE ZAPISÓW NORMY PN-EN 1993-4-1 STRESZCZENIE

Norma PN-EN 1993-4-1 [1] zawiera zapisy dotyczące szacowania nośności wyboczeniowej ścian stalowych silosów walcowych. Zalecenia zawarte w tej normie są względnie łatwe w zastosowaniu w przypadku walcowych ścian izotropowych.

Oszacowanie nośności wyboczeniowej ścian z blach profilowanych jest dużo bardziej skomplikowane i wymaga od projektanta sporego doświadczenia w korzystaniu z tych zapisów. W referacie zaprezentowano obliczenia praktyczne, które musiał wykonać

projektant projektujący stalowe silosy na zboże. Rozważania zaprezentowane w pracy dotyczą głównie nośności wyboczeniowej ścian. Stosowane w silosach dachy stożkowe czy sferyczne nie były przedmiotem rozważań. Były rozpatrywane dwa przypadki ścian silosów:

walcowa ściana izotropowa oraz walcowa ściana z blach profilowanych poziomo i wzmocnionych zewnętrznymi żebrami pionowymi wykonanymi z cienkościennych elementów zimnogiętych. Nośność wyboczeniowa została określona dla południkowych naprężeń ściskających oraz dla ciśnienia zewnętrznego działającego poprzecznie

do powierzchni ścianki silosu. W przypadku ścianki profilowanej procedura wymaga znalezienia najmniejsze wartości nośności, która jest funkcją liczby fal obwodowych j oraz długości pionowej półfali wyboczeniowej li. Zaprezentowane obliczenia mogą być traktowane jako rodzaj szablonu przydatnego projektantom silosów stalowych.

SŁOWA KLUCZOWE: silos stalowy, nośność wyboczeniowa, zalecenia projektowe,

obliczenia praktyczne, norma PN-EN 1993-4-1.

1. WPROWADZENIE

Stalowe silosy pojawiają się coraz częściej zarówno w pejzażu przemysłowym jak i rolniczym. Typowe stalowe silosy na materiały sypkie pokazano na rys. 1. Są to silosy płaskodenne z walcowym płaszczem gładkim (rys. 1a) lub z blachy profilowanej poziomo z dodatkowymi żebrami usztywniającymi (rys. 1b). Przedmiotem rozważań zaprezentowanych w referacie jest nośność wyboczeniowa walcowego płaszcza silosu. Kryterium wyboczeniowe, choć nie jedyne, często stanowi decydujący warunek w projektowaniu płaszczy silosu.  Materiał sypki składowany w silosie wywołuje siły ściskające w płaszczu. Dodatkowy wzrost południkowych sił ściskających pochodzi od obciążenia dachu silosu i ciężaru własnego części silosu powyżej rozpatrywanego przekroju. Względna smukłość ściany silosu sprzyja utracie stateczności mimo częściowej stabilizacji płaszcza materiałem zasypowym. Jeszcze niekorzystniejsza sytuacja związana z wyboczeniem ma miejsce w fazie opróżnienia silosu i działania parcia zewnętrznego na płaszcz spowodowanego np. działaniem wiatru czy podciśnieniem. Oba te przypadki wyboczenia muszą zostać wyeliminowane i temu służą zapisy w normie EN 1993-4-1 [1]. W przypadku płaszczy silosu wykonanych z blachy falistej, możliwe są dwa przypadki profilowania blachy: blacha profilowana w kierunku poziomym lub blacha profilowana w kierunku pionowym. Rozwiązanie pierwsze wymaga zastosowania pionowych żeber wzmacniających zakłada się bowiem, że płaszcz nie przenosi obciążeń pionowych. Rozwiązanie drugie z kolei wymaga wprowadzenia pierścieni wzmacniających gdyż w tym przypadku zdolność płaszcza do przenoszenia obciążeń poziomych (wewnętrznych – od parcia materiału składowanego i zewnętrznych – od parcia wywołanego działaniem wiatru i/lub podciśnieniem) jest niewielka. W przypadku ścian z blach profilowanych wzmocnionych żebrami pionowymi i pierścieniami, mamy do czynienia z walcową powłoką ortotropową i tak ten ważny element konstrukcji silosu jest traktowany w normie EN 1993-4-1 [1]. Sposób sprawdzenia nośności płaszcza silosu określają zapisy p. 5.3 normy [1]. Wyróżnia się przy tym ścianki izotropowe (płaszcz z blach gładkich łączonych metodą spawania lub śrubowania bez pierścieni i żeber pionowych) oraz ścianki wykonane z blach falistych. Względnie łatwo sprawdza się stan graniczny uplastycznienia (plastic limit state) w ściankach izotropowych bez usztywnień zewnętrznych. Zapisy normowe dotyczące tego przypadku prezentowane są w p. 5.3.2.3 normy [1]. Bez porównania bardziej złożone są zapisy dotyczące stanów granicznych wyboczenia płaszcza. Norma rozróżnia tu przypadek wyboczenia na skutek działania sił południkowych w płaszczu (p. 5.3.2.4 normy [1]) oraz przypadek wyboczenia na skutek działania ciśnienia zewnętrznego (np. wywołanego działaniem wiatru) oraz/lub podciśnienia, które może się pojawić w pewnych szczególnych okolicznościach użytkowania silosu. Ten przypadek jest przedmiotem zapisów p. 5.3.2.5 normy [1]. Zapisy normowe wymagają od projektanta szczegółowej, momentami dość złożonej analizy. W referacie zaprezentowano szczegółowo pełny tok postępowania prowadzący do określenia nośności wyboczeniowej wybranych przypadków płaszcza silosu wykonanego z blach gładkich i blach profilowanych. Zaprezentowane obliczenia stanowią cenną ilustrację do budzących często wątpliwości zapisów normowych.

Rys. 1. Stalowe silosy na materiały sypkie

Wyróżnia się przy tym ścianki izotropowe (płaszcz z blach gładkich łączonych metodą spawania lub śrubowania bez pierścieni i żeber pionowych) oraz ścianki wykonane z blach falistych. Względnie łatwo sprawdza się stan graniczny uplastycznienia (plastic limit state) w ściankach izotropowych bez usztywnień zewnętrznych. Zapisy normowe dotyczące tego przypadku prezentowane są w p. 5.3.2.3 normy [1]. Bez porównania bardziej złożone są zapisy dotyczące stanów granicznych wyboczenia płaszcza. Norma rozróżnia tu przypadek wyboczenia na skutek działania sił południkowych w płaszczu (p. 5.3.2.4 normy [1]) oraz przypadek wyboczenia na skutek działania ciśnienia zewnętrznego (np. wywołanego działaniem wiatru) oraz/lub podciśnienia, które może się pojawić w pewnych szczególnych okolicznościach użytkowania silosu. Ten przypadek jest przedmiotem zapisów p. 5.3.2.5 normy [1]. Zapisy normowe wymagają od projektanta szczegółowej, momentami dość złożonej analizy. W referacie zaprezentowano szczegółowo pełny tok postępowania prowadzący do określenia nośności wyboczeniowej wybranych przypadków płaszcza silosu wykonanego z blach gładkich i blach profilowanych. Zaprezentowane obliczenia stanowią cenną ilustrację do budzących często wątpliwości zapisów normowych.

2. NOŚNOŚĆ WYBOCZENIOWA IZOTROPOWYCH ŚCIAN SILOSU

2.1. Niestateczność wywołana ściskaniem w kierunku południkowym.

Przedmiotem szczegółowych rozważań tej części referatu jest silos o ścianach izotropowych pokazany na rys. 1a. Silos może być przykryty dachem stożkowym lub sferycznym, przy czym dach nie jest tu przedmiotem rozważań. Do obliczeń nośności wyboczeniowej płaszcza przyjęto następujące dane: E=210000 N/mm2,  =0,3, minimalna grubość blachy t = 5 mm, promień walcowej powierzchni silosu r = 4300 mm, Q = 16 – parametr jakości wytwarzania (założono normalną klasę jakości wytwarzania), fy = 235 MPa – granica plastyczności stali. Obliczenia rozpoczynamy od określenia wartości amplitudy reprezentatywnej imperfekcji wok ze wzoru (por. (5.14) w [1]):

Przez w_ok z kolei definiowany jest bezwymiarowy parametr imperfekcji

gdzie  jest parametrem nierównomiernego rozkładu sił południkowych. W przypadku osiowej symetrii (tak założono w przykładzie)  =1.

Naprężenia krytyczne izotropowej ścianki walcowej określa się ze wzoru:

Smukłość względną obliczymy z zależności:

Graniczne wartości smukłości dla tego przypadku wynoszą:

Przedmiotem szczegółowych rozważań jest silos o ścianach z blachy profilowanej poziomo wzmocniony żebrami pionowymi (rys. 1b). Silos może być przykryty dachem stożkowym lub sferycznym, przy czym dach nie jest tu przedmiotem rozważań. Do obliczeń nośności płaszcza przyjęto następujące dane: E=210000 N/mm², v =0,3, r = 4300mm, wysokość silosu h = 11500mm, wysokość fali – d = 30mm, długość fali – l = 102 mm, grubość blachy t = 1,5 mm, Q = 16 – parametr jakości wytwarzania (założono normalną klasę jakości wytwarzania), fy = 235 MPa – granica plastyczności stali. Ponadto przyjęto żebra podporowe z kształtowników zimnogiętych rozmieszczone co 1500 mm na obwodzie. Sposób profilowania ściany silosu oraz przekrój żeber usztywniających ścianę pokazano na rys. 2. Aby określić wartość krytycznej siły południkowej należało znaleźć minimalną wartość nx,Rcr ze względu na długość półfali południkowej li i liczbę fal obwodowych j.

3.2. Niestateczność wywołana ciśnieniem zewnętrznym, częściowym podciśnieniem lub oddziaływaniem wiatru

Ten przypadek regulują przepisy zawarte w p. 5.3.4.5 Normy [1]. Ciśnienie krytyczne powodujące wyboczenie ortotropowego płaszcza silosu wyraża się wzorem (20), przy czym wyrażenie to należy minimalizować ze względu na j i l_i , gdzie jak poprzednio, li oznacza długość półfali południkowej, a j liczbę fal obwodowych.

Wszystkie wielkości występujące w tym wyrażeniu wyjaśniono powyżej.

Podobnie jak poprzednio, wygodnie jest sporządzić plan warstwicowy tej funkcji by znaleźć jej minimum. Pokazano go na rys. 4 dla zakresu li i j ustalonego metoda prób i błędów.

Nietrudno dostrzec, że najmniejszą wartość n Rcru i p j,l , =0,021 N/mm² otrzymuje się dla dla j=6 i l_i=9000 mm.

Wartość obliczeniową ciśnienia wywołującego wyboczenie określimy ze wzoru (por. (5.41) z [1]):

Otrzymana wartość nośności wyboczeniowej musi być większa od obliczeniowej wartości ciśnienia wywołanej działaniem wiatru i częściowego podciśnienia.

4. PODSUMOWANIE

Ważnym etapem projektowania silosów stalowych jest sprawdzenie nośności wyboczeniowej płaszcza na okoliczność ściskania wzdłużnego oraz ciśnienia działającego poprzecznie do powierzchni płaszcza. W pracy rozpatrywano przypadek walcowego płaszcza wykonanego z blach gładkich oraz płaszcza wykonanego z blach profilowanych poziomo i dodatkowo wzmocnionego żebrami pionowymi. Część przepisów normowych dotyczących tych przypadków niestateczności daje się łatwo interpretować i zastosować w praktyce inżynierskiej. Inne są na tyle skomplikowane, że za pomoc w ich interpretacji mogą służyć obliczenia wykonane dla konkretnych danych geometrycznych i materiałowych. Taki charakter mają obliczenia zaprezentowane w pracy i taki cel postawili sobie autorzy referatu.

Warto podkreślić, że przedstawione obliczenia nie wyczerpują wszystkich warunków, jakie należy sprawdzić w przypadku projektowania ścian silosów. Poza globalną formą utraty stateczności całej ściany należy też sprawdzić nośność żeber pionowych, które często są newralgicznym elementem nośnym płaszcza. W przypadku kształtowników zimnogiętych należy wykorzystać zapisy normy PN-EN 1993 1-3 [2].

Ponieważ bardzo często mechanizmy zniszczenia całego silosu są inicjowane w miejscach połączeń, należy także sprawdzić wszystkie połączenia śrubowe i spawane zgodnie z zapisami normy PN-EN 1993-1-8 [3].

Piśmiennictwo

[1] PN-EN 1993-4-1:2007, Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 4-1:

Silosy.

[2] PN-EN 1993-1-3:2008, Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-3:

Reguły ogólne. Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno.

[3] PN-EN 1993-1-8:2006, Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-8:

Projektowanie węzłów.

Nośność wyboczeniowa żeber wzmacniających ściany stalowego silosu na zboże

Streszczenie: Siły południkowe w silosie stalowym, którego ściany są wykonane z blachy profilowanej poziomo są przenoszone przez żebra pionowe. Elementy te są zazwyczaj wykonywane z cienkościennych kształtowników zimnogiętych wrażliwych na miejscową utratę stateczności. W pracy przedstawiono numeryczną procedurę oszacowania nośności wyboczeniowej rodziny żeber wykonanych z blach o różnej grubości. Uwzględniono imperfekcje w postaci pierwszej formy wyboczenia i amplitudach do wartości 4t włącznie. Wyniki porównano z bardzo zachowawczymi wartościami nośności wyboczeniowej takich elementów proponowanymi w zapisach normy PN-EN1993-4-1.

Słowa kluczowe: silos stalowy, żebra pionowe, stalowe elementy zimnogięte, nośność wyboczeniowa, imperfekcje, procedura numeryczna.

1. Wprowadzenie

Stalowe silosy na zboże na trwałe wpisały się w krajobraz współczesnej wsi i stały się wręcz konieczne w gospodarstwach specjalizujących się w produkcji zbóż. Wobec upowszechnienia tych wcale nie tak prostych obiektów inżynierskich, konstruktorzy prześcigają się w rozwiązaniach minimalizujących ciężar, a tym samym zużycie stali o wysokiej wytrzymałości zabezpieczonej antykorozyjnie w procesie galwanizacji. Minimalizuje się zarówno grubości blach płaszcza (carg) jak i grubości blach, z których są wykonywane zimnogięte przekroje żeber wzmacniających płaszcz z zewnątrz (por. rys. 1). Minimalizacja grubości elementów powinna być poparta szczegółowymi analizami potwierdzającymi poprawność rozwiązań konstrukcyjnych. Dotyczy to w szczególności żeber przenoszących znaczne siły ściskające.