Betonarme Silolarda Cidar-Malzeme Etkileşimi Dikkate Alınarak Elde Edilen Yatay Basınçların Analitik ve Sayısal Yöntemlerle Karşılaştırılması

Abstract

Silolar genellikle şeker, buğday ve mısır gibi farklı tarımsal ürünleridepolamanın yanı sıra her çeşit endüstri ürünlerinin depolanması için dekullanılmaktadır. Siloların emniyetli ve ekonomik olarak tasarlanması için, hesapyüklerinden biri olan depolanmış malzeme basınçlarının belirlenmesi gerekmektedir.Bilgisayar teknolojisinin gelişimi ile ekonomik olan ve kapsamlı parametrik çalışmalarakatkı sağlayan sayısal yöntemler silo cidarı üzerindeki depolanmış malzemebasınçlarının belirlenmesinde etkin bir rol oynamaktadır.Bu çalışmada; betonarme bir silonun cidarında sükûnet durumdaki depolanmışmalzemenin meydana getirdiği yatay basınçlar, sonlu elemanlar yöntemini esas alanANSYS yazılımı ile çözümlenmiş ve elde edilen sonuçlar analitik yöntemlerle(Eurocode yönetmeliği ve Reimbert Teorisi) karşılaştırılmıştır. Bu amaçla, cidarmalzemeetkileşimini dikkate alan üç boyutlu sonlu eleman modeli seçilmiştir. Tanelimalzemenin; birim ağırlık, elastisite modülü, Poisson oranı, cidar-malzeme sürtünmeaçısı ve içsel sürtünme açısı gibi mekanik parametrelerinin değişiminin sükûnetdurumundaki malzeme basınçları üzerine etkisini araştırmak için depolanan buğdayınmekanik özellikleri ANSYS programının esas aldığı Drucker-Prager tam plastik modeliyardımı ile simule edilmiştir.Elde edilen sonuçlardan, buğdayın birim ağırlığı, elastisite modülü ve Poissonoranındaki artış ile yatay basınçlar artarken, cidar-malzeme sürtünme açısı ve içselsürtünme açısındaki artış ile yatay basınçlar azalmaktadır. ANSYS programı ileoluşturulan ve cidar-malzeme etkileşimini dikkate alan model ile elde edilençözümleme sonuçlarının, analitik yöntemlerle uyum sağladığı görülmekte ve bumodelin malzeme yatay basınçlarının hesabında kullanılabileceği düşünülmektedir.

Silos are commonly used for storing different agricultural products such assugar, wheat and corn as well as storage purposes for every type of industrial products.In order to design silos safely and economical, it is necessary to evaluate the pressure ofthe storage material which is one of the design loads. With the developing computertechnology, the numerical methods which are economical and are contributing toexamining comprehensive parametric studies, has an essential role to determine thepressures on silo wall caused by storage material.In this study; lateral pressures on reinforced concrete silo wall produced bystorage material in static case were analyzed by using ANSYS software program basedon finite element method and the obtained results were compared with the resultsobtained in analytical methods (Eurocode and Reimbert Method). For this purpose,three dimensional finite element model considering silo wall-grain interaction wereselected. To investigate the effects of the change of mechanical parameters of bulkmaterial such as specific weight, elastic modulus, Poisson ratio, grain-wall frictioncoefficient and internal friction angle on material pressures in a static case, mechanicalcharacteristics of stored wheat material were simulated by using ANSYS softwareprogram based on Drucker-Prager perfectly plastic rule.The results illustrated that increasing the specific weight, elastic modulus andPoisson ratio of the wheat caused an increase of lateral pressures, while lateral pressuresdecreased when wall-material and internal friction angle increased. As a result, it can beseen that there was a satisfactory correlation between the results of ANSYS softwareprogram and analytical method, therefore, it is suggested that the model produced in thisstudy might be useful for determination of lateral pressures.