Азбука елеватора

Стандарти металевих силосів

09.08.2019

На нашому ринку представлено досить велику кількість виробників зерносховищ – це і українські компанії, й іноземні виробники з Європи, і навіть далекі «силоси-іноземці» з Америки. Що стоїть за поняттям «металевий силос» у кожного з цих виробників, які основні відмінності у силосів із різною країною походження і чи є загальноприйняті чіткі стандарти металевих силосів, за якими їх виготовляють? Відповідаємо.

Методи проєктування металевих силосів: американський & європейський

Існує два альтернативних кодекси, відповідно до яких застосовуються два різні методи проєктування силосів.

1. Північноамериканський кодекс ANSI/ASAE EP 433 «Навантаження від тиску сипких зернових в бункерах». Він використовується вже давно і поширений не тільки в Америці, але і у всьому світі.
2. Європейський кодекс «EN 1991-4: Eurocode 1: вплив на споруди – Частина 4: силоси і резервуари». Цей метод використовується на ринку не так давно (усього кілька останніх десятиліть), а розвинувся він на основі колишнього німецького стандарту DIN 1055.

Яка основна різниця між методами?

Основна різниця – у точності розрахунків при проєктуванні, які в результаті визначають витривалість і довговічність силосів. Розглянемо, як виглядає ця різниця за кількома ключовими критеріями.

Критерій №1. Тиск, здійснюваний збережуваною продукцією

Одним із найголовніших критеріїв, який враховують при проєктуванні силосу, є оцінка тиску, що здійснюється збережуваним матеріалом. Саме цей критерій зрештою впливає на розрахунок обсягу металу, необхідного для будівництва силосу. І саме цей критерій істотно різнитися в цих двох стандартах.

Тиск на основі стандарту EN 1991-4 виглядає більше, ніж тиск на основі ANSI/ASAE EP 433, навіть якщо береться однаковий обсяг збережуваного матеріалу й розміри силосу. Чому?

Головна причина – класифікація силосів: у європейського кодексу вона більш розширена, ніж у північноамериканського, і кожен клас тут у свою чергу передбачає різні формули і рівні точності розрахунків. А більш висока точність зазвичай призводить до розрахунків більш високих значень тиску.

Наприклад, ANSI / ASAE EP 433 ділить силоси на:

• силоси з нормальним стіканням (λ <2) і
• силоси з корковим потоком (λ ≥ 2).

А EN 1991-1-4 на:

• на гнучкі силоси (λ ≥ 2),
• силоси проміжної гнучкості (1 <λ <2) і
• низькі силоси (λ ≤ 1).

Крім того, EN 1991-1-4 класифікує силоси за трьома різними класами залежно від їх розміру: кожен з них має різну надійність в структурному розташуванні та різний рівень чутливості до різних видів ушкоджень.

Різні стандарти – різні рівняння. Існують два основні методи для оцінки тиску, що діє на стіни силосу, –  формула Янсена та формула Раймберта.

• Американський ANSI /ASAE EP 433 завжди використовує формулу Янсена, незалежно від коефіцієнта гнучкості силосу.
• Європейський EN 1991-1-4 використовує формулу Янсена для гнучких силосів (λ ≥ 2), а формулу Раймберта – у всіх інших випадках. Формула Раймберта точніше розраховує форму розподілу тиску в силосах із низькими значеннями гнучкості.

Критерій №2. Властивості матеріалу

Еталонним матеріалом, який застосовується для проєктування силосу, в обох кодах прийнята пшениця. І її властивості також різняться в обох стандартах. Наприклад:

• Різницявзначенняхоб’ємноїщільностіна 10% більше у EN 1991-1-4.
• У коефіцієнтібічноготиску– на 20% більше у EN 1991-1-4.
• Коефіцієнттертя обстінкирізниться ажна67% (!), теж на користь останнього.

Ці відмінності в свою чергу також серйозно впливають на відмінності в розрахунках тиску зернових, отримані в результаті цих двох методів.

Критерій №3. Коефіцієнт розвантаження

При розрахунку цього важливого для проєктування показника в точності знову виграє європейський EN 1991-1-4.

Коефіцієнти розвантаження, використовувані в стандарті EN 1991-4 (за винятком розрахунку при гнучкості силосу λ> 2), рівні (λ <1) або більше (1 <λ <2), ніж ті, які використовуються в ANSI/ASAE EP 433. Це також посилює «прірву» між обома методами.

Критерій №4 (додатковий показник). Патч-навантаження

Європейський кодекс EN 1991-4 враховує випадкові (несподівані) асиметрії або відхилення, які можуть відбуватися під час завантаження/розвантаження або в результаті неконтрольованих структурних дефектів стінок силосу.

ANSI/ASAE EP 433 цей показник взагалі не використовує, що також знижує точність розрахунків за американським методом.

Коротке резюме про різницю між європейським і американським стандартами металевих силосів

• Відмінності між американськими і європейськими кодами існують, і вони суттєві.
• Європейський метод ґрунтується на останніх удосконаленнях технології вченими за останні десятиліття і є більш точним.
• EN 1991-4 – обов’язковий в країнах Євросоюзу.
• Він більш «металоємний» порівняно з північноамериканським стандартом, тому що розрахований на більш сильні навантаження.
• Українські стандарти проєктування силосів гармонізовані з європейським EN 1991-4.

Як вибрати металевий силос: орієнтуватися на країну походження, виробника або стандарт?

При виборі силосів в Україні ви можете зустріти різні пропозиції, і навіть силоси, спроєктовані місцевими або іноземними виробниками не за дозволеними в Україні, а за менш «металоємними» стандартами, в тому числі за стандартом ANSI/ASAE. Іноді це означає трохи нижчу ціну, але при цьому завжди – менший запас міцності й надзвичайно серйозні ризики при експлуатації. Вирішувати тільки вам.

Потрібно більше інформації? Ми підготували детальні статті:

1. Щоб не повторилося, або ще раз про падіння силосів (читати статтю).
2. Що відбувається в силосі? Знати, щоб захистити (читати статтю).

Автор – Борис Рибачук, заступник генерального директора з розвитку KMZ Industries (Facebook, Linkedin)