آموزش محاسبات طراحی سیلو
دسترسی سریع به محتوای این مطلب
با افزایش جمعیت، نیاز به کاشت و کشاورزی نیز بیشتر شده و به تبع آن نیاز به انبارهایی جهت ذخیره مواد غذایی نظیر غلات و حبوبات به وجود آمده است. همه شما داستان حضرت یوسف و ساخت سیلو برای نگهداری هفت ساله از گندم را میدانید. آن زمان سیلوها از سنگ ساخته میشدند و هر سیلو گندم را برای مدت زمان مشخصی میتوانست در خود سالم نگه دارد.
با پیشرفت علم و تکنولوژی در دنیای امروز سیلوهایی طراحی میشوند که به سیستمهای تهویه مطبوع مجهز هستند و میتوانند غلات را تا چندین سال سالم نگه دارند! سیلوی فلزی امروزه کاربرد بیشتری نسبت به سایر سیلوها دارد؛ چرا که از نظر طراحی و اجرا بهتر عمل کرده و مقرون به صرفهتر است. در مقاله پیش رو ابتدا پس از تعریف سیلو و انواع آن به بررسی مراحل طراحی سیلو فلزی و مقایسه آن با سیلو بتنی میپردازیم.
سیلو چیست؟
سیلو در واقع انبارهای ایستاده، استوانهای یا مدور است که برای نگهداری انواع مواد غذایی مورد استفاده قرار میگیرد. سیلوها در اندازه و حجمهای مختلفی بسته به نیاز، ساخته میشوند. (به سیلوهای با ارتفاع کم به اصطلاح “بونکر” میگویند) سیلوها هم به صورت گروهی و هم به صورت تکی ساخته میشوند که عملا سیلوهای گروهی مزایای بیشتر و بهرهبرداری بهتری دارند. سیلوها با توجه به نوع مصالح و مواد قابل ذخیرهسازی، دستهبندی میشوند که ما در این مقاله میخواهیم راجع به سیلوهای فلزی و نحوه طراحی آنها صحبت کنیم.
انواع سیلوها
سیلوها در انواع مختلفی ساخته و اجرا میشوند و به طور کل به سه گروه عمده تقسیم میگردند.
انواع سیلو بر اساس نوع کاربری
- سیلوی ذخیره سازی آرد
- سیلوی ترانزیت که در اسکله بنا میشود و برای صادرات و واردات مورد استفاده قرار میگیرد.
- سیلوی ذخیره سازی مواد اولیه صنایع مثل آهن، سنگ، سیمان، گچ، ذغال و غیره
- سیلوی ذخیرهسازی غلات مثل گندم، برنج و جو
- سیلوی ذخیرهسازی کک، کلینکر و مواد معدنی
انواع سیلو بر اساس نوع طراحی و فونداسیون
- سیلو با فونداسیون یکپارچه
- سیلو با فونداسیون نواری
- سیلو با ضخامت افزایش یافته و کف تخت
- سیلو با ضخامت افزایش یافته و کف تخت و فونداسیون یکپارچه که دارای بازشوهای متعدد است.
انواع سیلو بر اساس شکل و مصالح
- سیلوهای افقی مسقف فلزی
- سیلوهای افقی غیر مسقف
- سیلوهای فلزی (فولادی) با پوسته استوانهای
- سیلوهای بتنی با پوسته مدور یا کروی
- سیلوهای قائم با مقطع دایرهای یا استوانهای و چهارگوش
طراحی سیلو گندم
سیلوی گندم، انبار یا محفظه فلزی بزرگ است که جهت نگهداری طولانی مدت و جلوگیری از فساد و خرابی گندم مورد استفاده قرار میگیرد. این کارها طبق اصول بهداشتی و شرایط کنترل شده انجام میشوند. سیلوی گندم میتواند بتنی یا فلزی باشد، ولی از آنجایی که سیلوی فلزی مزایای بیشتری دارد برای نگهداری گندم قابل قبولتر است.
سیلوی فلزی را معمولاً از آلیاژهای آلومینیوم یا فولاد میسازند. این سیلو متشکل از چندین سیلوی کنار هم است که اصطلاحاً به آنها کندو گفته میشود. ارتفاع هر کندو حدود ۳۰ متر است و به همدیگر مرتبط هستند. سیلوی فلزی گندم دارای مزایای مختلفی همچون:
- امکان تنظیم رطوبت،
- تهویه مناسب،
- کم هزینه بودن،
- سهولت در اجرا،
- امکان ساخت چندین کندو بدون محدودیت،
- بهرهبرداری آسان
- و امکان مجزا کردن هر نوع گندم در یک کندو است.
تعداد کندوهای سیلوی فلزی گندم معمولا ده عدد است که شامل هشت سیلوی بزرگ با ظرفیت ۱۲۰۰۰ متر مکعب و دو سیلو متوسط با ظرفیت ۶۵۰۰ متر مکعب طراحی میشود. لازم به ذکر است که در هر متر مکعب حدود ۸۵۰ کیلوگرم گندم ذخیره سازی میگردد.
اکنون اگر بخواهیم در مورد تجهیزات مورد نیاز طراحی سیلو گندم بپردازیم به موارد ذیل میرسیم:
- انواع کانوایر زنجیری، کانوایر تسمهای، کانوایر حلزونی
- الواتور کاسهای، اسلاید موتوری و بادی، شیر دو راهه موتوری و بادی
- توزیع کننده، جک تخلیه و غیره.
به طور کلی بعد از ساخت سیلوی گندم باید آسانسور، نوار نقاله، ولوها، تجهیزات تمیز کننده گندم و غیره را در کنار مخزن نگهداری گندم اجرا کرد.
نکات مهم و اجرایی در طراحی پی سیلو فلزی
یکی از مهمترین بخشهای طراحی سیلو فلزی اجرای فونداسیون آن است که نیاز به دقت و تخصص فراوان دارد. دو هدف مهم برای اجرای فونداسیون سیلو در نظر گرفته شده است:
هدف اول: ایجاد یک بستر مستحکم، متقارن و مقاوم برای بدنه سیلو که این ویژگیها را به صورت طولانی مدت حفظ کند و از نشستهای نامتقارن سازه که منجر به شکست و ایجاد پیامدهای ناگوار و خسارات جبران ناپذیر میشود جلوگیری کند.
هدف دوم: ایجاد یک سطح صاف، هم تراز و استاندارد برای نصب پایهها و استیفنرها یا همان ستونهای محکم کننده سیلو کاربرد دارند.
- نکته اول: در اجرای فونداسیون استوانهای قطر دایره داخلی و بیرونی باید دقیق، شبیه به هم و با اختلاف حداکثر سه میلیمتر باشد. بدنه سیلو روی این فونداسیون به صورت متقارن قرار گرفته و هماهنگی دایره محیطی یا همان بدنه با پی سیلو حفظ میشود. اگر این هماهنگی بین فونداسیون و بدنه صورت نگیرد باعث توزیع نامتعادل تنشها شده و فشار به قسمتهای مختلف بدنه منجر به شکست سیلو خواهد شد.
- نکته دوم: اگر هماهنگی لازم با همه بخشهای اجرایی از قبل انجام شده باشد معمولا انکربولتها در آرماتورهای فونداسیون سیلو به صورت قلاب مانند کاشته میشوند. در صورتی که انکربولت در حین اجرای فونداسیون به آرماتور قلاب نشود، میتوان آنها را با استفاده از چسب بتن، درون بتن کاشت. انکربولتها گالوانیزه و ضد زنگ هستند و مقاومت تسلیم آنها به فشار، حدود ۹۰۰ مگاپاسکال است. انکر بولتها برای مقابله با نیروهای کششی در فونداسیون سیلو جایگذاری میشوند و هدف آنها انتقال نیروهای وارده سیلو بر پایهها به فونداسیون و در نهایت به زمین است.
- نکته سوم: همه قسمتهای بستر سیلو یا همان فونداسیون باید به صورت یکسان تراکم سازی شود. این تراکم سازی متقارن باعث افزایش مقاومت الاستیکی و استحکام هر چه بیشتر سیلو میگردد.
- نکته چهارم: خاکی که قرار است سیلو در آن ساخته شود باید اول در آزمایشگاه مورد آزمایش قرار بگیرد. ریز یا درشت بودن دانههای خاک و میزان رطوبت آنها بسیار حائز اهمیت است. همچنین کل زمین باید در مورد وجود و یا عدم وجود سفرههای آب زیر زمینی مورد بررسی و پژوهش قرار بگیرد. در صورت اهمال در انجام هر یک از نکات ذکر شده راجع به طراحی پی سیلو، نشست و یا کج شدن سیلو دور از انتظار نخواهد بود.
طراحی سیلو فلزی
طراحی سیلو فلزی و تهیه نقشه از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این بخش از مقاله به بررسی مرحله به مرحله طراحی و ساخت سیلو فلزی خواهیم پرداخت.
- مرحله اول: تعیین محل احداث سیلو
قبل از هر کاری ابتدا محل احداث سیلو توسط کارشناسان و متخصصان زمین شناسی معین میشود. محل مورد نظر باید کاملاً کارشناسی شده و خاک آن به آزمایشگاه فرستاده شود. وجود هرگونه آبهای زیر زمینی در محل احداث سیلو باید به دقت بررسی گردد. زیرا احداث سیلو در این مناطق به دلیل احتمال نشست سازه، توصیه نمیشود. محل مورد نظر در صورت نیاز خاکبرداری و گودبرداری میگردد. به طور کلی هر گونه عملیات مستحکمسازی فونداسیون سیلو در همین مرحله اجرا میشود.
- مرحله دوم: تهیه نقشه طراحی سیلو فلزی
برای طراحی سیلو فلزی به یک نقشه نیاز است که توسط مهندسین معمار و مهندسین سازه طراحی میگردد. اندازه سیلوها، ضخامت بدنه، تعداد کندوهای سیلو و نحوه چیدمان آنها همه در نقشه آمده است؛ فاصله سیلوها از همدیگر و ارتفاع آنها با محاسبات دقیق در نقشه به نصب کننده نشان داده میشود؛ تمام اعداد و ارقام نوشته شده در نقشه با محاسبات دقیق انجام گرفتهاند و نباید به هیچ عنوان آنها را تغییر داد یا نادیده گرفت.
- مرحله سوم: احداث پی سیلو
همانطور که قبلا در بخش نکات طراحی فونداسیون سیلو گفته شد این مرحله بسیار حائز اهمیت است. چه بسا قرار است که چندین کندو یا سیلو روی بستر فونداسیون قرار بگیرند، بنابراین استحکام این بستر اهمیت بالایی دارد. ابتدا عملیات آرماتوربندی به دقت در محل فونداسیون اجرا میشود که به آن فونداسیون فلزی میگویند. تمام اصول و ضوابط باید طبق استانداردهای اجرای فونداسیونهای فلزی باشند.
اکثرا انکربولتها در همین مرحله آرماتوربندی به میلگردها قلاب میشوند؛ بعد از اجرای فونداسیون فلزی، عملیات بتنریزی فونداسیون اجرا میگردد. ارتفاع فونداسیون بسته به زمین و نظر مهندسین دارد و بر همین اساس آرماتورها تا ارتفاع مورد نظر کشیده میشوند. بتن در اینجا توسط تختههای مخصوص قالب بندی شده و جهت عمل آوری آماده میشود.
- مرحله چهارم: نصب بدنه سیلو
هر سیلو متشکل از یک سقف مخروطی و بدنه است که به صورت حلقه یا رینگ مونتاژ میشود. اجرای سقف نیز قبل از اجرای بدنه صورت میپذیرد و دلیل آن تسریع عملیات نصب سیلو است. ابتدا دایره محیطی سیلو با پرگار روی بستر فونداسیون علامت زده میشود.
سپس یک ستون موقتی در مرکز سیلو نصب و سقف و خورشیدی سیلو را روی آن میگذارند. بعد از نصب شاسیهای سقف فنها و دستگاههای تهویه روی آن کارگذاری میشوند. سپس با استفاده از جکهای بالا رونده، بدنه سیلو به صورت حلقه حلقه روی هم مونتاژ و اجرا میگردد. همه این کارها توسط تجهیزات هیدرولیک انجام میپذیرند.
- مرحله پنجم: اتصال پایه استیفنر به فونداسیون
در این مرحله ستونها یا همان استیفنرها به فونداسیون محکم میشوند. همانطور که قبلا گفته شد انکربولتها در بتن کاشته میشوند. این کار یا به صورت پیش ساخته در زمان اجرای آرماتوربندی انجام میشود و یا با چسب بتن در بتن عمل آوری شده کاشته میشوند. سپس استیفنرها با پیچ و مهره به انکربولت و صفحاتی که به انکربولت متصل شده اند وصل میشوند. با این روش سیلوی فلزی به فونداسیون وصل شده و استحکام لازم را به دست میآورد.
- مرحله ششم: آب بندی سقف و بدنه سیلو فلزی
این مرحله بسیار حائز اهمیت است، چرا که شما نمیخواهید سیلوی فلزی بعد از مدتی زنگ بزند؛ زیرا زنگ زدن سیلو برابر است با خرابی و فساد غلات درون آن! بنابراین برای جلوگیری از زنگ زدن ورقهای فلزی سیلو، نواحی اتصال آنها را با مواد و پوششهای خاصی آب بندی میکنند.
- مرحله هفتم: عایق کاری پایه فلزی استیفنرها و اندودکاری داخلی بدنه
پایههای فلزی به فونداسیون و زمین متصل هستند و در تماس مداوم با محیط پیرامون، امکان فرسودگی آنها وجود دارد. بنابراین باید با عایقهای رطوبتی در سه مرحله عایقبندی شود. اگر این کار انجام نشود، پایههای سیلو بعد از مدتی فرسوده و شکننده میشود و خسارات جبران ناپذیری به محتویات سیلو وارد میآید.بدنه داخلی سیلو نیز نیازمند عایق کاری است.
برای این کار ابتدا یک لایه اندود به ارتفاع چهل سانتیمتر روی بدنه داخلی مینشیند؛ بعد از خشک شدن، ترکهایی که روی سطح اندود ایجاد میشوند را با یک لایه دیگر پر میکنند. با انجام عایقکاری بدنه داخلی سیلو جلوی نشت آب به هنگام باران و برف گرفته میشود و همچنین خلل و فرجی که در محل اتصال فونداسیون به سیلو وجود دارند و محل خوبی برای رشد آفات هستند نیز پر میشوند.
مقایسه سیلوی فلزی و بتنی
با بررسی مزایا و معایب سیلوی فلزی و بتنی میتوانید به تفاوت بین آنها پی ببرید:
مزایای سیلو فلزی
- هزینه بسیار مقرون به صرفهتر هنگام ساخت فونداسیون و اجرای سیلو
- انعطافپذیری زیاد سیلو فلزی
- امکان دمونتاژ کردن قطعات و انتقال سیلو از جایی به جای دیگر
- کیفیت بهتر هنگام هوا دهی و تنظیم دمای داخلی سیلو
- مقاومت بالا به انواع فشارهای ناشی از باد و زلزله
معایب سیلو فلزی
تنها عیب این نوع سیلو این است که امکان ساخت آن با ارتفاع زیاد وجود ندارد و حداکثر ارتفاع برای آن ۳۰ متر است.
مزایای سیلو بتنی
- امکان ساخت با ارتفاع خیلی زیاد
- امکان شکل دهی و ساخت سیلوهای مستطیلی و غیره
معایب سیلو بتنی
- هزینه خیلی بالا برای طراحی سیلو بتنی
- سرعت پایین اجرا به دلیل سنگین بودن کار
- شرایط نامساعد برای عمل آوری بتن
با توجه به اینکه مزایای سیلو فلزی خیلی بیشتر و احتمال بازگشت سرمایه در آن 100 درصد است، طراحی سیلو فلزی در حال حاضر بیشتر مورد توجه سرمایهگذاران قرار دارد.
کلام پایانی
سیلو و به خصوص سیلو فلزی نیاز یک جامعه را برای مواد غذایی اصلی مثل غلات پاسخ داده و از هدر رفت مواد و فساد و خرابی آنها جلوگیری میکند. انتخاب نقطه مناسب احداث سیلو و همچنین رعایت ضوابط، اصول و استانداردهای طراحی سیلو فلزی از اهمیت ویژهای برخوردار است. به همین سبب مهندسین و افراد واجد شرایط برای انجام آن استخدام میشوند. هر چقدر سیلوهای بیشتر و با کیفیتتری ساخته شوند، آینده جامعه از لحاظ مواد غذایی اصلی، بیشتر تامین خواهد بود.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.