Uproszczone metody obliczania cylindrycznych silosów z blachy falistej i słupów cienkościennych

• Autorzy: Rejowski Karol , Iwicki Piotr , Tejchman Jacek

Warianty tytułu

EN

Simplified methods for calculating cylindrical silos made of corrugated sheets and thin-walled columns

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono sposób wyznaczenia nośności wyboczeniowej trzech silosów wykonanych z falistej blachy ze sfałdowaniem w kierunku obwodowym, wzmocnionych słupami pionowymi. Wykonano obliczenia MES dla całych konstrukcji i segmentów zawierających 3 słupy z odpowiednimi warunkami brzegowymi wzdłuż pionowych krawędzi płaszczy. Obliczenia przeprowadzono dla różnej liczby słupów wzdłuż obwodu. Płaszcz silosów modelowano jako powłokę ortotropową, a słupy jako elementy prętowe (1D). Silosy były obciążone naporem stycznym zgodnie z normą Eurocode 1. Wyniki analiz MES porównano z nośnością wyboczeniową według wzorów normowych (Eurocode 3) oraz poprawek do normy z 2017 r. Pokazano, że uproszczone segmentowe modele są efektywne w obliczaniu nośności wyboczeniowej silosów.

EN

The paper presents a method for determining the buckling strength of three silos made of corrugated sheets in a circumferential direction which were strengthened with thin-walled open-sectional vertical columns. FEM calculations were performed for entire silo structures and segments which included 3 columns with appropriate boundary conditions along the mantle edges. Calculations were carried out with a variable number of columns along the silo circumference. Silo walls were modelled as an orthotropic shell and columns as 10 beam elements. The silo walls were loaded by tangential wall pressure according to Eurocode 1. The results of FEM analyses were compared to the buckling strength by standard formulae (Eudrocode 3) and amendments from 2017. It was shown that the simplified segment models were effective to calculate the buckling strength of silos.

Słowa kluczowe

PL

metoda uproszczona; obliczanie; silos cylindryczny; blacha falista; słup cienkościenny; model numeryczny; metoda elementów skończonych; MES; analiza wyboczeniowa

EN

simplified method; calculation; cylindrical silo; corrugated sheet; thin-walled column; numerical model; finite element method; FEM; buckling analysis

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Inżynieria i Budownictwo
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 1-2
• Strony: 71--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il.

Twórcy

autor

Rejowski Karol

• Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska

autor

Iwicki Piotr

• Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska

autor

Tejchman Jacek

• Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska

Bibliografia

• [1] ABAQUS, Theory Manual, Version 6.8, Hibbit, Karlsson & Sorensen Inc. 2008.
• [2] Brown C.J., Nielsen J.: Silos - Fundamentals of theory, behavior and design. E and FN Spon, 1998.
• [3] Fayed N., Otten L.: Handbook of Powder Science and Technology. Chapmann and Hall, 1984.
• [4] Hotala E., Skotny L., Kuśnierek M., Boniecka J.: Experimental investigations on the resistance of vertical stiffeners of steel silos shells made of corrugated sheets. XIII International Conference on Metal Structures, Zielona Góra, CRC Press 2016.
• [5] Iwicki P., Rejowski K., Tejehman J.: Buckling of simplified models of silo with corrugated walls and vertical stiffeners. Shell Structures: Theory and Applications. CRC Press/Balkema, London 2018.
• [6] Iwicki P., Rejowski K., Tejehman J.: Determination of buckling strength of silos composed of corrugated walls and thin-walled columns using simplified wall segment models. "Thin-Walled Structures", No. 135/2019.
• [7] Iwicki P., Rejowski K., Tejehman J.: Simplified numerical model for global stability of corrugated silos with vertical stiffeners. "Journal of Constructional Steel Research", No. 138/2017.
• [8] Iwicki P., Rejowski K., Tejehman J.: Stability of cylindrical steel silos composed of corrugated sheets and columns based on FE analyses versus Eurocode 3 approach. “Engineering Failure Analysis”, No. 57/2015.
• [9] Iwicki P., Sondej M., Tejehman J.: Application of linear buckling sensitivity analysis to economic design of cylindrical steel silos composed of corrugated sheets and columns. "Engineering Failure Analysis", No. 70/2016.
• [10] Iwicki P., Tejehman J., Chróścielewski J.: Dynamic FE simulations of buckling process in thin-walled cylindrical metal silos. "Thin-Walled Structures", No. 84/2014.
• [11] Iwicki P., Wójcik M., Tejehman J.: Failure of cylindrical steel silos composed of corrugated sheets and columns and repair methods using a sensitivity analysis. “Engineering Failure Analysis”, No. 18/2011.
• [12] Kuczyńska N., Wójcik M., Tejehman J.: Effect of bulk solid on strength of cylindrical corrugated silos during filling. “Journal of Constructional Steel Research”, No. 115/2015.
• [13] PN-EN 1991-4 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 4: Silosy i zbiorniki.
• [14] PN-EN 1993-4-1 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 4-1: Silosy.
• [15] PN-EN 1993-4-1:2009/A1:2017-08.
• [16] Rejowski K., Iwicki P.: Buckling analysis of cold formed silo column. "Mechanics and Mechanical Engineering", No. 20/2016.
• [17] Rotter J.M.: Guide for the Economic Design of Circular Metal Silos. Spon Press, 2001.
• [18] Safarian S.S., Harris E.G.: Design and Construction of Silos and Bunkers. Van Nostrand Reinhold Company, 1985.
• [19] Sondej M., Iwicki P., Tejehman J., Wójcik M.: Critical assessment of Eurocode approach to stability of metal cylindrical silos with corrugated walls and vertical stiffeners. "Thin-Walled Structures", No. 95/2015.
• [20] Sondej M., Iwicki P., Wójcik M., Tejehman J.: Stability analyses of a cylindrical steel silo with corrugated sheets and columns. "Steel and Composite Structures". No. 20/2016.
• [21] Tejchman J.: Confined granular flow in silos-experiments and numerical investigations. Berlin-Heidelberg: Springer (eds. W. Wu and R.I. Borja), 2013.
• [22] Wójcik M., Iwicki P., Tejehman J.: 3D buckling analysis of a cylindrical metal bin composed of corrugated sheets strengthened by vertical stiffeners. "Thin-Walled Structures", No. 49/2011.
• [23] Wójcik M., Tejchman J.: Modelling of shear localization during confined granular flow in silos within non-local hypoplasticity. "Powder Technology", No. 192/2009.
• [24] Wójcik M., Tejchman J.: Simulation of buckling process of cylindrical metal silos with flat sheets containing bulk solids, "Thin-Walled Structures", No. 93/2015.
• [25] Zhang Q., Rotter J.M.: Equivalent orthotropic properties of cylindrical corrugated shells, Proc. Eleventh Australasian Conference on Mechanics of Structures and Materials, Byron Bay 1988.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).