Silo mit einer oder mehreren Zellen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Silo mit einer oder mehreren Zellen, deren Höhe durch Widerlager in zwei oder mehrere Partialhöhen unterteilt ist.
Anders als bei flüssigem Füllgut verläuft bekanntlich bei Schüttgut, z. B. Getreide, der Wanddruck nach der Böschungsdruckformel. Die Böschungsdruckkurve hat die Form einer Parabel, die sich in einer Tiefe vom 3- bis 3l/2-fachen Zellendurchmesser der Asymptote so weit nähert, dass von da an der Wanddruck praktisch nicht mehr zunimmt. Je nach der Höhe des Silos ist aber dieser Wanddruck in den untern Silopartien sehr beträchtlich und stellt hohe Anforderungen an die Festigkeit. Ausserdem ist bei hohen Silos für Getreide die Belüftungsfrage nicht zufriedenstellend zu lösen, indem es nicht gelingt, eine übermässige, schädliche Atmung des Getreides zu verhindern. Man hat schon zur Vermeidung dieser Atmung des Getreides mittels besonderen Fördereinrichtungen umgebechert, was aber zu kostspielig ist.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist man dazu übergegangen, die Höhe der Silozellen durch Widerlager in Partialhöhen zu unterteilen, wobei wegen der Belüftung eine solche Tedlhöhe vorteilliafterweise etwa der Zellenbreite entspricht. Unterhalb dieser Widerlager bildet das Schüttgut dann eine neue Böschungsfläche, an deren Scheitel der Wanddruck gleich null ist. Der Maximaldruck ist bedeutend kleiner als bei nicht unterteilten Silos. Weiter entsteht im Bereich der Widerlager im Schüttgut, z. B. im Korn, eine Druckbrücke, welche den grösseren Teil des Korndruckes aufnimmt.
Bei bekannten, in ihrer Höhe unterteilten Silos erstrecken sich die Widerlager ununterbrochen um den ganzen Umfang einer Silozelle. Um den Festigkeitsan- forderungen genügen zu können, müssen auch diese bekannten Silos aus Beton hergestellt werden und sind daher verhältnismässig teuer. Betonsilos sind nur von einer gewissen Grösse an wirtschaftlich. Als Kleinsilos, wie etwa für mittlere oder kleinere Mühlen und Lagerhäuser, kommen sie nicht in Frage. Beton schliesst im weiteren den Inhalt, also z. B. das Korn, hermetisch ab, so dass dieses bei seiner Atmung schädliche Mengen Kohlensäure ausscheidet, was eine wirksame Belüftung bei Betonsilos besonders bedingt. Je grösser aber die Anlage ist, um so schwieriger wird das Belüftungsproblem.
Durch den erfindungsgemässen Silo können die ge nannten Nachteile behoben werden. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass die den Silo in Partialhöhen unterteilenden Widerlager in den verschiedenen Höhen je in längs des Zellenumfanges im Abstand voneinander angeordnete, durch Zugelemente miteinander verbundene Einzellager unterteilt sind.
Dieser Lösungsgedanke der Aufteilung der statisch beanspruchten Teile in Zugelemente und in Druckelemente (Wideriager), erlaubt es, den Silo z. 3. als stützenlosen Formstein- (z. B. Ziegelstein)-Silo oder als einen solchen mit an einem Ständer montierten Platten auszubilden.
Form-, insbesondere Backsteine haben aber für Getreide die gleich guten Eigenschaften wie Holz und sind dazu noch feuerfest. Das atmende Getreide liegt z. B. dem gleichfalls atmenden Backstein direkt an.
Gleiches ist zu sagen für poröse Platten im Falle der Ausführungsform als Ständersilo. Das hohe, bei Betonsilos notwendige Baugerüst und Schalungen können entfallen. Zur Erstellung der Backsteinwände kann an den Widerlagern ein versetzbares Gerüst erstellt werden.
Die Widerlager und die Zugelemente können in fertig vorfabriziertem Zustande zur Baustelle gebracht werden.
Ein Verputz an den Innen- und Aussenwänden kann wegfallen. Lager und Stossfugen müssen nicht ausgefugt werden; die Fugen können einfach mit der Kelle mauerbündig glatt gestrichen werden.
Im Falle der Ausführungsform mit an einem Ständer momienten Platten fallen Maurerarheit und Mörtelver- bauch weg, was ganz besonders geringe Baukosten ergibt.
Sowohl die Erstellung eines selbsttragenden, stützenlosen Backsteinmauerwerkes, das z. B. aus Normalziegeln bestehen kann, als auch die Verlegung von Platten gehören zu den einfachsten Bauarbeäiten. Ein einfacher Landbaumeister ist imstande, den Ziegelsilo zu bauen und beim Plattensilo geht es, abgesehen von Fundament und Dach, überhaupt nur um Montagearbeiten. Dies und die niedrigen Kosten erschliessen dem Silobau durch die Erfindung neue Anwendungsgebiete, wie z. B. die Korniagerung im Klein-und Kleinstsilo. In den Kleinbetrieben wird heute noch das Korn überwiegend auf offenen Lagerböden oder in Säcken gelagert, wo es dem Frass und der Verunreinigung durch Tiere ausgesetzt und nicht brandsicher untergebracht ist.
Diesem überstand schaffen durch die Erfindung möglich gewordene Kleinsilos Abhilfe.
Die Erstellung von Klein- und Kleinstsilos ermöglicht eine dezentralisierte Getreidelagerung, was in Entwicklungsgebieten (z.B. für Reis) und mit Rücksicht auf die Landesverteidigung von grösster Wichtigkeit ist.
Der erfindungsgemässe Silo bietet aber auch, bei entsprechender Ausbildung, als Gros & silo bezüglich Erstellung und Lagerhaltung gegenüber bekannten Silos erhebliche Vorteile.
Die Zeichung stellt einige beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Silos dar.
Fig. 1 zeigt schematisch, im Vertikalschnitt, die Unterteilung der Gesamthöhe des Silos in Partialhöhen.
Fig. 2 veranschaulicht die Bildung einer Druckbrücke im Schüttgut bei der Anordnung der Widerlager gemäss dem ersten Beispiel.
Fig. 3 zeigt die Bildung einer Druckbrücke im Schüttgut bei der Anordnung der Widerlager gemäss dem zweiten Beispiel.
Fig. 4 ist ein Vertikalschnitt durch einen Ausschnitt des ersten Beispiels gemäss der Linie IV-IV der Fig. 5.
Fig. 5 ist ein Horizontalschnitt des ersten Beispiels gemäss der Linie V-V der Fig. 4.
Fig. 6 zeigt im Horizontalschnitt einen Ausschnitt aus der zweiten Ausführungsform.
Fig. 7 ist eine räumliche Darstellung eines Ausschnittes aus der zweiten Ausführungsform.
Fig. 8 ist in räumlicher Darstellung ein Ausschnitt aus einem dritten Beispiel.
Fig. 9 zeigt im Horizontalschnitt und
Fig. 10 im Vertikalschnitt eine Variante zur Ausführungsform nach Fig. 8.
In n Fig. 1 ist der Silo 1 durch Widerlager 2 in Partial- höhen 3 unterteilt. Zwischen den Widerlagern 2 bildet sich im Schüttgut 4 (z.B. Korn, Reis) eine gestrichelt eingezeichnete Druckbrücke 5, welche den Grossteil des Druckes des über ihr liegenden Schüttgutes aufnimmt. Für die oberste Partialhöhe 3 ist die Böschungsdruckkurve 6 gestrichelt eingetragen. Unterhalb jeder Partialhöhe 3 bildet das Schüttgut 4 eine neue Böschungsiläche, an deren Scheitel der Wanddruck gleich null ist und die Böschungsdruckkurve ist die gleiche wie in der obersten Partialhöhe 2. Dank der geschilderten Unterteilung der Gesamthöhe des Silos 1 wird nur ein beträchtlich kleinerer Maximaldruck erreicht is ohne Unterteilung durch die Widerlager 2.
Fig. 2 zeigt nun in Draufsicht die Form der Druckbrücke 5 bei der Anordnung der Widerlager 2 gemäss der ersten und dritten erfindungsgemässen Beispiele.
Diese Druckbrücke 5 bildet ein Tonnengewölbe.
Fig. 3 veranschaulicht in Draufsicht die Form der Druckbrücke bei der Anordnung der Widerlager 20 gemäss der zweiten erfindungsgemässen Ausführungsform.
Diese Druckbrücke 5 bildet hier ein Kreuzgewölbe.
Vom Silo 1 gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist nur ein Ausschnitt mit vier Zellen 7 gezeigt. Die einander gegenüberliegenden, biegungssteife Druckelemente bildenden, balkenförmigen Widerlager 2 haben dachförmige Flächen 8 und Armierungen 9. Diese Widerlager 2 sind vorfabrizierte Elemente, wie sie z. B. unter dem Markennamen Stahlton erhältlich sind. Die Widerlager 2 könnten auch aus einer armierten, vorfabrizierten Backstein-Konstruktion oder dgl. bestehen.
Einander gegenüberliegende, also in Umfangsrichtung einer Zelle 7 im Abstand voneinander angeordnete Widerlager 2 der gleichen Zelle 7 sind an ihren Enden durch armierte Zugelemente 10 dadurch miteinander verbunden, dass die Armierungen 9 der Widerlager 2 mit den Armierungen 11 der Zugelemente 10 in den später auszugiessenden Öffnungen 12 miteinander verhakt oder sonstwie aneinander befestigt sind.
Auch die armierten Zugelemente 10 können vorfabrizierte Stahlton -Teile oder armierte Backsteinkon struktionen oder dtgi. sein. Für den ganzen Querschnitt des Silos 1, also für alle Zellen 7 zusammen bilden die miteinander verbundenen Widerlager 2 und Zugelemente 10 einen statisch bestimmten Rahmen. Die Zugelemente 10 dieses Rahmens liegen im Backsteinmauerwerk 13. Zwischen benachbarten Zellen 7 angeordnete Widerlager 2 haben einen Mittelsteg 15, in welchem die Armierungen 9 liegen.
Während zwischen dem oberen und unteren Rahmen 2, 10 einer Partialhöhe das die Aussenwände des Silos bildende Mauerwerk 13 mit Backsteinen doppelter Breite erstellt ist, bestehen das Mauerwerk 13 im Bereiche der Rahmen 2, 10 und die Zwischenwände 14 zwischen den Zellen 7 aus Backsteinen einfacher Breite, das z. 3. aus Normalziegeln oder anderen Formsteinen bestehende Mauerwerk 13 ist selbsttragend und stützenlos. Das Mauerwerk 13 ist weder aussen noch innen verputzt. Anstatt die Einzelteile 2 und 10 können die sich über den ganzen Siloquerschnitt erstreckenden Rahmen 2, 10 fertig vorfabriziert auf die Baustelle gebracht werden.
Bei der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 sind anstelle von zwei balkenförmigen, einander gegenüberliegenden Widerlagern 2 in den Ecken einer Zelle 7 mit Armierungen 16 bewehrte Widerlager 20 vorgesehen, die als Druckbrücke ein Kreuzgewölbe (Fig.
3) ergeben. Je zwei benachbarte Widerlager 20 sind durch Zugelemente 10 miteinander verbunden. Diese Zugelemente 10 liegen wie beim ersten Beispiel in einem Formsteinrnauerwerk, z. 3. einem Backsteinraauerwerk 13. Die Querschnittsformen der Widerlager 20 sind je nach deren Lage verschieden. Während sie dort, wo vier Zwischenwände 14 zusammenstossen, Vierecke bilden, sind sie am Treffpunkt einer Zwischenwand 14 mit einer Aussenwand 13 Dreiecke von ungefähr der Hälfte der Fläche des Viereckquerschnittes und in der Ecke zwischen zwei Aussenmauern 13 nur etwa ein Viertel des letzteren. Alles übrige ist gleich wie im ersten Beispiel, auch was die Vorfabrizierung der Teile 10 und 20 und der ganzen Rahmen 10, 20 anbelangt.
Auch hier ist das Formsteinmauerwerk selbsttragend und stützenlos.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8, bei dem sich auch Tonnengewölbe 5 (Fig. 2) bilden, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 dadurch, dass das Backsteinmauerwerk durch Platten 17 ersetzt ist. Diese Platten 17 sind auf nicht dargestellte Weise so bewehrt, dass die Armierung in Anpassung an den Druckverlauf gemäss der Linie 6 (Fig. 1) nach unten stärker wird. Da die Platten 17, im Gegen satz zur Ziegelmauer der vorangehenden Beispiele, die Last des Gebäudes und des Füllgutes wegen ihrer geringen Knickfestigkeit nicht aufnehmen können, muss ein Ständer vorgesehen werden, der vertikale Stützen 18 aufweist. Die Platten 17 greifen in Nuten 19 der Stützen 18, in Nuten 21 der Widerlager 2 oder in Nuten 22 der Zugelemente 10.
Die Verbindung der Widerlager 2 mit den Zugelementen 10 erfolgt wiederum über die Armierungen 9 und 11, und zw, ar, wie Fig. 9 zeigt, im Hohlraum der Stützen 18.
Die Ausführungsform nach Fig. 8 erfordert zwar einen Ständer mit den Stützen 18, aber dafür entfällt die Maurerarbeit für die Wände. Die Erstellung des Silos nach Fig. 8 erheischt ausser für das Fundament und das Dach nur Montagearbeit.
In den Fig. 9 und 10 ist ein Beispiel für eine Be lüftung der Zellen dargestellt, und zwar als Variante der Ausführungsform nach Fig. 8. Die hohlen, vorzugsweise aus einem nicht oxydierenden Werkstoff bestehenden Stützen 18 bilden Kamine. Der Hohlraum 23 ist durch die Armierungen 9 und 11 aufnehmende Zwischenwände 24 in vier Luftkanäle 25 unterteilt, wovon jeder mit einer anderen Zelle 7 in Verbindung steht.
Jeder dieser Luftkanäle 25 ist durch ein Loch 26 mit einem nach der Zelle 7 hin offenen Hohlraum 27 der Widerlager 2 verbunden. Die Lüftung arbeitet mit Über und Unterdruck. Durch das eine Widerlager 2 einer Zelle 7 strömt Frischluft mit Überdruck in die Zelle ein und aus dem gegenüberliegenden Widerlager 2 durch einen Kamin der entsprechenden Stütze 18 mit Unterdruck aus. In der Böschungsfläche 28 (Fig. 10) unter den Widerlagern 2 liegt das Korn locker und die Luft verbreitet sich von da aus gleichmässig über den ganzen Inhalt einer Partialhöhe 3 analog der Luft hinter dem Gitterrost für Druckausgleich in aerodynamischein Versuchsanlagen. Für einwandfreie Belüfitung darf aber die Partialhöhe 3 nicht wesentlich grösser sein als die Breite der Zelle 7.
Es ist von Vorteil, die Frischluft nicht stets von der gleichen Seite in die Zelle einströmen zu lassen, da sonst das Getreide dort allenfalls überbelüftet, also mit Sauerstoff übersättigt werden könnte, was unter Umständen ein Austreiben des Wurzel- und Blattkeimes der Körner zur Folge haben könnte, während auf der Austrittsseite das Korn wegen der Anreicherung der Luft mit Feuchtigkeit, Wärme und Kohlensäure Schaden erleiden könnte. Um dies zu verhindern, kann eine nicht dargestellte Vorrichtung vorgesehen sein, mittels welcher die Richtung des Luftstromes automatisch oder von Hand abwechselnd umgekehrt werden kann. Die Porosität der Ziegelsteine oder der Platten 17, dank welcher dauernd Feuchtigkeit und Kohlensäure nach aussen entweichen können, entlastet die Belüftungsvorrichtung erheblich, im Gegensatz zum Beton, der den Siloinhalt hermetisch abschliesst.
Bei den stützenlosen Ausführungsformen nach Fig.
4 bis 7 kann eine Belüftungsanlage gleichwohl vorgesehen werden, wenn man an den Stellen, wo Zellen zusammenstossen, Kainine, z. B. amls Ton-Kaminsteinen, vorsieht und im weiteren die gleiche Anordnung trifft wie in den Fig. 9 und 10.
Der erfindungsgemässe Silo kann auch nur eine einzige, durch Widerlager in der Höhe unterteilte Zelle aufweisen.