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. امروزه نیز مدت زمان نگهداری گندم در سیلو به شرایط نگهداری، تهویه و رطوبت محیط بستگی دارد.
با پیشرفت علم و تکنولوژی در دنیای امروز سیلوهایی طراحی می شوند که به سیستم های تهویه مطبوع مجهز هستند و می توانند 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 صرفه تر است. در مقاله مرکزآهن ابتدا پس از تعریف سیلو چیست؟ و انواع آن به بررسی مراحل طراحی سیلو فلزی و عوامل موثر بر قیمت سیلو می پردازیم.
سیلو چیست؟
سیلو چیست؟ سیلو در واقع انبارهای ایستاده، استوانه ای یا مدور است که برای نگهداری انواع مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. سیلوها در اندازه و حجم های مختلفی بسته به نیاز، ساخته می شوند. (به سیلوهای با ارتفاع کم به اصطلاح “بونکر” می گویند) سیلوها هم به صورت گروهی و هم به صورت تکی ساخته می شوند که عملا سیلوهای گروهی مزایای بیشتر و بهره برداری بهتری دارند. سیلوها با توجه به نوع مصالح و مواد قابل ذخیره سازی، دسته بندی می شوند 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 می شوند و به طور کل به سه گروه عمده تقسیم می گردند. برای درک بهتر این دسته بندی ها ابتدا باید بدانیم سیلو چیست و چرا در صنایع کشاورزی و صنعتی کاربرد گسترده ای دارد.
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 می گیرد.
- سیلوی ذخیره سازی مواد اولیه صنایع مثل آهن، سنگ، سیمان، گچ، ذغال و غیره
- سیلوی ذخیره سازی غلات مثل گندم، برنج و جو
- سیلوی ذخیره سازی کک، کلینکر و مواد معدنی
در صنایع ساختمانی نیز از سیلوها برای نگهداری مصالح استفاده می شود و به همین دلیل ساخت سیلو سیمان در کارخانه های بتن و بچینگ پلانت ها کاربرد زیادی دارد.
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.
در برخی پروژه های صنعتی برای طراحی دقیق پی از نقشه های مهندسی مانند نقشه فونداسیون سیلو سیمان استفاده می شود تا مقاومت سازه در برابر بارهای وارده به درستی تأمین گردد.
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. در واقع اگر بخواهیم به صورت ساده توضیح دهیم سیلو گندم چیست باید گفت سازه ای است که برای نگهداری ایمن و کنترل شده غلات طراحی می شود. سیلوی گندم می تواند بتنی یا فلزی باشد، ولی از آنجایی که سیلوی فلزی مزایای بیشتری دارد برای نگهداری گندم قابل قبول تر است.
سیلوی فلزی را معمولاً از آلیاژهای آلومینیوم یا فولاد می سازند. این سیلو متشکل از چندین سیلوی کنار هم است که اصطلاحاً به آنها کندو گفته می شود. ارتفاع هر کندو حدود ۳۰ متر است و به همدیگر مرتبط هستند. در بسیاری از مجموعه های ذخیره غلات، چندین سیلو در کنار هم ساخته می شوند که به آنها سیلو های گندم گفته می شود. 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.
در این سیستم ها، طرز کار سیلو گندم به این صورت است که غلات از طریق نوار نقاله و الواتور به داخل مخزن منتقل شده و در زمان نیاز به صورت کنترل شده تخلیه می شوند.
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 می شود. لازم به ذکر است که در هر متر مکعب حدود ۸۵۰ کیلوگرم گندم ذخیره سازی می گردد.
اکنون اگر بخواهیم در مورد تجهیزات مورد نیاز طراحی سیلو گندم بپردازیم به موارد ذیل میرسیم:
- انواع کانوایر زنجیری، کانوایر تسمهای، کانوایر حلزونی
- الواتور کاسه ای، 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. در این مرحله برنامه ریزی برای هزینه ها نیز اهمیت دارد و معمولاً برآورد قیمت ساخت سیلو گندم نیز انجام می شود.
نکات مهم و اجرایی در طراحی پی سیلو فلزی
یکی از مهم ترین بخش های 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 نشست های نامتقارن سازه که منجر به شکست و ایجاد پیامدهای ناگوار و خسارات جبران ناپذیر می شود جلوگیری کند.
هدف دوم: ایجاد یک سطح صاف، هم تراز و استاندارد برای نصب پایه ها و استیفنرها یا همان ستون های محکم کننده سیلو کاربرد دارند.
- نکته اول: در اجرای فونداسیون استوانه ای قطر دایره داخلی و بیرونی باید دقیق، شبیه به هم و با اختلاف حداکثر سه میلی متر باشد. بدنه سیلو روی این فونداسیون به صورت متقارن قرار گرفته و هماهنگی دایره محیطی یا همان بدنه با پی سیلو حفظ می شود. اگر این هماهنگی بین فونداسیون و بدنه صورت نگیرد باعث توزیع نامتعادل تنش ها شده و فشار به قسمت های مختلف بدنه منجر به شکست سیلو خواهد شد.
- نکته دوم: اگر هماهنگی لازم با همه بخش های اجرایی از قبل انجام شده باشد معمولا انکربولت ها در آرماتورهای فونداسیون سیلو به صورت قلاب مانند کاشته می شوند. در صورتی که انکربولت در حین اجرای فونداسیون به آرماتور قلاب نشود، می توان آنها را با استفاده از چسب بتن، درون بتن کاشت. انکربولت ها گالوانیزه و ضد زنگ هستند و مقاومت تسلیم آنها به فشار، حدود ۹۰۰ مگاپاسکال است. انکر بولت ها برای مقابله با نیروهای کششی در فونداسیون سیلو جایگذاری می شوند و هدف آنها انتقال نیروهای وارده سیلو بر پایه ها به فونداسیون و در نهایت به زمین است.
- نکته سوم: همه قسمت های 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 می گردد.
- نکته چهارم: خاکی که قرار است سیلو در آن ساخته شود باید اول در آزمایشگاه مورد آزمایش قرار بگیرد. ریز یا درشت بودن دانه های خاک و میزان رطوبت آنها بسیار حائز اهمیت است. همچنین کل زمین باید در مورد وجود و یا عدم وجود سفره های 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.
در پروژه های صنعتی بزرگ نیز برای طراحی دقیق پی از نقشه های مهندسی مانند نقشه فونداسیون سیلوی سیمان 100 تنی استفاده می شود تا بار مخزن و مواد ذخیره شده به شکل ایمن به زمین منتقل گردد.
طراحی سیلو فلزی
طراحی سیلو فلزی و تهیه نقشه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این بخش از مقاله مرکزآهن 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 هر گونه آب های زیر زمینی در محل احداث سیلو باید به دقت بررسی گردد. زیرا احداث سیلو در این مناطق به دلیل احتمال نشست سازه، توصیه نمی شود. محل مورد نظر در صورت نیاز خاکبرداری و گودبرداری میگردد. به طور کلی هر گونه عملیات مستحکم سازی فونداسیون سیلو در همین مرحله اجرا می شود.
- مرحله دوم: تهیه نقشه طراحی سیلو فلزی
برای طراحی سیلو فلزی به یک نقشه نیاز است که توسط مهندسین معمار و مهندسین سازه طراحی می گردد. 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 گرفته اند 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 می شود که به آن فونداسیون فلزی می گویند. تمام اصول و ضوابط باید طبق استانداردهای اجرای فونداسیون های فلزی باشند.
اکثرا انکربولتها در همین مرحله آرماتوربندی به میلگردها قلاب می شوند؛ بعد از اجرای فونداسیون فلزی، عملیات بتن ریزی فونداسیون اجرا میگردد. ارتفاع فونداسیون بسته به زمین و نظر مهندسین دارد و بر همین اساس آرماتورها تا ارتفاع مورد نظر کشیده می شوند. بتن در اینجا توسط تخته های مخصوص قالب بندی شده و جهت عمل آوری آماده می شود.
- 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 می شوند. همانطور که قبلا گفته شد انکربولتها در بتن کاشته می شوند. این کار یا به صورت پیش ساخته در زمان اجرای آرماتوربندی انجام می شود 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 می شوند. با این روش سیلوی فلزی به فونداسیون وصل شده و استحکام لازم را به دست می آورد.
- مرحله ششم: آب بندی سقف و بدنه سیلو فلزی
این مرحله بسیار حائز اهمیت است، چرا که شما نمی خواهید 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 عایق بندی شود. اگر این کار انجام نشود، پایه های سیلو بعد از مدتی فرسوده و شکننده می شود 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 سانتی متر روی بدنه داخلی می نشیند؛ بعد از خشک شدن، ترک هایی که روی سطح اندود ایجاد می شوند را با یک لایه دیگر پر می کنند. با انجام عایق کاری بدنه داخلی سیلو جلوی نشت آب به هنگام باران و برف گرفته می شود و همچنین خلل و فرجی که در محل اتصال فونداسیون به سیلو وجود دارند و محل خوبی برای رشد آفات هستند نیز پر می شوند.
عوامل موثر بر هزینه ساخت سیلو
هزینه ساخت سیلو به عوامل مختلفی بستگی دارد و مهم ترین آن ظرفیت و ابعاد سیلو است؛ هر چه حجم ذخیره سازی بیشتر باشد، میزان مصالح و تجهیزات مورد نیاز نیز افزایش پیدا می کند. نوع مصالح مصرفی مانند فولاد یا بتن، ضخامت ورق ها و کیفیت متریال به کار رفته و همچنین قیمت آهن تاثیر مستقیمی بر هزینه نهایی دارند. علاوه بر این، شرایط زمین محل احداث، نوع فونداسیون و میزان عملیات خاکبرداری و آمادهسازی بستر نیز در هزینه ساخت سیلو موثر است. تجهیزات جانبی مانند نوار نقاله، الواتور، سیستم تهویه، دریچه های تخلیه و سیستم های کنترلی نیز بخش قابل توجهی از هزینه پروژه را تشکیل می دهند. همچنین هزینه حمل مصالح، نصب سازه و دستمزد نیروی اجرایی نیز از دیگر عواملی هستند که بر قیمت نهایی ساخت سیلو تاثیر می گذارند.
در مجموع با بررسی مطالب گفته شده می توان دریافت سیلو چیست، چه انواعی دارد و چرا طراحی و ساخت اصولی آن در صنایع غذایی و صنعتی اهمیت زیادی دارد. 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.
سوالات متداول
سیلو سازه ای است که برای ذخیره و نگهداری مواد فلهای مانند گندم، سیمان، خوراک دام و مواد معدنی استفاده می شود و از آن در صنایع کشاورزی و صنعتی بهره می برند.
سیلوها معمولاً بر اساس نوع کاربری، نوع طراحی و فونداسیون، شکل ظاهری و مصالح سازه ای مانند فلزی یا بتنی دسته بندی می شوند.
در طراحی سیلو محاسباتی مانند بارهای وارد بر دیواره، فشار جانبی مواد ذخیره شده، ظرفیت ذخیره سازی، ضخامت جداره و طراحی فونداسیون انجام می شود.
طراحی پی سیلو فلزی بر اساس وزن سازه، ظرفیت سیلو، نوع خاک محل پروژه و بارهای وارده انجام می شود تا پایداری سازه تضمین شود.
سیلوها معمولاً از بتن مسلح، فولاد یا ترکیبی از این دو ساخته می شوند و انتخاب مصالح به ظرفیت سیلو و شرایط پروژه بستگی دارد.
ظرفیت سیلو، نوع مصالح، شرایط زمین و فونداسیون، تجهیزات مورد استفاده و پیچیدگی طراحی از مهم ترین عوامل موثر بر هزینه ساخت سیلو هستند.
من مهلا شیرانی، کارشناس سئو با بیش از ۳ سال تجربه در این حوزه هستم. طی این مدت، با همکاری با کسب و کارهای مختلف و انجام پروژه های متنوع، به آن ها کمک کردم تا جایگاه خود را در نتایج جستجو بهبود دهند و در عین حال تجربه خود را در این مسیر ارتقا داده ام. مشتاقم تا دانش و تجربیاتم را با شما به اشتراک بگذارم.