Силози за зърно

Открай време се строят съоръжения за съхранение на зърно, цимент, пясък, фуражи, сол и т.н. Складираните материали са защитени от влага, плесени, вредители, климатични въздействия; има възможност за автоматизирано подаване и дозиране на продуктите; пести се от опаковки, пести се от работна ръка.
Но тук няма да посочваме преимуществата при използване на силози, а ще разгледаме само основните видове натоварвания върху силозните тела, материали за изпълнението им, начини за тяхното конструиране и изграждане. Един силозен комплекс се състои основно от елеваторна кула и силозен корпус, или тяло. Нека не забравяме, че има и някои допълнителни елементи, осигуряващи функционирането на силоза – надсилозна галерия, силозни клетки, подсилозен етаж и фундамент.

Има ли разлика между „силоз“ и „бункер“? И двете понятия обозначават специално изградени големи вместилища, предназначени за временно съхраняване на насипни материали. Разлика има, но тя е по-скоро формална. Прието е хранилищата, при които височината на стената не превишава половината от най-малкия напречен размер, да се наричат „бункери“. Освен това бункерите се състоят от долна част във вид на фуния, образувана от наклонени стени, служеща за осигуряване на изпразването на бункера чрез самоизтичане, и горна призматична част за краткотрайно съхранение, образувана от вертикални стени. Естествено, по-високите съоръжения са познати като „силози“. И в двата варианта се осигурява обем за съхранение, както и възможност за изпразване чрез специални изпускателни устройства.

Основни положения
Макар и предназначени за различни продукти, силозите са основно два вида – изградени от стоманобетон или от стомана. Те дават възможност за поточна обработка и съхранение при висока степен на механизация и автоматизация на технологичните процеси. Силозът включва няколко елемента – силозно тяло, гаперии, приемни и експедиционни устройства. За улеснение на изтичането на съхранявания материал най-долната част на силозното тяло обичайно се прави с наклонени стени. Наклонът им спрямо хоризонта трябва да е с около 5-10° по-голям от ъгъла на естествения откос на насипния материал. Изпускателният отвор може да бъде с кръгла, квадратна или правоъгълна форма в план, според вида на разтоварващото устройство и механичните характеристики на съхранявания материал. Съвсем логично е минималният размер при правоъгълен отвор или диаметърът на кръглия отвор да се определят в пряка зависимост от максималния размер на отделните фракции или зрънца насипен материал.

За да се предпазят стените на съоръжението от изтриване, може да се използва дървена или стоманена облицовка, или вътрешната повърхност да се обработи по подходящ начин.

И стоманобетонните, и металните силозни клетки са предимно с цилиндрична форма, а дъното може да бъде плоско или конусовидно. Обикновено конусните ъгли са 45° или 60°, за да се осигури най-доброто изтичане, дори за мокри продукти или при голям ъгъл на естествен откос. Плоското дъно се предпочита при съхраняване на големи количества материал.

Натоварването на силозното тяло е най-вече от натиска на насипния материал. Разбира се, отчитат се и натоварванията от собственото тегло на конструкцията, от сняг, вятър, полезни товари и сеизмично въздействие. Натискът зависи от обемното тегло, ъгъла на естествения откос и коефициента на триене на съхранявания материал, както и от височината на намиращия се в хранилището материал. Влияние оказва и ъгълът на наклона на разглежданата равнина спрямо хоризонта. Въздействията от насипни материали върху строителните конструкции на силозите се определят съгласно БДС ЕNV 1991-4:(2002) „Еврокод1: Основни положения за проектиране и въздействия върху строителните конструкции. Въздействия върху строителните конструкции – Част 4: Въздействия в силози и резервоари“.

Материалите за силозното тяло, както споменахме по-горе, са предимно стоманобетон и стомана. Практиката е наложила стоманобетонните корпуси да се изпълняват плътно един до друг, и така пространството между всеки четири цилиндъра, със звездообразно очертание в план, да може да се използва. При силозите, изпълнявани от стомана, това групиране не се прилага. Всеки един корпус се изпълнява като самостоятелна конструкция. Препоръчва се използваната стоманена ламарина да бъде двустранно горещо поцинкована, с количество на цинковото покритие 450g/m2, съгласно EN10346:2009. При нужда от силози в райони със завишени корозионни фактори може да се изпълни цинково покритие до 600g/m2, или да се използва неръждаема стомана. Листовете за обшивката, компресионните пръстени и структурните елементи трябва да са от висококачествена горещо поцикована листова стомана.

Интересен е фактът, че например в селското стопанство се използват силози за съхраняване на зърно с височина от 10 до 20 метра, и това са цилиндрични постройки не само от бетон или стомана – срещат се изпълнени от камък, дървен материал или дори пластмаса и стъклопласти, но няма да се спираме на тях.

Конструктивни особености
Стоманобетонните силозни клетки се изпълняват с преместваем или пълзящ кофраж. Прилагането на пълзящ кофраж се препоръчва, когато вертикалните стени са с постоянна дебелина и са високи над 10,00m. Разнообразието в размерите на силозите налага за всеки отделен случай да се изготвя пълзящ кофраж с определени размери. Инвентарният металически кофраж е целесъобразен в случаите на многократно повтарящи се силозни клетки с еднакви размери. Вече има различни гъвкави кофражни системи за кръгли стени с най-разнообразни радиуси. Идеята е, че посредством система от болтове кофражните платна се настройват на необходимия радиус. Предимството на такава система е в бързината и лекотата на работа, и високата точност, която се постига при отливане на кръглите стоманобетонни стени. Съоръжението може да се изпълни наведнъж, с изцяло кофриране на цилиндричната конструкция, или на етапи, като в работните фуги се предвиди допълнително уплътняване. Строителството на етапи с „катерещ кофраж“ пести време, особено ако се използват доставени в готов за влагане вид кофражни елементи. Тъй като при такава система се използват анкери за захващане на срещуположните платна, то за затваряне на оставащите в бетона отвори трябва да се използват специални уплътняващи елементи. За допълнителна защита трябва да се нанесе слой за предпазване на бетона.

Изпълнението на предварително напрегнатите силози се извършва със специална машина, навиваща стоманата по посока от долу нагоре. Навивките започват на минимално възможното разстояние от долния ръб на силозните стени. Разстоянието между навивките е различно в отделните участъци във височина. Всички подробности за вида на армировката, конструирането, бетонирането, т.е. цялостното изпълнение, се дават в подробно разработен работен проект. В участъците на отворите напрягащата армировка се анкерира в предварително поставени котви. След покриване на струните със защитна торкретна замазка тези от тях, които попадат в обсега на отворите, се изрязват и отворът се освобождава. Броят на струните, дадени на единица дължина в участъци срещу отвори, се запазва. Струни, за които няма място за закотвяне, се прокарват 50% под отвора и 50% над отвора. Така се получава известно сгъстяване на струните около отворите. За напрягаща армировка се употребява високоякостна стомана, а по време на работа се контролира напрягащата сила. Допускат се отклонения до ±3%. За правилното провеждане на работите по напрягането трябва да се положат особени грижи и редовно и систематично изпитване за доказване качествата на стоманата, снажданията и анкерните устройства – котви и клинове. Непосредствено след напрягането трябва да се осигури покритие на армировката, за да се защити от корозия. Торкретирането е един от начините за защита на арматурата, като положената в два пласта торкретна замазка в съотношение 1:2 трябва да осигури минимално покритие на струните от 15mm.

Стоманените силозни клетки се конструират главно по два начина – като силози с плоско дъно, изградени върху бетонен фундамент, или като силози с конусно дъно. При варианта с конусно дъно може да се изпълни странична стена до земята, т.е. до опорната плоча, като така конусът и транспортните съоръжения се предпазват от вятър и дъжд, или може да се изпълни само със стандартна рамка за конуса.

Силозният цилиндър се изгражда от листова стомана. Класическият вариант е използването на гладки листове от стоманена ламарина, свързани със заваръчни шевове. Заваръчните дейности се изпълняват само от специалисти с най-висока квалификация. Изчисляването на стоманените листове се прави за опънното усилие, възникващо в пръстена, вследствие на натиска върху стената на силоза. Задължително се взима предвид и вертикалното натисково усилие в цилиндричната част, дължащо се на триенето на материала в стената, както и собственото тегло, снега, вятърът, оборудването.

Сравнително нова технология е изграждането на силозното тяло от двустранно горещо поцинковани вълнообразни панели от листова стомана S390GD с висока якост, дебелина от 1,00mm до 4,00mm, допълнително подсилени с вертикални елементи с различна дебелина. Това са съединяващи профили отново от поцинкована стомана.

Покривната плоча се състои от отделни стоманени листови сегменти, които са оребрени и формират здрава, надеждна и технологично издържана покривна система.

Ако искаме да си представим изграждането на един цилиндричен стоманен силоз, ще преминем през няколко стъпки. Най-напред се изпълнява изкопът за фундамента. Полага се подложен бетон и започват работите по фундирането – кофраж, армировка, бетониране. Особеностите на тези дейности са добре известни, но пак ще отбележим, че стриктно се спазват всички изисквания на работния проект, както и на нормативната уредба. След като бетонът набере предписаната якост, започва окрупняването на цилиндричната повърхност. Сглобяват се отделните елементи, така че да се оформи стена до определена височина. Отделните производители имат различни технологични прийоми, затова не уточняваме конкретни величини. Започва сглобяването на покривната конструкция, която е с формата на конус. Най-лесно е да се използва скеле, с което да се подпрат временно радиалните носещи елементи, до задействането им като една обща система чрез пръстена при върха на конуса. Монтират се и междинните пръстени, един или повече – според размера на силозното тяло, които осигуряват устойчивостта на ребрата. Монтажът на покривната система приключва с поставянето на ламаринената обшивка, и остава само повдигането є на необходимата височина. Този процес е част от продължаващото окрупняване на цилиндричните стени, които се вдигат постепенно нагоре, заедно с вече сглобения покрив. Етапите при изпълнение на силоз с конусно дъно в общи линии са същите, с изключение на един. След изпълнението на фундирането се монтира стоманената конструкция, служеща за опора на конуса. Стоманени колони, обикновено пълностенни, диагонални връзки между тях и опорен пръстен в горния им край – това са елементите на тази секция. Заваръчни процеси няма, сглобяването и свързването на елементите е на болтови връзки, с високоякостни, поцинковани крепежни елементи – клас 8.8 или 10.9.

Някои предимства на стоманения силоз
Структурата на стоманения силоз е проста. Това е съоръжение със сравнително дълъг живот, до 30-40 години. Когато при валцоването се оформят и закоравяващи ръбове, общата устойчивост и абсорбционният капацитет се повишават. Бързото напредване на технологиите за проектиране снижава разходите за производство и монтаж. Изработването на отделните части гарантира качеството на всяка една от тях. Връзката между елементите е толкова добра, че позволява съхранението и на материали с много фини частици – цимент, пепел, гипс и други. Фактор от голямо значение е краткият срок за изпълнение, точно защото се използват предварително заготвени в заводски условия елементи, които се окрупняват сравнително бързо на строителната площадка, благодарение на болтовите връзки. Монтажните работи почти не зависят от атмосферните условия. За цена няма да говорим – това е много относителен показател, но отношението „полезен обем“ към „тегло вложен материал за конструкция“ отново е на страната на стоманения силоз.

И още едно предимство – след изтичане на експлоатационния период металната конструкция може да се демонтира лесно и бързо, почти изцяло подлежи на рециклиране, а така щадим околната среда.

Подробности от голямо значение
Металните пасарелки поемат технологично оборудване за пълнене на силозите и служат за достъп на обслужващия персонал. Изработват се от стоманени елементи, които се захващат към основната конструкция на силозния корпус. Антикорозионната им защита се осъществява или с горещо поцинковане на елементите, или с грундиране и боядисване.

Системите за термоконтрол, вентилация, почистване и други са много специфични и тясно обвързани с предназначението на даден силоз. Такива са и клапите, които се използват за промяна посоката на движение на насипния материал. Макар че не са пряко обвързани с носещата конструкция, всички тези допълнителни елементи трябва да са изяснени преди да започне проектирането и монтирани по време на строително-монтажните работи, за да може силозният комплекс да заработи безпроблемно.

При силозите вътрешните обеми трябва да бъдат достатъчно надеждни и да не допускат проникване на вода и влага. Желателно е стените и фундаментът на конструкцията да бъдат водоплътни. Стените и пода или конусите на клетките да бъдат гладки, без видими пукнатини или грапавини, и да осигуряват нормално гравитачно изпразване на вътрешното съдържание. Добра практика е поставянето на термометрични въжета в силозните клетки за дистанционен контрол на температурата. Периодичният контрол и поддръжка също допринасят за дълготрайното и безопасно използване на тези скъпи, но много необходими съоръжения.

И пак ще напомним – това са съоръжения, които трябва да отговарят на всички изисквания за поемане на натоварване от полезен товар, сняг, вятър и земетръс. За проектирането и изпълнението можем да се доверяваме само на доказани специалисти.