Sinds het begin van de jaren negentig wordt er in Europees verband gewerkt aan een serie normen over belastingen op constructies en bouwwerken om eenheid te brengen in de technische grondslagen en veiligheidseisen in de EU In dit kader zal ook een norm voor de belastingen op silos en opslagtanks moeten ontstaan Opslag De Europese norm EN 19914 Het laatste woord over belastingen van silos Sinds het begin van de jaren negentig wordt er in Europees verband gewerkt aan een serie normen over belastingen op constructies en bouwwerken om eenheid te brengen in de technische grondslagen en veiligheidseisen in de EU In dit kader zal ook een norm voor de belastingen op silos en opslagtanks moeten ontstaan Ir Gerard Haaker en Ir Piet van der Kooi Nadat in de loop der jaren een aantal voorlopige versies van normen over belastingen op constructies en bouwwerken voor commentaar werd uitgegeven is in mei 2006 een geheel vernieuwde versie gepubliceerd die naar verwachting definitief zal worden Deze norm is intussen als Nederlandse norm NENEN 19914 aanvaard Officieel moet nog worden gewacht op de uitgave van de Nederlandse vertaling en de zogenaamde nationale bijlage De norm wordt echter al wel aanbevolen om alvast aan Solids Processing Nr 5 november 2007 58 59 Solids Processing Nr 5 november 2007 van welke combinatie van grenswaarden moet worden uitgegaan om tot de hoogste belasting te komen Voor silos in veiligheidsklasse 1 dus kleiner dan 100 ton mag echter voor de genoemde parameters behalve voor de dichtheid in alle gevallen van een gemiddelde waarde worden uitgegaan Verder wordt rekening gehouden met het type stroming dat optreedt in de silo Onderscheid wordt gemaakt in massastroming mass flow plug flow pijpstroming kernstroming corefunnel flow en gemengde stroming zie figuur 1 waarbij voor de gemengde en de pijpstroming weer een indeling naar de mate van excentriciteit wordt gemaakt Een verdere indeling is die naar de vorm van de silo zie fig 2 Onderscheiden worden hier horizontale silos waarbij de wanden als keerwand fungeren vlakke silos en slanke tot zeer slanke silos de laatste met de mogelijkheid van kanaalvorming ratholing door asymmetrische vulling Als laatste wordt nog gekeken naar bijzonderheden als pneumatisch vullen luchtinjectie of interne mechanische uitdraagsystemen Voor al deze categorieen wordt in de norm aangegeven op welke wijze de belastingen moeten worden berekend Toepassing van de stortgoedeigenschappen De norm noemt twee mogelijkheden voor de bepaling van de in de berekeningen Classificatie en ontwerpsituaties Bij de berekening van de belastingen op een silo zal volgens de norm moeten worden uitgegaan van de silovorm de eigenschappen van het stortgoed en het optredende stromingspatroon De stortgoedlast wordt in de norm opgebouwd uit een symmetrisch deel en een onsymmetrische deellast patch load Bij grote excentriciteiten zal ook de hoofdlast als niet symmetrisch worden beschouwd In de norm wordt verder een indeling naar veiligheidsklassen aangegeven gebaseerd op grootte en excentriciteit Silos met een opslagcapaciteit groter dan 10000 ton of met grote excentriciteiten vallen onder klasse 3 Silos met opslagcapaciteit kleiner dan 100 ton vallen in klasse 1 De overige silos zijn klasse 2 Deze classificatie hangt samen met de algemene veiligheideisen voor constructies zoals neergelegd in de normen EN 1992 en EN 1993 Op een silo dienen de normaal en schuifbelastingen op de cilinderwand de trechterbelastingen en de maximale bodembelasting te worden bepaald Hiervoor gelden de wandwrijving op de betreffende wand de soortelijke massa bulkdichtheid stortgewicht de inwendige wrijving en de spanningsfactor K verhouding tussen horizontale en verticale belasting van het stortgoed Elk van deze gemeten grootheden kent in principe een onder en bovengrens Voor elke belastingsituatie geeft de norm aan u De trechter dient conisch piramidevormig of wigvorming wedgeshaped te zijn Bij andere vormen en bij ingebouwde elementen moet extra aandacht worden gegeven u Verder wordt er nog een aantal eisen aan het stortgoed en het gebruik van de silo gesteld elke silo wordt ontworpen voor een afgebakende groep stortgoederen de stortgoederen zijn vrijstromend of het ontwerp is zodanig dat vrije stroming kan worden gegarandeerd in de silo de maximale deeltjesdiameter van het stortgoed mag niet groter zijn dan drie procent van de silodiameter bij het vullen of legen van de silo mogen geen merkbare traagheids of impactbelastingen optreden Ten slotte wordt nog aangegeven dat invloeden van aardschokken interne schokken of trillingen niet door de norm worden gedekt De norm kan ook niet worden gebruikt om een silo qua stromingsgedrag te ontwerpen Bovengenoemde beperkingen kwamen in eerdere normen ook voor en zijn dusdanig ruim dat de meeste silos wel onder de norm zullen vallen Wel valt op te merken dat van lang niet alle in de praktijk gebruikte soorten stortgoed de eigenschappen bekend zijn Ook is het lastig dat bijvoorbeeld interne schokken op voorhand niet te voorspellen zijn perken we ons tot silos Toepassing van de norm is wat de geometrie betreft beperkt tot u silos waarvan de dwarsdoorsnede rond vierkant rechthoekig of zeskantig is Kleine afwijkingen van deze vormen zijn toegestaan voorzover met de gevolgen voor de spanningen rekening wordt gehouden u silos waarvoor geldt dat de hoogte niet meer dan tien maal de diameter ofwel ingeschreven cirkel is u de silodiameter moet onder de 60 m blijven terwijl de totale hoogte niet groter moet zijn dan 100 meter u De overgang van cilinder naar trechter moet in een horizontaal vlak liggen u De silos mogen geen ingebouwde elementen zoals een omgekeerde conus of piramide of interne dwarsbalken hebben Alleen in rechthoekige silos zijn wel spandraden trekstangen toegestaan de voorgeschreven methodes te wennen en om programmatuur en eventueel benodigde cursussen te ontwikkelen In dit artikel zal in hoofdlijnen de inhoud van deze norm worden aangegeven en zal zo goed mogelijk de vraag worden beantwoord of hiermee nu een eenduidige berekeningsmethode voor silobelastingen wordt aangereikt Toepassingsgebied en beperkingen De norm zal moeten worden toegepast in samenhang met de overige Euronormen uit de serie EN 1991 tot EN 1999 waarin andere aspecten zoals materiaalkeuze en algemene veiligheidseisen aan de orde komen De norm geeft algemene richtlijnen voor het op sterkte en stijfheid ontwerpen van silos voor opslag van stortgoed particulate solids en van tanks voor de opslag van vloeistoffen In dit verhaal laten we tanks verder buiten beschouwing en beg All solids in motion Mass flow a Mass flow b Pipe flow c Mixed flow Funnel flow Flow channel boundary Flow channel boundary Effective hopper Flowing Flowing Effective transmission Stationairy Stationairy Stationairy Stationairy a Retaining silo b Squat silo c Slender silo d Very slender silo Flow channel boundary Flow channel boundary Flow channel boundary Flow channel boundary Effective hopper Flowing Flowing Effective transmission Effective transmission Stationairy Stationairy Stationairy Stationairy Stationairy Stationairy Stationairy Figuur 1 Hoofdstromingspatronen zoals in de norm onderscheiden Figuur 2 Indeling van kernstroomsilos op basis van slankheid slenderness Het laatste woord over belastingen van silos Opslag benodigde stortgoedeigenschappen De eerste is het op een voorgeschreven wijze meten of laten meten van een representatief monster van het opslagproduct Een tweede methode impliceert gebruik van de in een bijlage gegeven tabel waarin voor 24 wat bekendere materialen de benodigde waarden en eventuele toeslagfactoren zijn vermeld In deze tabel staan tevens de gegevens voor een zogenaamd standaardmateriaal default material die kunnen worden gebruikt indien de kosten voor het testen van de werkelijke producten niet goed zijn te rechtvaardigen Gebruik hiervan wordt alleen aangeraden bij kleine silos Bij grotere systemen ontstaan op deze basis wel erg oneconomische ontwerpen er wordt bijvoorbeeld gerekend met een maximaal stortgewicht van 2200 kg per kubieke meter Indien het om opslagproducten gaat die niet in de materiaaltabel voorkomen zullen in de meeste gevallen de eigenschappen dus moeten worden gemeten Het meten van de wandwrijving De norm onderscheidt vier typische wandmaterialen u gladde wanden slippery zoals rvs coatings Uhdpe of gepolijst aluminium u middelgladde wanden smooth zoals glad constructiestaal geoxideerd aluminium u ruwe wanden raspy zoals beton geroest staal keramische tegels u onregelmatige wanden zoals gegolfde of damwanden De te volgen testmethode wordt beschreven in een bijlage bij de norm en komt overeen met een standaard sheartest De nadruk wordt gelegd op het meten bij de juiste drukken en aan de juiste wandmaterialen In geval van bijvoorbeeld een damwand kan de wandwrijving als een gewogen gemiddelde van gemeten wandwrijving en inwendige wrijving worden berekend Het meten van de inwendige wrijving en de bulkdichtheid Voor het meten van de inwendige wrijving wordt ook gebruik gemaakt van een standaard sheartester Toe te passen normaaldruk en de te volgen testmethode worden in de norm aangegeven De bulkdichtheid kan worden gemeten door het materiaal in een niet te hoge cilinder diameter circa tweemaal de hoogte via een bovendeksel te belasten en het volume te meten Ook hier worden methode en toe te passen drukken aangegeven Het meten van de spanningsfactor K De factor K geeft de verhouding tussen de horizontale en verticale spanning in een silo Deze factor kan in principe worden gemeten met een apparaat zoals getekend in figuur 3 Hierin wordt een stortgoedmonster verticaal belast met een spanning 963 1 en wordt de horizontale spanning 963 2 gemeten Dit laatste gebeurt door de rek in de dunwandige cilinder te meten met rekstrookjes Het is duidelijk dat de methode voor het meten van K nu niet direct simpel is Sterker Het is ons bekend dat een tester die dit kan meten erg moeilijk te maken is en de meting zelf is tijdrovend en slecht reproduceerbaar Resultaat is een wolk van meetpunten zodat deze factor net zo goed op een andere manier kan worden geschat Gelukkig wordt dit in de norm ook onderkend Een benaderde waarde van K kan als alternatief uit de inwendige wrijving worden berekend Voor alle bovengenoemde metingen geldt verder dat bij voldoende metingen statistisch een gemiddelde en een boven en ondergrens moet worden vastgesteld Indien het aantal metingen hiervoor te klein is kan worden gebruik gemaakt van in de norm gegeven factoren Gebruik van de norm voor belastingen Eenmaal in het bezit van de juiste gegevens van het stortgoed kunnen op basis van de silovorm de grootte het stromingspatroon en mogelijke speciale voorzieningen alle relevante silobelastingen worden berekend In de norm staan nagenoeg voor alle gevallen de te volgen berekeningsmethoden nauwkeurig omschreven In een aantal gevallen zijn ook toelaatbare alternatieven gegeven Voor producten waarbij mogelijk stofexplosies op kunnen treden volgen ten slotte nog een aantal adviezen voor een zo veilig mogelijk ontwerp Adequate berekeningsmethode We concluderen dat deze norm voor bijna alle voorkomende gevallen een adequate berekeningsmethode geeft voor het bepalen van de silobelastingen Er zitten echter nog wel wat addertjes onder het gras In de eerste plaats is het gebruik van de norm niet bepaald eenvoudig Mede door de nagestreefde compleetheid de norm bedraagt ca 110 paginas is het geheel nogal uitgebreid en complex geworden Het is makkelijk in de doolhof van mogelijkheden de weg kwijt te raken Verder lijkt meten van de stortgoedeigenschappen bijna altijd onafwendbaar Zelfs voor de 24 producten die in de norm zijn gegeven moet de type stroming bekend zijn zodat stromingsproblemen kunnen worden uitgesloten Met de gegevens in de norm valt hier weinig over te zeggen Alleen op basis van ervaring met het product of via andere metingen kan meer zekerheid worden gekregen Ook de voorgestelde methode om spanningsverhouding K rechtstreeks te meten lijkt niet erg gelukkig Deze apparatuur is voor zover wij weten namelijk nergens voorhanden Ten slotte nog twee opmerkingen De norm voorziet in een aantal keuzemogelijkheden om de afzonderlijke landen de mogelijkheid te bieden ze aan te passen aan de nationale situatie en zo eventuele richtlijnen voor het gebruik te geven Dit gebeurt dan via een zogenaamde NAD National Application Document Een dergelijk document kreeg Nederland in 2000 maar dat komt bij de huidige versie van de norm niet meer voor Of hier nog iets nieuws voor zal verschijnen is de auteurs niet bekend De beschreven norm is in Duitsland in maart 2005 als DIN 10556 ingevoerdn Figuur 3 Voorgestelde testmethode voor het bepalen van de spanningsverhouding K Solids Processing Nr 5 november 2007 60

Solids Processing Fluids Processing MB Maintenance SchuettgutPortal

Nieuwsbrief archief

Linked

Abonneren

ContactDisclaimerPrivacyAdverteren