Оксененко К. О. Оцінювання надійності конструкцій спірально-фальцевих силосів для сипучих матеріалів

Дисертаційна робота присвячена розробленню методики оцінювання надійності конструкцій спірально-фальцевих силосів. У першому розділі виконано аналіз стану досліджень по темі дисертації. Розглянуто металеві листові конструкції, їх особливості, специфіку експлуатації у різних умовах та особливості розрахунку, як базу досліджень для теорії розрахунку тонкостінних ємностей. Наведено узагальнену класифікацію металевих силосів та досліджено галузь їх застосування. Описано технологію виготовлення спірально-фальцевих силосів, проаналізовано функції механізмів, які використовуються при монтажі силосу. Розглянуто поетапний процес монтажу конструкції силосу на будівельному майданчику. Проаналізовано переваги та недоліки спірально-фальцевих силосів. Розглянуто теорію визначення тиску сипучого матеріалу на дно та стінки силосів. Проведено огляд робіт в області досліджень металевих силосів та досліджень надійності будівельних конструкцій. Сформульовано задачі дисертаційної роботи. У другому розділі для подальшого розв’язання поставленої задачі дослідження було зібрано та досліджено історію винаходу спірально-фальцевих конструкцій. Зроблено аналіз галузі застосування спірально-фальцевих силосів (закордонний та вітчизняний досвід). Зібрано технічні характеристики ємностей у залежності від функціонального призначення. Розроблено таблицю із загальними даними щодо параметрів спірально-фальцевих силосів, застосованих у різних галузях промисловості. У третьому розділі розглянуто специфіку конструкції спірально-фальцевого силосу, яка впливає на їх напружено-деформований стан. Проведено порівняння методик визначення навантажень та впливів на конструкції силосу за різними нормативними документами. Проаналізовано особливості розрахункової схеми спірально-фальцевих силосів. Наведено алгоритм розрахунку на міцність та стійкість металевого силосу за безмоментною теорією. Розглянуто напружено-деформований стан міжфальцевої ділянки оболонки з постійною товщиною стінки. Проведено порівняння розрахунків з аналітичними розрахунками програмного комплексу ЛІРА-САПР. У четвертому розділі описано проведене експериментальне дослідження фальцевого замку на розтягуючі навантаження. Виявлено характер роботи фальцевого замка і прилеглих ділянок оболонки при дії розтягуючих навантажень. Зафіксовано згин прилеглої оболонки при розкритті фальцевого замка. Відзначено етапи навантаження, при яких фальцеве з’єднання працювало пружно. Виявлено характер роботи фальця до руйнування в основному відповідає позаграничному стану оболонки спірально-фальцевого силосу, що підтверджує його надійність при дії можливих підвищених аварійних навантажень. Проведено експериментальну перевірку роботи міжфальцевої зони оболонки та прилеглих фальцевих замків спірально-фальцевого силосу. Виявлено характер взаємодії та деформування стінки з фальцевим з’єднанням. Оцінено ступінь розкриття фальців під навантаженням. Одержано дані щодо характеру роботи стінки та фальцевого з’єднання в граничному та позаграничному станах. Виконано порівняння експериментальних залежностей з розрахунком за методом скінченних елементів у програмному комплексі ЛІРА-САПР. Обґрунтовано висновок про надійну роботу стінки спірально-фальцевого силосу при експлуатаційних та підвищених навантаженнях. У п’ятому розділі проведено огляд прикладів будівництва металевих спірально-фальцевих силосів на території України. Розглянуто технічні характеристики зведених силосів та область їх застосування. Описано досвід експлуатації металевих спірально-фальцевих силосів на прикладі двох елеваторів. Розглянуто силосний парк підприємства ТОВ Ємилівське ХПП. Спірально-фальцеві силоси даного підприємства є підтвердженням довговічності таких конструкцій, які знаходяться в експлуатації з 1971р. Проведено технічне обстеження силосного парку Ботієвського елеватора (Запорізька обл.). На основі обстеження зроблено висновок про надійність спірально-фальцевих силосів. З досвіду експлуатації Ботієвського елеватора доведено, що системи розвантаження та завантаження силосу є важливими технологічними процесами, які впливають не тільки на продуктивність елеватора, але при неправильному проєктуванні та експлуатації можуть призвести до аварій. Розглянуто інші приклади аварій спірально-фальцевих силосів та проаналізовано причини, які їх спричинили. У шостому розділі розроблено методику оцінювання надійності металевих спірально-фальцевих силосів на основі аналізу резерву міцності. Оцінювання надійності силосу проведено за трьома станами силосної конструкції: з урахуванням кільцевих напружень, з урахуванням складного напруженого стану та складного напружено- деформованого стану. За результатами розрахунків виконано порівняння параметрів розрахунку надійності спірально-фальцевих силосів. Одержані результати розрахунків підтвердили високу надійність металевих спірально-фальцевих силосів.