Analysis of Lateral Design Pressures, Vertical Frictional Forces and Bending Stresses on Horizontally Corrugated Steel Silo Wall Panels

Abstract

This study investigated the theoretical lateral design pressures, vertical frictional forces and bending stresses exerted by shelled corn on a wall configuration made of folded steel plates. Silo walls panels with trapezoidal corrugations were considered. Lateral design pressures and vertical frictional forces were calculated by using Janssen’s equations for pressures in deep bins and bending stresses exerted by ensiled corn were calculated by using principle of engineering mechanics. Inclined sections of corrugations with 135º from the horizontal plane had the highest lateral design pressures and vertical frictional forces. Corrugations with tie bars had significantly lower bending stresses than the corrugations without tie bars. Using the results of this theoretical work, further studies can be performed for a complete silo model with a roof structure and a hopper bottom and wind forces and the shear stresses can be added to the model. This may give a better interpretation of the theoretical results on real models.

Keywords

• Storage Bins, Silo Design, Wall Pressures, Steel Silos

Trapez Kesitli Çelik Silo Duvarlarında Yanal Basınç, Sürtünme Kuvveti ve Eğilme Gerilmesi Analizi

Abstract

Bu çalışmada oluklu çelik silo duvarlarında mısır tarafından oluşturulan yanal tasarım basınçları, düşey sürtünme kuvvetleri ve eğilme gerilmeleri analiz edilmiştir. Silo duvarları trapez kesitli oluklara sahip duvar panellerinden oluşmaktadır. Yanal tasarım basınçları ve sürtünme kuvvetleri derin silolar için geliştirilmiş Janssen eşitlikleri kullanılarak ve eğilme gerilmeleri ise mühendislik mekaniği ilkeleri kullanılarak hesaplanmıştır. Trapez kesitlerin yatayla 135º derece açıya sahip olan kısımları en yüksek yanal basınca ve düşey sürtünme kuvvetine maruz kalmaktadır. Karşılıklı duvarları birbirine bağlayan bağlantı demirlerinin olduğu oluklar diğerlerine nazaran oldukça daha düşük eğilme gerilmesine maruz kalmaktadır. Bu teorik çalışmanın sonuçları kullanılarak çatı ve taban kısmı ile birlikte tam bir silo modeli dikkate alınarak rüzgar ve kesme kuvvetleri de eklenip daha ileri bir model çalışması yürütülebilir. Bu tür bir model, sonuçların daha iyi bir şekilde yorumlanabilmesine olanak sağlayacaktır.

Keywords

• Depolama Yapıları, Silo Tasarımı, Duvar Basınçları, Çelik Silolar

References

1. Airy, W., 1897. The Pressures of Grain, Minutes of Proceedings, Institution of Civil Engineers, London, Vol. 131, pp. 347-358
2. Carr, R. L., 1965. Evaluating Flow Properties of Solids, Chemical Engineering, Jan.18, pp. 163-168
3. Gaylord, E. H. Jr. and Gaylord C. N., 1984. Design of Steel Bins for Storage of Bulk Solids, Prentice-Hall, Inc. pp. 39
4. Jamieson, J. A., 1904. Grain Pressures in Deep Bins, Trans. Canadian Society of Civil Engineers, Vol. 17, pp. 554-607
5. Janssen, H. A., 1895. Versuche uber Getreidedruck in Silozellen, Ingenieure, Vol. 39, Aug. 31, pp. 1045-1049
6. Jenike, A. W., 1964. Storage and flow of solids, Bulletin No. 123, Utah Engineering Experiment Station, University of Utah, Salt Lake City, Utah, USA.
7. Kibar, H., Öztürk, T., Murat, N., 2006. Taneli Ürün Depo ve Silolarında Ürün Basıncının Belirlenmesinde Kullanılabilecek Geliştirilmesi, J. of Fac. of Agric., OMU, 21(1):76- 81. Programının
8. Molenda, M., Montross, M., Thompson, S.A., Horabik, J., 2009. Asymmetry of Model Bin Wall Loads and Lateral Pressure Induced from Two- and Three- Dimensional Obstructions Attached to the Wall. Transactions of the ASABE, Vol. 52, No:1, pp. 225- 233.

9. MWPS, 1983. Grain bin loads and pressures, Structures and Environment Handbook, 11th Ed., 1983, pp. 103.4-103.5
10. Öztürk, T., Esen, B., Kibar, H., 2008. Silindirik Mısır Depolama Yapılarında Tane Nem Kapsamına Bağlı Projeleme Yükleri, J. of Fac. of Agric., OMU, 23(2):110-115
11. Ravenet, J., 1984. Grain and Meal Silos in Latin America, Part II, Bulk Solids Handling, Volume 4, Number 3, September 1984, pp. 671-681
12. Reimbert, M. and Reimbert, A., 1976. Silos- Theory and Practice , Trans. Tech Publications, Clausthal- Zellerfeld, West Germany,
13. Reimbert, M., and Reimbert, A., 1987. Design and Calculation of the Walls of Horizontal Silos (and Retaining Walls), Bulk Solids Handling, Vol. 7, Number 4, Aug. pp. 561-571.
14. Roberts, I., 1882. Pressures of Stored Grain, Engineering, Vol. 34, Oct. 27, p. 399.
15. Thompson, S.A., Galili, N., Williams, R.A., 1998. Floor and wall pressures in a full-scale corrugated grain bin during unloading. Transactions of the ASABE, Vol. 41, No:6, pp. 1799-1805.
16. Ünal, G.H., 2009. Some Physical and Nutritional Properties of Hulled Wheat, Journal of Agricultural Sciences, Ankara University Agricultural Faculty, 15 (1) 58-64.