АгроЕкспедиції 
Кабінет 
Вітрове кільце: чому порожній силос інколи вразливіший за повний
Джерело фото: Пресслужба ТОВ «Зерновий Дім»
Силос зовні виглядає просто: сталевий циліндр, фундамент і дах — типова для зернової інфраструктури конструкція. Проте за цією візуальною простотою стоїть складна інженерна система, що працює під постійним навантаженням. Тисячі тонн зерна, вітер, сніг, температурні коливання — усе це силос сприймає десятиліттями, сезон за сезоном.
Змінюється лиш характер цих навантажень. У заповненому стані корпус працює переважно на сприйняття внутрішнього тиску зернової маси. А коли силос порожній, він фактично стає високою металевою оболонкою, на яку постійно тисне вітер. Навантаження розподіляється по всій висоті корпусу і створює тиск, що може деформувати циліндр.
У нижніх поясах застосовуються товстіші листи, розраховані на тиск зернової маси, тоді як у верхній частині корпусу метал тонший, але сила вітру більша. У заповненому силосі різниця товщин розрахована виходячи зі зернових навантажень, проте в порожньому стані саме верхні пояси стають найбільш вразливими до вітрових навантажень.
Навіть інтенсивні пориви вітру, а тим більше шторми створюють серйозну небезпеку. У таких умовах критично важливу роль відіграють вітрові кільця — елемент, що запобігає деформаціям та перерозподіляє навантаження силосу під дією вітру.
Вітрове навантаження: що каже норматив
В Україні проєктування металевих силосів відбувається з урахуванням вимог ДБН В.1.2-2:2006. Згідно з картою вітрових районів, характеристичне значення вітрового тиску становить 400–600 Па залежно від регіону.
Різниця між регіонами є відчутною: об’єкти у прибережних районах або на відкритих рівнинах зазнають значно більших навантажень, ніж силоси, розташовані в умовах щільної забудови чи природного захисту.
При цьому варто розуміти: порожній силос сприймає вітрове навантаження значно жорсткіше, ніж заповнений. Саме в цей період конструкція є найбільш уразливою.
Чи враховується роза вітрів при проєктуванні?
На практиці ключовим фактором вибору майданчика під майбутнє зерносховище частіше є геологія та наявна земельна ділянка замовника.
А силу та напрямок переважаючих вітрів компенсують конструктивними рішеннями:
- додаванням вітрових кілець;
- зміною товщини окремих поясів стін;
- коригуванням конструктивної схеми.
У стандартних умовах цього достатньо. В особливих — потрібне додаткове посилення.
Що таке вітрове кільце?
Вітрове кільце — це горизонтальний елемент жорсткості, який встановлюється по периметру силосу для підвищення стійкості стінки до дії вітрового навантаження.
У більшості виробників кільця виготовляються з оцинкованої сталевої труби діаметром близько 60 мм з товщиною стінки 3–4 мм. Оцинковка забезпечує корозійну стійкість, а трубчаста форма — оптимальне співвідношення жорсткості та ваги.
Конструктивні рішення можуть відрізнятися залежно від виробника, але принцип роботи однаковий: кільце перерозподіляє навантаження і зменшує ризик втрати стійкості стінки.
Відсутність вітрових кілець: чи це є ризик?
Чим вищий силос і чим більші вітрові навантаження, тим важливішу роль вітрові кільця відіграють у забезпеченні стійкості конструкції. Якщо силос потребує вітрових кілець, але їх не встановлено — це серйозний ризик, особливо для порожньої ємності.
Водночас важливо підкреслити: наявність кілець не може компенсувати «неточне» проєктування. Загалом у галузі зберігання зерна не може існувати умовно допустимого проєктування — адже мова йде про безпеку життя людей, а також про надійність та довговічність вартісних конструкцій.
У силосах Sukup вітрові кільця є частиною загальної інженерної концепції. Їх параметри розраховуються разом із дахом і корпусом як єдина система.
Внутрішнє чи зовнішнє розташування?
Внутрішні кільця
Вітрові кільця можуть розміщуватися як всередині силосу, так і зовні. Єдина перевага внутрішнього розташування — захищеність цих елементів від атмосферного впливу. Але внутрішні вітрові кільця створюють перешкоди для руху зерна, можуть викликати зависання та підвищують експлуатаційні ризики. Для великих силосів таке рішення небажане й застосовується рідко.
Зовнішні кільця
Зовнішнє кріплення забезпечує необхідну жорсткість і стійкість конструкції, не впливаючи на технологічні процеси всередині силосу.
Переваг такого кріплення багато: ззовні кільця забезпечують жорсткість без впливу на технологію зберігання, не порушують рух зерна, зовнішні кільця простіші в обслуговуванні. На практиці в технічних рішеннях для великих силосів переважає саме зовнішнє кріплення.
Як розраховується кількість кілець?
Розрахунок базується на:
- діаметрі силосу;
- висоті стінки;
- призначенні об’єкта;
- вітровій зоні;
- конструктивній схемі.
Практичне правило: силоси діаметром від 10 м і висотою від 16 м повинні оснащуватися вітровими кільцями.
Для невеликих ємностей у помірній вітровій зоні кільця можуть не застосовуватися — за умови відповідного інженерного розрахунку.
Чи потрібні вітрові кільця для хоперів та на даху силосів?
Хопер (силос із конусним дном) сприймає ті самі вітрові навантаження, що й класична ємність, а отже потребує аналогічної компенсації.
Показовий приклад — найбільший у світі хопер компанії Sukup Manufacturing Co. об’ємом 4 522 м³, де вітрові кільця є частиною конструктивної системи.
Крім того, вітрові кільця встановлюють також і на даху силосів. Причина та сама — компенсація вітрових сил, які діють на покрівлю. Особливо це актуально для великих діаметрів, де парусність даху значна.
Головне про вітрові кільця
- Вітрові кільця — це не додатковий «опційний» елемент, а частина системи безпеки.
- Особливо критична наявність вітрових кілець для великих і високих силосів.
- Вітрові кільця не компенсують помилки проєктування.
- У більшості випадків оптимальним є зовнішнє розташування кілець.
У підсумку вітрове кільце — це не просто металева труба по периметру силосу, а елемент, який визначає його довговічність, стійкість і безпеку експлуатації.
Головний інженер, заступник директора ТОВ «Зерновий Дім» Костянтин Штурко
