Theoretical Approaches in The Determination of Wall Pressures in Storage Structures

Abstract

Storage structures (horizontal and vertical) are usually one of the modern systems stored and
protected of cohesionless materials (grain, coal, ore, etc.). In order to prevent the occurrence of adverse conditions
in storage structures having a complex structure, design pressures should be well calculated. For this purpose,
various mathematical equations have been developed to predict horizontal and vertical pressures in wall of storage
after static, discharge and flling of product. The frst mathematical equation related to design pressures was
developed by Janssen. Based on this equation, the equations considered different design criteria were produced by
different researchers. In this study, Janssen, Reimbert, Forester, Caqout, Airy, Pamelard, Sor, Rankine and ASAE
methods from theoretical approaches used and accepted in the calculation of design pressures in storage structures
were explained. In addition, some sections of Eurocode and Australia standards nowadays widely used in steel silos
using these methods are described in summary  

Keywords

• Discharge pressure,store,flling pressure,theoretical approaches

Depolama Yapılarında Duvar Basınçlarının Belirlenmesinde Kuramsal Yaklaşımlar*

Abstract

Depolama yapıları (yatay ve düşey) genellikle kohezyonsuz malzemelerin (hububat, kömür, cevher vb.)
depolandığı ve korunduğu modern sistemlerden birisidir. Kompleks bir yapıya sahip olan depolama yapıları olumsuz
durumların oluşmaması için projeleme basınçlarının iyi hesaplanması gerekmektedir. Bu amaçla depolarda ürünün
statik, doldurma ve boşaltma sonrası cidarındaki yatay ve düşey basınçların tahmin edilmesinde çeşitli matematiksel
eşitlikler geliştirilmiştir. Projeleme basınçları ile ilgili ilk matematiksel eşitlik Janssen tarafından geliştirilmiştir.
Bu eşitlik temel alınarak farklı araştırıcılar tarafından farklı projeleme kriterlerini gözönüne alan eşitlikler ortaya
konulmuştur. Çalışma kapsamında depolama yapılarında projeleme basınçlarının hesaplanmasında kullanılan ve
kabul gören kuramsal yaklaşımlardan Janssen, Reimbert, Forester, Caqout, Airy, Pamelard, Sor, Rankine ve ASAE
yöntemleri açıklanmıştır. Ayrıca bu yöntemler kullanılarak günümüzde yaygın olarak çelik silolarda kullanılan
Eurocode ve Avustralya standartlarının bazı bölümleri özet olarak açıklanmıştır.  

Keywords

• Boşaltma basıncı,depo,doldurma basıncı,kuramsal yaklaşım

References

1. Airy W, 1897. The pressure of grain. Minutes of The Proceedings of The Institution of Civil Engineers, 131: 347-358.
2. AS 3774, 1996. Loads on Bulk Solids Containers. Standards Association of Australia, Homebush, NSW 2140.
3. ASAE 1995, 2010. ANSI/ASAE EP545, Loads Exerted by FreeFlowing Grain on Shallow Storage Structures. American Society of Agricultural and Biological Engineers, ASABE, St. Joseph, MI 49085-9659, USA.
4. Ayuga F, Guaita M, Aguado PJ, Couto A, 2001. Discharge and the eccentricity of the hopper influence on the silo wall pressures. Journal of Engineering Mechanics, 127(10): 1067-1074.
5. Durmuş A, 2007. Silolar konusunda bazı teoriler ve stok yapılarının tasarımına ilişkin genel bir yaklaşım. Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (Basılmamış), Yüksek Lisans Tezi, 139s.
6. Eurocode 1, 2003. Basis of Design and Actions on Structures (EN 1991-4), Part 4: Actions in Silo and Tanks. European Committee for Standardisation, Brussels.
7. Janssen HA, 1895. Investigations of pressure of grain in silo (in German). Vereins eutscher Ingenieure Zeitschrift 39(35): 1045-1049.
8. Janssen HA, 1896. On the pressure of grain silos. Proceedings of The Institution of Civil Engineerings, 124: 553-555, (Manbeck et al., 1995’den alıntı).

9. Karaca Z, 2000. Betonarme silindirik siloların deprem etkisindeki davranışlarının analitik ve sayısal yöntemlerle karşılaştırmalı olarak incelenmesi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (Basılmamış), Doktora Tezi, 163s.
10. Kibar H, 2011. Tombul fındık depolamasında tane özelliklerine bağlı olarak ANSYS programıyla optimum silo tasarımı. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü (Basılmamış), Doktora Tezi, 255s.
11. Kibar H, Öztürk T, 2011. Tarımsal ürün silolarında yapısal sorunlar. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 28(2): 85-96.
12. Kibar H, Öztürk T, Temizel KE, 2014. Effective engineering properties in the design of storage structures of postharvest dry bean grain. Acta Scientiarum&Agronomy, 36(2): 147- 158.
13. Manbeck HB, Puri VM, Britton MG, 1995. Structural loads in grain storages. Stored-Grain Ecosystems, (Editors: Jayas DS, White NDG, Muir WE,) New York: Marcel Dekker, Inc., pp. 465-526.
14. Munch-Andersen J, Nielsen J, 1990. Pressures in slender grain silos. CHISA: 2nd European Sympozium and Strain in Particulate Solids, 26-31 August, Prague.
15. Ooi JY, Pham L, Rotter JM, 1990. Systematic and random features of measured pressures on full-scale silo walls. Engineering Structures, 12: 74-87.
16. Ooi JY, Rotter JM, 1991. Wall pressures in full scale silos: a new understanding. Proc. Bulk 2000: Bulk Material HandlingTowards The Year 2000, 29-31 October, London. Pamelard, 1959. Remergues sur le Calcul des Silos. Génie Civil, Paris.
17. Ravenet J, 1981. Silo problems. Bulk Solids Handling, 4(1): 667- 679.
18. Rankine W, 1857. On the stability of loose earth. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 147.
19. Reimbert M, 1955. Design of silos (Reimbert’s method). Concrete and Construction.
20. Rotter JM, 1998. Challenges for the future in numerical simulation. Silos: Fundamentals of Theory, Behaviour, and Design (Editors: Brown CJ, Nielsen J,), Taylor & Francis, pp. 584- 604.