Vraag en antwoord

Vraag:

Een silo-complex bestaat uit veertig silo’s (vier rijen met elk tien silo’s). Deze silo’s staan naast elkaar op een balkrooster dat weer op kolommen staat. Op welke windbelasting moeten de silo’s en hun ondersteuningen worden berekend?

Antwoord:

Voor een vrijstaande silo met een cilindervormige doorsnede geeft NEN 6702 aan met welke C_t-waarde rekening moet worden gehouden (bijlage A3, figuur A14). Deze C_t-waarde hangt af van de oppervlaktestructuur en van de waarde van het getal van Reynolds, indien het oppervlak als glad of als matig glad is te kenmerken. In alle andere gevallen geldt C_t = 1,2 (afb. 1).
De totale windbelasting op een vrijstaande silo wordt gevonden door de projectie loodrecht op de windrichting als oppervlakte te hanteren waarop de representatieve winddruk aangrijpt. De C_t-waarde is het resultaat van een sommatie van druk en zuiging die loodrecht op de gladde cilinder aangrijpt (afb. 2).
De vraag gaat echter over silo’s die in twee richtingen dicht bij elkaar staan. Over de windbelasting op een dergelijke opstelling is in de literatuur nauwelijks informatie te vinden. P.J. Ponsford van het National Physical Laboratory in Engeland rapporteert over metingen die in 1970 zijn uitgevoerd aan een opstelling van vijf silo’s op onderling korte afstanden, met tussenruimte van ongeveer 10-15 procent van de silodiameter (afb. 3). Uit de resultaten van deze metingen blijkt dat de totale belasting op de groep cilinders bij een dergelijke opstelling vergelijkbaar is met de totale belasting op een denkbeeldige rechthoek die wordt gevormd door de uitwendige begrenzing van de individuele elementen. Op individuele cilinders kan een belasting optreden die hoger is en overeenkomt met C_t = 1,4. De grootte van de belasting langs de omtrek van de silo’s is vanzelfsprekend hoger; de verdeling van de belasting langs de omtrek is voor alle silo’s anders, maar wijkt ook sterk af voor wat betreft de verdeling ten opzichte van de vrijstaande cilinder. De totale horizontale belasting op de onderzochte groep van vijf cilinders zal minimaal gelijk zijn aan de som van de optredende druk en zuiging én de wrijving langs beide zijvlakken en langs de bovenzijde:

F_h;tot = ub•h•C_t•p_w + 2•ud•h•C_f•p_w+ ub•ud•C_f•p_w

Hierin is:
ub = uitwendige breedte;
ud = uitwendige diepte;
h = hoogte en geldt:
C_t = 1,20 en C_f = 0,04.

Bij een opstelling van bijvoorbeeld vijf cilinders in twee richtingen zullen de silo’s in het middengebied slechts beperkt worden belast door de wind. Het maken van koppelingen tussen de silo’s is sterk aan te bevelen om op deze manier de stabiliteitsreacties over alle silo’s te verdelen en om niet voorziene lokale krachten over zoveel mogelijke elementen te kunnen verdelen (afb. 4). De reden hiervoor is dat de bovenstaande aanname voor de optredende belasting is gebaseerd op een extrapolatie van slechts één beschikbaar onderzoeksrapport. De krachtswerking die ontstaat door het koppelen van de cilinders hangt sterk af van onder meer: het aantal koppelingen, de verdeling ervan over de hoogte, de buig- en rekstijfheid van de koppelingen en de stijfheid van de ondersteuningen. Per geval moet worden bepaald wat de verdeling van de horizontale belasting over de verschillende silo’s is. Ook moet bij het ontwerp rekening worden gehouden met belastingen die tijdens het montagestadium op de gehele constructie of delen van de constructie in aanbouw kunnen optreden. Om een correct beeld van de grootte en de verdeling van de optredende windbelastingen op een dergelijk silocomplex te krijgen is het sterk aan te bevelen een windtunnelproef uit te laten voeren.