Силос или бункер?

В общепринятом смысле, и силос, и бункер – это некая вертикальная цилиндрическая или призматическая ёмкость, предназначенная для сохранения сыпучего материала (в нашем случае, зерна). По своей форме и габаритам эти ёмкости отличаются чрезвычайным разнообразием. 

Нужно ли различать эти два сооружения? Ведь на практике мы все металлические круглые ёмкости для хранения зерна называем банками, силосами, хопперами и т.п. При этом мы друг друга понимаем. 🙂 

На самом деле, различие между этими типами сооружений очень важно. И об этом мы поговорим ближе к концу статьи.

Сейчас же остановимся на том, в чём же отличие между силосами и бункерами? Чтобы разобраться в данном вопросе, прибегнем к технической и нормативной литературе. 

“Силоса имеют цилиндрическую или призматическую форму, отношение высоты стенки Н к наименьшему размеру D поперечного сечения равно двум и более (см. рис.1.10).”

К сожалению, автор не указывает источник информации. Но, с другой стороны, подобные издания не являются научными или нормативными документами. Поэтому, оставим это определение на совести авторов.

Да и употребление слова «силоса» вместо «силосы» нас немного смущает 🙂 

Возможно, что такое определение было заимствовано в англоязычной литературе и не имеет ничего общего с нашими стандартами или общепринятым пониманием. 

“Силосы — это относительно высокие и узкие сосуды, у которых высота h₁ превосходит в 1,5 раза и более наименьший размер в плане. Плоскость обрушения, проведенная через пересечение вертикальной стенки и воронки силоса, пересекается с предельным верхним горизонтом засыпки вне пределов сосуда. Для силосов 18 м и более отношение высоты к наименьшему размеру в плане может быть и меньше 1.5.”

Наверное, отсюда взялось самое распространенное мнение о том, что силос, это сосуд, высота которого в полтора раза превышает его диаметр. На самом деле, утверждение это не совсем корректное. Почему? Посмотрим в следующем источнике. 

Здесь же запомним фразу о пересечении плоскости обрушения. Мы еще вернемся к ней позже. 

Руководство досталось Украине по наследству от СССР и написано одним из самых известных в среде инженеров-проектировщиков автором. Гласит следующее.

“1.9. Высота вертикальной части пирамидально-призматических, конусно-цилиндрических и лотковых бункеров должна быть менее или равной 1,5·√F где F — площадь горизонтального сечения бункера над воронкой.”

Отсюда следует, что все, что выше – это силосы. 

Возьмем частный случай, когда силос в горизонтальном сечении будет иметь квадратную форму. В таком случае высота силоса (H) будет равна: H=1.5·√a², где a – сторона квадрата. Получается, что H=1.5·a. Т.е. в случае силоса с квадратным основанием, его высота действительно должна превышать полторы ширины. При стороне силоса a=10 м, получим H=1.5·10=15м. 

Однако, мы ведем речь о круглых силосах, к которым данный случай неприменим. Для круглого силоса, при диаметре D=10 м, его площадь будет составлять F=pi·R² , т.е. 3.14·52 = 78.5м². А высота силоса должна быть не меньше, чем 1.5·√78.5=13.3 метров (а не 15 м, как общепринято считать). 

Прежде всего нужно сказать, что ДБН — это государственные строительные нормы Украины, которым должны следовать инженеры при проектировании элеватора. И гласят они следующее:

“Силосом вважається вертикальна циліндрична чи призматична ємкість, призначена для зберігання сипкого матеріалу. При цьому висота від верху воронки чи набетонки (забутки) до низу надсилосного перекриття (рисунок) повинна бути, як правило, понад 1,5 А (де А – площа горизонтального перерізу силосу).”

Выполнить расчет по данной формуле человеку образованному сложно. Ведь площадь измеряется в квадратных метрах, а высота в линейных метрах. Как можно получить метры, умножив квадратные метры на 1.5? Непонятно. 

Но, даже если пренебречь этим фактом и провести расчет, то получим следующее.

При диаметре силоса D=10 м, его площадь будет составлять A=pi·R², т.е. 3.14·52 = 78.5м². А высота силоса должна быть не менее чем 1.5·78.5=117.7 метров. Некисло, не так ли? Представляете себе такую конструкцию?! 

Что же произошло? На самом деле, все ДБН В.2.2-8-98, которые вы найдете в Интернете, содержат элементарнейшую ошибку. В них упущен знак квадратного корня. Скорее всего, во время сканирования и оцифровки документа, программа распознавания текста (OCR) просто не распознала знак квадратного корня. Но по какой-то причине этот неправильный текст попал в официальное издание ДБН.

Удивительно только, что многие элеваторщики в вышеупомянутом обсуждении ссылались на эту формулу, так и не проанализировав её.

Таким образом, правильная формула такая:

1,5√А (де А – площа горизонтального перерізу силосу)

Зачем нужно различать силосы и бункеры?

Хочется вернуться еще раз к интересной фразе из источника [2]:

“Плоскость обрушения, проведенная через пересечение вертикальной стенки и воронки силоса, пересекается с предельным верхним горизонтом засыпки вне пределов сосуда.”

По мнению автора этой статьи, именно эта фраза является ключевой для определения почему же так важна эта классификация.

Позволим себе небольшое лирическое отступление. В работе Гячева [5] приведена интересная информация.

“Рядом экспериментальных исследований было установлено, что если высота столба сыпучего материала примерно в 2 раза превышает ширину дна, то давление на стенки сооружения остается далее постоянным.”

Т.е., вполне вероятно, авторы СНиПа 2.10.05-85 (который в дальнейшем был заменен на ДБН В.2.2-8-98) пытались разграничить бункеры, где давление по всей высоте разное, с силосами, где после определенной высоты давление на стенки становится одинаковым. 

Однако, вопрос этот так и остался недоработанным и неясным для большинства проектировщиков и инженеров.

Тем не менее, мы считаем, что разграничение бункеров и силосов нужно потому, что в бункере, в отличие от силоса, пренебрегают силами трения сыпучего материала о стенки цилиндрической части.

С инженерной точки зрения, мы считаем правильным следующее определение силоса:

“Под силосом понимается вертикальная цилиндрическая или призматическая ёмкость, которая предназначена для хранения сыпучего материала (например, зерна). При этом высота от верха воронки или набетонки (забутки) до низа надсилосного перекрытия должна быть, как правило, более

1.5·√A,

где A – площадь горизонтального сечения силоса.”

На практике и на этом сайте мы все равно будем продолжать называть все цилиндрические ёмкости хранения зерна силосами, банками, хопперами и т.п., как удобно нашим заказчикам. Тем не менее, как инженеры, мы должны понимать, что для силосов должны быть также учтены силы трения зерна о стенки силоса.

Если же вы не занимаетесь непосредственно проектированием силосов, то нам всё равно как вы будете их называть 🙂

Этот факт ошибки также был закреплён и исправлен законодательно правками к ДБН В.2.2-8-98 (см. фото рядом), где первой строкой вводится правильная формула с использованием квадратного корня.

(Спасибо за ссылку нашему читателю, Алексею)