سیلوهای بتنی
سیلوها سازههای ذخیره سازی هستند که معمولاً به منظور انبار کردن ذغال، سیمان، غلات و دیگر مواد دانهای به کار میروند. انبارهها و سیلوهای بتنی مسلح، به دلیل سهولت تعمیر و نگهداری و کیفیت معماری برتری که در مقایسه با سازههای ذخیره سازی فولادی دارند تقریباً توانستهاند جایگزین آنها بشوند. امروزه کارخانههای سیمان، به منظور ذخیره سیمان تولید شده همواره متقاضی سیلوهای منفرد یا کندویی هستند. ابداع روش بتنریزی با استفاده از قالبهای لغزان در سازههای بلند استوانهای از جنس بتن مسلح سبب تسریع در ساخت این گونه سیلوها شده است.
در سیلوهای فلزی مساله کمانش و در سیلوهای بتنی ترک ناشی از فشار مواد، تنشهای ناشی از زلزله مطرح است. بنابراین سیلو انباره ایستادهای است که از آن برای ذخیره مصالح دانهای استفاده میشود. در صورتی که ارتفاع سیلو کوچک باشد اصطلاحاً به آن بونکر گفته میشود.
سیلوها میتوانند به صورت تک یا به صورت گروهی ساخته شوند. در حالت اخیر کارایی سیلوها در هنگام بهره برداری افزایش مییابد. در حالت گروهی مجموعه ممکن است به صورت یکپارچه یا با درز انبساط در در حد فاصل سیلوها ساخته شود.
در سیلو دیوارهای قائم در مقایسه با ابعاد جانبی بسیار بلندتر ند و در نتیجه سیلو جز سازههای بلند به حساب میآید. به تبع این امر سطح لغزش ماده دخیره شده وجوه متقابل سازه را قبل از رسیدن به سطح افقی فوقانی ماده قطع میکند.
مجموعه تاسیسات ذخیره سازی
تاسیسات ذخیره سازی عموماً از ترکیب عناصر سازهای متعددی حاصل میشود که هر کدام از آنها از زمان ورود غله به محوطه سیلو تا خروج کامل از به نحوی وارد عمل شده و در مراحل مختلف بهره برداری وظیفه مشخصی را به عهده میگیرند. این عناصر عمدتاً به عنوان سازههای اصلی تلقی شده و تعداد بسیار محدودی از آنها جز ساختمانهای جنبی محسوب میشوند.
سازههای اصلی شامل موارد زیر است.
- کندوها و قیف داخل آنها (هوایی یا زمینی) که محل ورود غله است. در بعضی موارد از فضای موجود بین کندوها موسوم به ستارهای نیز برای ذخیره غله و در نتیجه افزایش ظرفیت ذخیره سازی استفاده میشود.
- چاله تخلیه و پوشش آن که کامین یا واگن حامل غله محموله خود را در چاله مزبور تخلیه نموده و از آنجا به کمک سیستمهای انتقال مناسب به بالابرها منتقل میشود.
- ساختمان برجکار که محل استقرار ماشین آلات بوده و عملیات مربوط به الک کردن، توزین و … در داخل آن صورت میگیرد.
- سایه بان مستقر در سقف کندوها که ماشین آلات مورد نیاز برای توزیع غله در داخل کندوهای مختلف در داخل آن نصب میشوند.
- ساختمان صادرات که برای بارگیری غله ذخیره شده و تحویل آنها به شبکه حمل و نقل شهری مورد استفاده قرار میگیرند.
- ساختمانهای جنبی معمولاً نسبت به سازههای فوق از درجه اهمیت کمتری برخوردار هستند.
معیارها و استانداردهای مکان یابی، طراحی و اجرای سیلوهای بتنی
- مکان یابی سیلوها
- جادههای اصلی و راههای دسترسی
- خصوصیات ژئوتکنیکی ساختگاه
- دسترسی به آب
- دسترسی به برق دایمی و خطوط مخابراتی
- تامین مصالح ساختمانی در محل
- تامین ماشین آلات سنگین و پرسنل فنی
- ترافیک منطقه
- مطالعات هیدرولوژیکی و کلیماتولوژیکی منطقه
- سهولت صادرات و واردات
- سهولت توزیع غلات
- امکان توسعه غلان
- امکان توسعه آتی
- مالکیت زمین در محل سیلو
- هماهنگی با طرح جامع شهر با استان
- نکات متفرقه در انتخاب محل
- حفظ محیط زیست
انتخاب طرح معماری و سازهای
قبل از اریه طح معماری و سازهای نهایی باید طرح مقدماتی بر اساس شناسایی و بررسی فاکتورهای اصلی زیر تهیه شود.
- انجام مطالعات لرزه خیزی و زمین شناسی محل
- تغییر نتایج نهایی ژئوتکنیک
- انتخاب ماشین آلات لازم با مشخصات فنی و هندسی کامل آنها
- استقرار اولیه ماشین آلات در سیلو
- تهیه طرح کنترل
- بررسی تامین آب و نحوه آب رسانی و دفع فاضلاب در سیلو
- بررسی اقتصادی و بر آورد قیمت برای گزینه بهینه
- تعیین ابعاد هندسی ساختمانهای اصلی و جنبی طرح
- تهیه طرح محوطه
- بررسی کامل و جامع در رابطه با مصالح مورد استفاده جهت ساختمانها و تاسیسات
- بررسی روشهای مختلف اجرای ساختمان و پیش بینی روش مناسب با توجه به هزینه، مدت اجرا و محل اجرا
تقسیم بندی سیلوها از نظر کاربری
- سیلوی ذخیره غلات
- سیلوی ذخیره مواد اولیه صنعتی مثل سنگ آهن، سیمان، ذغال سنگ، کلینکر، کک و مواد مشابه
- سیلوی ذخیره سازی آرد
- سیلوهای اسکلهای برای صادرات و واردات (سیلوهای ترانزیت)
بارگذاری سیلو
بارهایی که در طراحی سیلوها باید مورد توجه قرار بگیرد شامل موارد زیر است.
- بار مرده شامل وزن سازه
- بار زنده بهره برداری و وزن ماشین آلات و تجهیزات نصب شده روی سیلو
- فشار ناشی از مصالح ذخیره شده در سیلو شامل فشار و وزن مصالح انبار شده در حالت استاتیکی، اضافه فشارها نسبت به بند الف در هنگام پر و خالی کردن مصالح
- بار برف
- بار باد
- بار زلزله
- نیروهای حرارتی به علت محیط اطراف و مصالح گرم ذخیره شده در سیلو
بار مرده
بار مرده شامل وزن سازه و تجهیزات ثابت نصب شده در سیلو است. بر مرده سازه با توجه به وزن مخصوص مصالح به کار رفته تعیین میشود. وزن مخصوص مصالح از آخرین ویرایش آیین نامه حداقل بارهای وارد بر ساختمان تعیین میشوند.
بار زنده و ماشین آلات
بار زنده شامل بارهای بهره برداری در فضا و راهروهای ارتباطی و دسترسی است که مقادیر توصیه شده در آیین نامه حداقل بارهای وارد بر ساختمان باید مورد استفاده قرار گیرند.
وزن ماشین آلات با توجه به مشخصات ارائه شده از طرف کارخانه سازنده تعیین میشوند که باید ضریب ضربه مناسب برای آن در نظر گرفته شود.
فشار ناشی از مصالح ذخیره شده
فشار مصالح در مقابل جدار قائم سیلو و کف سیلو باید با استفاده از یکی از روشهای معرفی شده محاسبه شود. فشار مصالح نه تنها باید در حالت استاتیکی مورد توجه قرار گیرند بلکه باید هر گونه افزایش یا کاهش فشار ناشی از پدیدههای نظیر پر کردن، خالی کردن و قوس زدن مصالح، شکست قوس، هوادهی و تخلیه برون محور مورد توجه قرار گیرد. در سیلوهای گروهی پر و خالی بودن متناوب سیلوها باید مورد توجه قرار گیرد.
پایههای سیلو
ستونهایی که جداره سیلو و به خصوص کف سیلو را حمل میکنند تحت تاثیر بار زنده ناشی از مصالح ذخیره شده برقرار دارند که به مراتب بزرگتر بار مرده است. پر بودن سیلو برای یک زمان طولانی باعث ایجاد خزش در بتن پایهها میشود. در نتیجه تنش بتن کاهش و باری که توسط فولادها حمل میشود، افزایش می یابد. حال اگر پس از این زمان طولانی مصالح داخل سیلو تخلیه شود با بازگشت الاستیک فولادها به علت باربرداری بتن تحت کشش قرار میگیرد. اگر تنشهای کششی بتن از مقاومت کششی آن تجاوز نماید ترکهای عرضی قابل توجهی در ستون ایجاد میشود. اگر این ترکهای عرضی با ترکهای طولی ناشی از تنش پیوستگی زیاد در اثنای باربرداری توام شود وضعیت خطرناکی میتواند برای ستونها و پایداری سیلو به وجود آید. برای جلوگیری از چنین وضعیتی توصیه میشود که نسبت فولادهای طولی در مقطع ستون از ۲ درصد تجاوز نکند. در صورتی که پایههای سیلو تحت برش و خمش ناشی از بارهای جانبی زلزله قرار گیرند باید تمامی ضوابط شکل پذیری شدید در مورد آنها اعمال شود.
شالوده سیلو
سیلوهای سازههای بسیار سنگینی هستند که تنش منتقله از آنها به زمین میتوان قابل توجه باشد. لذا در هنگام طراحی شالوده باید دقت زیاد به عمل آید. در این خصوص مطالعات کامل زمین شناسی و مکانیک خاک تا عمق مناسب قویاً توصیه میشود. تعیین تنش مجاز باربری زمین با توجه به معیار مقاومت و نشست خاک از اهم وظایف مشاور خاک است.
از عوامل مهمی که می توان باعث خرابی کلی فونداسیون سیلو شود بارگذاری نامتقارن یک مجموعه سیلوهای گروهی است. بنابراین علاوه بر عوامل طراحی برنامه بهره برداری از سیلوها نیز میتوان در ناپایداری فونداسیون سیلو دخیل باشد در نتیجه ملاحظه میشود که بار گذاریهای نامتقارن باید در برنامه کنترل شالوده سیلوها قرار گیرد.
نشست زیاد مجموعه اصلی سیلو نیز میتواند باعث کج شدن ساختمانهای جنبی که فشار منتقله آنها به زمین و در نتیجه نشست آنها به مراتب کوچکتر از مجموعه اصلی است، شود.
در حالت گروهی شالوده سیلوها به صورت یک دال یکپارچه صلب با ضخامت زیاد است. که برای ترکیبات مختلف پر و خالی بودن سیلو و همچنین نیروی جانبی زلزله باید تنشهای فشاری و همچنین واژگونی آن کنترل شود.
در صورتی که مقاومت زمین کم باشد باید از شالودههای شمعی استفاده نمود. در این حالت نیز باید یک دال یکپارچه به عنوان کلاهک شمعها اجرا شود.