В ряде отраслей промышленности, где производятся операции по транспортированию и связанному с этим хранению жидких и сыпучих материалов, находят применение особые сооружения (хранилища) для хранения и перегрузки жидких и сыпучих тел. К таким сооружениям относятся резервуары, бункеры и силосы.
Сыпучие тела в естественном насыпном состоянии стремятся от сыпаться под углом внутреннего трения и поэтому в случае необходимости ограждения их боковой поверхности под большим углом применяют специальные ограждающие конструкции — подпорные стены. Жидкие тела, помещенные в сосуд, принимают его форму, причем при отсутствии давления извне ограничиваются сверху по горизонтальной плоскости. При этом жидкость производит давление на стенки и днище сосуда, равное весу столба жидкости соответствующей высоты. Вес жидкостей (1 м3 в т) будет:
| Бода при 4° | 1,00 |
| Бензин | 0,70 |
| Вино | 1,00 |
| Нефть | 0,85 |
| Молоко | 1,05 |
| Пиво | 1,00 |
В сыпучих телах сцепление между отдельными частицами отсутствует, но трение в отличие от жидких тел имеет место. В силу этого величина давления сыпучего тела зависит не только от его объемного веса (вес одной единицы объема в насыпном состоянии), но также и от угла естественного откоса и угла трения огражденного материала по материалу стенок хранилища или ограждающей конструкции.
Хранилища сыпучих материалов служат для хранения и перегрузки таковых и условно разделяются на бункеры и силосы.
В бункерах трения сыпучего о стенки не учитывают. Бункер служит для хранения и перегрузки сыпучего, которое загружается сверху и разгружается снизу «самотеком», в силу чего нижняя часть бункера выполняется обычно со «скосами» для лучшего стока сыпучего и называется воронкой.
Угол наклона воронки к горизонту обычно мало отличается от угла естественного откоса сыпучего. Чаще всего применяются бункеры прямоугольные в плане, как исключение — круглые. В случае, если размеры в плане каждого отделения (ячейки) примерно одинаковы, бункер называется «ячеистым» (рис. 3). Членение бункера на ячейки определяется технология. процессом и условиями работы конструкции под нагрузкой. Каждая вертикальная стенка такого бункера под влиянием давления сыпучего изгибается из своей плоскости, работая как плита, опертая по периметру. Опорами служат: с боковых сторон — соседние стенки, снизу — воронки и сверху — перекрытие, Для определения усилий в таких плитах служат специальные таблицы для расчета прямоугольных плит, опертых по контуру при нагрузке, распределенной по закону треугольника.
Отдельные стенки нижней части бункера (воронки) также рассматриваются как плиты, опертые по контуру, причем в зависимости от соотношения размеров они условно приводятся к треугольным или прямоугольным плитам. Что касается работы стенок в их плоскостях от вертикальных нагрузок, то таковая обычно имеет второстепенное значение.
В вертикальном направлении расчет производится как для балок-стенок. Кроме расчета на изгиб стенки воронки должны проверяться также на отрыв от призматической части, во избежание которого устанавливается особая арматура — «подвески».
При вытянутом плане ячеек бункер следует рассматривать как складчатую конструкцию и соответственно конструировать (рис. 4). Здесь скос нижней части стенок выполняется только в одном направлении, что значительно упрощает производство работ.
Для создания «стока» сыпучего к выпускным отверстиям устраивают откосы из дерева или тощего бетона. При расчете работа граней (плит) бункера рассматривается в двух направлениях: в направлении своей плоскости и в перпендикулярном к ней.
Из своих плоскостей плиты изгибаются, работая как неразрезная балка, опорами которой служат ребра (в сильно вытянутых бункерах следует учитывать осадку этих опор). Расчет плит в их плоскостях производится с учетом их взаимной связи. При выборе очертания бункера следует предпочитать выпуклую форму поперечного сечения. Бункеры как правило опираются на отдельные колонны. Примыкание стенок бункера к колоннам должны быть постепенным (рис. 5) во избежание значительных местных напряжений.
При проектировании бункера следует стремиться к упрощению его формы, т. к. сложная форма, давая незначительную экономию материала, в то же время значительно усложняет производство работ и в конечном итоге удорожает сооружение. При «истечении» сыпучее производит истирание стенок бункера, против чего принимаются особые меры в виде оштукатуривания цементным раствором с железнением, покрытия истираемых поверхностей бункера стале-бетоном, металлическими листами, дубовыми досками, рудничными рельсами и пр.
Железобетон как материал для бункеров имеет преимущества перед деревом и металлом, так как может быть выполнен любой формы без особых затруднений, огнестоек и не требует особого ухода.
Основной недостаток железобетонных бункеров — значительный собственный вес. В настоящее время железобетонные бункеры получили распространение почти во всех отраслях промышленности, где приходится транспортировать сыпучие материалы.
В случае, если загружение бункеров сверху производится железнодорожными вагонами, бункер одновременно является и эстакадой. В работе стенок ячеечных и складчатых бункеров основное значение имеет изгиб и второстепенное — нормальное усилие.
В бункерах с параболическим очертанием в поперечном сечении при рациональном выборе формы кривой преимущественное значение приобретает растягивающая сила, благодаря чему сечения элементов бункера уменьшаются Применяются также бункеры комбинированных конструкций из металла и железобетона.
