Určení příčin poruchy sila

• Foto

Válcová část všech sil je provedena technologií LIPP, která napojuje dva samostatné pásy plechu pomocí dvojitého falcování. Tloušťka plechu je odstupňována po 1/3 výšky sila, a to v tl. 4; 3; 2,5 mm. Z vnitřní části sila je stěna opatřena výztuhami, které jsou výškově odstupňovány. V dolní části sil jsou výztuhy po půl metrech na výšku 3,25 m, na výšku 6,5 m jsou výztuhy odstupňovány po jednom metru, a na výšku 9,75 m jsou výztuhy po osové vzdálenosti 2 m. Svislá osová vzdálenost falců činí 0,38 m.

Dno sila je tvořeno železobetonovou základovou deskou, která je podepřena soustavou plošně rozložených pilot. Základová deska je ve své střední části opatřena odběrovým kanálem pro umístění vyprazdňovacího zařízení. V kanále jsou umístěny tři vyprazdňovací otvory a rotační šnek pro vyhrnutí mrtvé zásoby obilí. Tato základová deska je umístěna ve výšce 1,5 m nad okolní zpevněnou plochou.

Kromě spodních odběrů je silo opatřeno bočním výpadem ve výšce 6 m nad rovným dnem sila a bočním vlezem do sila. V těchto místech je plech i falc vyřezán a nahrazen ztužující manžetou.

POPIS PORUCHY 
Dne 13. 2. 2009 dopoledne při vyskladňování sila došlo po vyprázdnění cca 1 m výšky obilí u plně zaplněného sila k hlasitému praskání a silo se následně začalo bortit v místě bočního výsypu ve výšce 6 m nad úrovní dna sila. Vyskladňování bylo zastaveno, byla kontaktována firma LIPP a jejím prostřednictvím byl na místo povolán autorizovaný statik. Dostavil se na místo poruchy dne 14. 2. 2009. Provedl kontrolu, zda nedošlo k otevření bočních výpustí. Poté bylo zahájeno opětovné vyprazdňování, které však muselo být pro další rozvoj naklonění a poškození sila zhruba po 15 min. zastaveno. Ukázalo se, že tímto způsobem nelze pokračovat. Proto byla zvolena technologie bočních výsypů, které byly odstupňovány tak, aby nedošlo k výraznému centrickému namáhání již poškozeného sila. Tímto způsobem se podařilo náplň sila v ceně 7 000 000 Kč z větší části zachránit a silo plně vyprázdnit. Dovnitř sila se podařilo vstoupit krátce po vyprázdnění dne 24. 2. 2009. Před tím byl vstup do sila zapečetěn Policií České republiky. Otevření sila bylo provedeno v přítomnosti více osob i za přítomnosti PČR. V silu byla ještě tzv. mrtvá zásoba obilí, mezi obilím se nalézaly polámané a zdeformované výztuhy, které blokovaly pohyb vyprazdňovacího šneku.

Následovala prohlídka a byla konstatována následující zjištění.

Silo č. 1 bylo strojně-technologicky řešeno tak, že při otevření střední výpustě se zároveň otevřely i obě následující boční výpustě. Tyto byly provedeny ze zdvojených výsypek, přičemž každá z této dvojice směrem ven ze sila byla chybně zaslepena – místo výpustě směrem do sila. Tím při pohybu šoupátek docházelo k otevření vždy všech tří výpustí zároveň a nepomohla ani ta skutečnost, že šoupátka bočních výpustí byla prodloužena. Došlo tak k mimostřednému vyprazdňování a nerovnoměrnému tlaku na plášť sila. Tuto poruchu se podařilo zjistit až po rozkrytí celého vyprazdňovacího kanálu. Obsluha sila neměla prakticky možnost na tuto závadu přijít. Závada jednoznačně pochází od dodavatele stavby, a to chybným zaslepením jiné části výsypky. Toto provedení bylo nalezeno pouze na poškozeném sile č. 1.

Dále bylo zjištěno, že ocelové výztuhy přichycené k ocelové stěně sila se cca v 1/5 obvodu sila právě v prostoru boční výpusti nebyly opřeny o železobetonovou desku sila. Zpracovatel této zprávy se domnívá, že se nemusí jednat o prvotní závadu, ale o závadu vzniklou v průběhu poruchy sila při jeho naklonění. Nicméně i povytažení výztuh směrem nahoru vyvolalo snížení tuhosti sila ve svislém tlaku.

Další závada týkající se výztuh byla v místě napojování výztuh svarem. Svarový spoj byl naprosto nedostatečný, byl svařován pozinkovaný materiál a ponechával mezi jednotlivými spoji výztuhy mezeru, která byla při pohledu ze sila překryta svarem. Tento spoj prakticky nepřenášel svislou sílu na spodní část výztuhy. Vlastní výztuhy nebyly opatřeny patním plechem. Mezní únosnost výztuhy pak byla dána pouhou vlastní pevností betonu v otlačení. Spoj výztuhy a plechu byl realizován pomocí samořezných šroubů. Otvory ve výztuhách byly volně předvrtány a závitořezný šroub byl veden přes výztuhu do plechu. Jedná se o obrácený postup použití těchto šroubů, než doporučuje výrobce. Porušení šroubu pak proběhlo střihem mezi výztuhou a plechem.

Za zásadní chybu považuji vlastní uložení sila na betonovou konstrukci. Naprosto zde chybí patní plech, patní řez stěnou sila není vodorovný a není tak zajištěno ani plošné uložení vlastního plechu pláště sila. Zde jsou porušeny základní zásady kotvení ocelových konstrukcí. Pro představu při náplni sila 2 000 t se vlivem tření přenese do stěny sila cca 40 % veškeré hmotnosti. Obvod sila činí 39,5 m. Na 1 bm pláště sila tloušťky 4 mm připadá 20 t, což je 200 kN. Kontaktní namáhání na beton činí cca 50 MPa, což je hodnota vysoce kvalitního betonu, pouze však za předpokladu rovnoměrného spojitého podepření. Silo ovšem rovnoměrně podepřené není. Tím dochází k nespojitému přenosu svislé síly do základů, nestejnoměrné deformaci, k nerovnoměrnému spolupůsobení výztuh a vlastní stěny sila. Lze tedy konstatovat, že svislé síly byly do základů přenášeny převážně výztuhami.

SHRNUTÍ: 

• V plném silu došlo k mimostřednému vyprazdňování vlivem otevření všech tří výpustí zároveň. Tento způsob vyprazdňování vyvolal nerovnoměrné silové působení.
• Došlo k nespojitému přenosu svislé síly do základů, nestejnoměrné deformaci jednotlivých částí pláště sila, k nerovnoměrnému spolupůsobení výztuh a vlastní stěny sila vlivem špatného kotvení pláště sila a výztuh do základu.
• Klesající silo se napíchlo na boční výpusť provedenou z masivní ocelové trubky a i přes ztužující prstenec došlo k prvnímu impulzu vybočením plechové stěny sila a tím ztrátě stability směrem dovnitř. Další rozvoj deformace pak logicky nastal v části sila oslabeném boční výpustí.
• Chybně provedené dlouhé výztuhy neplnily svou funkci a umožnily masivní deformaci sila. Naklánějící se silo přizvedlo část výztuh, tím byla oslabena stěna sila a umožněn prostor další deformaci.

Materiál byl prezentován na XIV. konferenci Ocelové konstrukce 2012.

Identification of Causes of Silo Malfunction
Grain silos in Osek nad Bečvou have a diameter of 12.8 m with the height of the cylinder part about 19.6 m. The silo has a roof construction in a shape of perpendicular cone with the height of 3.6 m. The overall height is 23.2 m. On the cone roof there is a footbridge and mechanical-technological device for silos burdening. The overall number is three units and distance between the silos is 14.4 m. Wrongly constructed bearing stiffeners were dysfunctional and caused a massive deformation of the silo. The leaning silo lifted some of bearing stiffeners which caused further deformation.

Autoři

• Ing. Chalabala Jiří
• Ing. Pinkas Karel