Особливості роботи силосів за складних геотехнічних умов
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Доведено, що робота металевих силосів з гофрованою стінкою для зберігання зерна за складних геотехнічних умов суттєво залежить від діаметру силосу та співвідношення його діаметру до висоти. Основним фактором є тиск від зерна на днище, який зі збільшенням діаметру силосу теж зростає. Тому авторами запропоновано поділити всі силоси заводського виготовлення на 3 групи: 1) малого діаметру
d = 11…16 м з висотою h = 11…18,7 м (при співвідношенні h/d=0,75…1,6), для яких тиск на днище від зерна коливається в межах 80…120 кПа; 2) середнього діаметру від 16 до 22 м з висотою 14,3…24,2 м (співвідношення
h/d = 0,65…1,5), для яких тиск на днище від зерна – 120…160 кПа; 3) великого діаметру від 22 до 28 м з висотою 18,7…24,2 м (співвідношення h/d =0,67…1,1), для яких тиск на днище від зерна – 160…200 кПа. Обґрунтовано, що кожна група силосів у відповідності до наведеного критерію має свою особливість роботи у складних геотехнічних умовах. Зокрема, для силосів першої групи на слабких і просадочних основах можливо використовувати фундаменти на природній основі, а також на ґрунтових подушках.
Встановлено, що для силосів другої групи доцільно армувати слабкі та просадочні грунти чи прорізати їх пальовими фундаментами, особливо для основи днища, або застосовувати коректно обгрунтовані розрахункові моделі спільної роботи складових частин системи «просадочна (слабка) ґрунтова основа – кільцевий фундамент – підсилосна галерея – ущільнена основа – плита днища» (ОФС).
Для силосів третьої групи за умови їх будівництва в складних геотехнічних умовах рекомендовано зводити фундаментну плиту (при її спиранні на пальову або армовану основу), яка стане спільним фундаментом під стінки, днище й підсилосну галерею.
Результати обстежень і числового моделювання підтверджують, що друга група силосів є найбільш схильною до експлуатаційних ускладнень, особливо за умов недотримання геотехнічного контролю при ущільненні зворотної засипки під днищем.
Запропоновано комплекс рекомендацій, що враховують вплив співвідношення h/d, рівень навантажень та тип ґрунтової основи при виборі типу фундаментів, що підвищує надійність і довговічність конструкцій.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).Посилання
Coduto, D. P., Kitch, W. A., & Yeung, M.-c. R. (2015). Foundation design: Principles and practices. Pearson.
ACI 313-16:2016 (2016) Design Specification for Concrete Silos and Stacking Tubes for Storing Granular Materials and Commentary. American Concrete Institute.
Махінько, А., & Махінько, Н. (2021). Сталеві ємності для зберігання зерна. К.: Вид-во «Сталь».
Fank, M. Z., Nascimento, J. W. B. d., Cardoso, D. L., Meira, A. S., & Willrich, F. L. (2018). Vertical pressures and compressive friction force in a large silo. Engenharia Agrícola, 38(4), 498–503. doi:10.1590/1809-4430-eng.agric.v38n4p498-503/2018
AS 3774 (1996) Loads on bulk containers. Sydney: Australian Standard.
Laier, J. E., Cowles, G. D. E., & White, M. E. (2008). Anatomy of foundation performance involving three grain silos systematically loaded to impending failure. Symposium honoring dr. john H. schmertmann for his contributions to civil engineering at research to practice in geotechnical engineering congress 2008. Reston, VA: American Society of Civil Engineers. doi:10.1061/40962(325)19
Мозговий, А. О., & Бутенко, А. А. (2022). Особливості конструкцій залізобетонних фундаментів силосів збільшених розмірів. Збірник наук. пр. [УкрДУЗТ]. Будівництво та цивільна інженерія, (199), 54–67. doi:10.18664/1994-7852.199.2022.258797
Bernardes, H. C., de Souza Filho, H. L., Dias, A. D., & da Cunha, R. P. (2021). Numerical Analysis of Piled Raft Foundations Designed for Settlement Control on Steel Grain Silos in Collapsible Soils. International Journal of Civil Engineering. doi:10.1007/s40999-020-00586-5
Дворник, А. М., Любченко, І. Г., Титарен-ко, В. А., & Шидловська, О. В. (2019). Ос-нови та фундаменти циліндричних силосів для зерна. Наука та будівництво, (3), 12-18.
Носенко В., & Кашоїда, О. (2021). Визначення напружено-деформованого стану групи паль шляхом числового мо-делювання їх взаємодії з основою за да-ними польових досліджень. Основи та фундаменти, (43), 87-100.
Підлуцький, В., & Литвин, О. (2020). Формування НДС у фундаментах зерно-сушильних комплексів при зміні парамет-рів грунтів. Основи та Фундаменти / Bases and Foundations, (41), 55–63. https://doi.org/10.32347/0475-1132.41.2020.55-63
Butenko, A. A., Mozgovyi, A. O., & Spirande, K. V. (2024). The improvement of the slab-ring foundation design with an un-der-silo gallery of a cylindrical steel silo on the grounds of the computer simulation re-sults and those of field observations. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1376(1), 012024. doi:10.1088/1755-1315/1376/1/012024
Dhaybi, M., Grzyb, A., Trunfio, R., & Pellet, F. (2012). Foundations reinforced by soil mixing: Physical and numerical approach. In Proc. of Intern. Symp.“Recent research, advances & execution aspects of ground improvement works (Vol. 3), 137-145.
Винников, Ю. Л., Харченко, М. О., &
Марченко, В. І. (2012). Розрахунок фун-даментної плити силосів на армованій стохастичній основі. Мости та тунелі: теорія,
дослідження, практика, 3, 26–32. doi:10.15802/bttrp2012/26411.
Ching, J. (2022). Is the scale of fluctuation the only important parameter in geotechnical spatial variability? Proc. of the 20th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Sydney: Australian Geomechanics Society. 4531–4536.
Rebolledo, J. F. R., Santiago, I. M., Bernardes, H. C., & Mendes, T. A. (2022). Performance evaluation of rigid inclusions for settlement control of grain silos in tropical soils. Soils and Rocks, 45, e2022004822.
KMZ Industries. (б. д.). (2025). Силоси з плоским днищем. Взято з https://kmzindustries.ua/product/silosy-na-ploskom-osnovanii
Винников, Ю., Харченко, М., Марчен-ко, В., & Кічасов, О. (2023). Аналіз екс-плуатаційної придатності фундаментів споруд для зберігання зерна. Основи та Фундаменти / Bases and Foundations, 46, 63–72. doi:10.32347/0475-1132.46.2023.63-72
Марченко, В. І. (2012). Напружено-деформований стан армованих за буроз-мішувальною технологією слабких глини-стих основ з урахуванням чиннику часу. ПолтНТУ, 230.
Coduto, D. P., Kitch, W. A., & Yeung, M.-c. R. (2015). Foundation design: Principles and practices. Pearson.
ACI 313-16:2016 (2016) Design Specification for Concrete Silos and Stacking Tubes for Storing Granular Materials and Commentary. American Concrete Institute.
Makhinko, A., Makhinko, N. (2021). Stalevi yemnosti dlia zberihannia zerna. Kyiv: Vyd-vo «Stal» (in Ukrainian).
Fank, M. Z., Nascimento, J. W. B. d., Cardoso, D. L., Meira, A. S., & Willrich, F. L. (2018). Vertical pressures and compressive friction force in a large silo. Engenharia Agrícola, 38(4), 498–503. doi:10.1590/1809-4430-eng.agric.v38n4p498-503/2018
AS 3774 (1996) Loads on bulk containers. Sydney: Australian Standard.
Laier, J. E., Cowles, G. D. E., & White, M. E. (2008). Anatomy of foundation performance involving three grain silos systematically loaded to impending failure. Symposium honoring dr. john H. schmertmann for his contributions to civil engineering at research to practice in geotechnical engineering congress 2008. Reston, VA: American Society of Civil Engineers. doi:10.1061/40962(325)19
Mozghovyi, A.O., Butenko, A.A. (2022). Osoblyvosti konstruktsii zalizobetonnykh fundamentiv sylosiv zbilshenykh rozmiriv [The effective structures of reinforced con-crete foundation of syloses at grain transfer terminals]. Zbirnyk nauk. prats: Budivny-tstvo ta tsyvilna inzheneriia. UkrDUZT, 199, 54-67 (in Ukrainian).
Bernardes, H. C., de Souza Filho, H. L., Dias, A. D., & da Cunha, R. P. (2021). Numerical Analysis of Piled Raft Foundations Designed for Settlement Control on Steel Grain Silos in Collapsible Soils. International Journal of Civil Engineering. doi:10.1007/s40999-020-00586-5
Dvornyk, A.M., Liubchenko, I.H., Tytaren-ko, V.A. & Shydlovska, O.V. (2019). Osno-vy ta fundamenty tsylindrychnykh sylosiv dlia zerna [Bases and foundations for grain cylindrical silos]. Nauka ta budivnytstvo. Kyiv: NDIBK, 3, 12-18 (in Ukrainian).
Nosenko, V., Kashoida, O. (2021). Vyznachennia napryjeno-deformovanogo stany grypi pal shliahom chislovogo modeli-yvannia ih vzaie-modii z osnovoiy za dan-nimi poliovih doslidjen [Determination of the stress-strain state of group of piles by numerical simulation of their interac-tion with the base according to field research da-ta]. Osnovu ta fundamenty: Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyj zbirnyk. Kyiv: KNU-BA, 43, 87-100 (in Ukrainian).
Pidlutskyi, V.L., Lytvyn, O.V. (2020). Formuvannia NDS u fundamentakh zerno-sushylnykh kompleksiv pry zmini paramet-riv hruntiv [Formation of stress-strain state in the foundations of grain drying complexes when changing soil parameters]. Osnovy ta fundamenty: Mizhvidomchyj naukovo-tekhnichnyi zbirnyk. Kyiv: KNUBA, 41, 55-63 (in Ukrainian).
Butenko, A. A., Mozgovyi, A. O., & Spirande, K. V. (2024). The improvement of the slab-ring foundation design with an un-der-silo gallery of a cylindrical steel silo on the grounds of the computer simulation re-sults and those of field observations. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1376(1), 012024. doi:10.1088/1755-1315/1376/1/012024
Dhaybi, M., Grzyb, A., Trunfio, R., & Pellet, F. (2012). Foundations reinforced by soil mixing: Physical and numerical approach. In Proc. of Intern. Symp.“Recent research, advances & execution aspects of ground improvement works (Vol. 3), 137-145.
Vynnykov, Yu.L., Kharchenko, M.O., Marchenko, V.I. (2012). Rozrakhunok fun-damentnoi plyty sylosiv na armovanii sto-khastychnii osnovi [Design of foundation plate of grain silage on reinforced stochastic soil base]. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka. Dnipro: DNUZT, 3, 26-32 (in Ukrainian).
Ching, J. (2022). Is the scale of fluctuation the only important parameter in geotechnical spatial variability? Proc. of the 20th Intern. Conf. on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Sydney: Australian Geomechanics Society. 4531–4536.
Rebolledo, J. F. R., Santiago, I. M., Bernardes, H. C., & Mendes, T. A. (2022). Performance evaluation of rigid inclusions for settlement control of grain silos in tropical soils. Soils and Rocks, 45, e2022004822.
KMZ Industries. (b. d.). (2025). Sylosy z ploskym dnyshchem. Vziato z https://kmzindustries.ua/product/silosy-na-ploskom-osnovanii (date of request: 31.03.2025) (in Ukrainian).
Vynnykov, Y., Kharchenko, M., Marchenko, V., & Kichasov, O. (2023). Ser-viceability analysis of the grain storage fa-cilities foundations. Bases and Foundations, (46), 63–72. https://doi.org/10.32347/0475-1132.46.2023.63-72 (in Ukrainian).
Marchenko, V.I. (2012). Napruzheno-deformovanyi stan armovanykh za bu-rozmishuvalnoiu tekhnolohiieiu slabkykh hlynystykh osnov z urakhuvanniam chynnyku chasu [The stress-stain state of weak clay bases reinforced by drilling-mixing technology, taking into account the time factor]. Dys. kand. tekhn. nauk: 05.23.02. Poltava: PoltNTU, 230 (in Ukrain-ian).