Beräkningsunderlag för hållfasthetsdimensionering av väggar till plansilor för ensilage

Sammanfattning av slutrapport
Projektet syftade till att ta fram underlag för exaktare hållfasthetsdimensionering av plansiloväggar. Målet var att bestämma förekommande pressvattennivå i ett antal ensilagesilor för att avgöra vilka nivåer som är realistiska att ta hänsyn till vid dimensioneringen av väggen. Undersökningen genomfördes i 24 silor på 8 gårdar under första- till fjärdeskörd 2010 och 2011. Mätningar gjordes i ett antal slitsade, vertikala stålrör utplacerades längs siloväggarna. Det tycks vara rimligt att som riktvärde vid dimensionering räkna med att pressvattennivån ligger på ca 60 % av plansilohöjden. En jämförelse mellan detta värde och tidigare praxis visar att antagen pressvattenivå för 3-4 m silor inte skiljer sig i nämnvärt. Däremot blir den antagna maximala pressvattennivån vid större silohöjder lägre med det nu föreslagna riktvärdet. Detta skulle i så fall kunna resultera i att silotillverkarna kan dimensionera högre silor för lägre laster än hittills med viss kostnadsreducering som följd.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Syfte
Investeringarna i plansilor för ensilage inom det svenska jordbruket har mer än fördubblats den senaste 10-årsperioden. För närvarande finns det inga gällande svenska anvisningar för hållfasthetsdimensioneringen av väggarna i plansilor. Dimensioneringen görs med ledning av tidigare utfärdade regler. Dessa var framtagna att tillämpas för silor med väggar upp till ca 3 m. Väggarna dimensioneras hållfasthetsmässigt huvudsakligen med hänsyn till de horisontalkrafter som uppkommer från ensilaget i samband med inläggning och förvaring. Dessutom måste de laster som packningsmaskinen ger upphov till medräknas. Vidare måste man ta hänsyn till den hydrostatiska lasten från pressvattnet. Storleken på denna senare last är helt beroende av till vilken nivå pressvatten kommer att uppstå. Detta tryck mot siloväggen blir det samma som det vattentryck man skulle få om motsvarande vattenmängd fanns i silon. Hittills har man antagit att pressvattennivån ligger 1,5 m under ensilagets ovanyta. Mycket har tytt på att anvisningarna för större vägghöjd kraftigt överskattar de laster som uppkommer av pressvattentryck, resulterande i överdimensionering, materialslöseri och ökade investeringskostnader.
Projektet har syftat till att ta fram exaktare underlag för hållfasthetsdimensioneringen av plansiloväggarna så att lantbrukarna kan få en produkt för säker lagring till ekonomiskt rimligt pris. Målet var att bestämma maximalt förekommande pressvattennivå i ett antal silor för att avgöra vilka nivåer som är realistiska att ta hänsyn till vid dimensionering av vägg och bottenplatta.

Resultat
Mätningarna genomfördes inläggningssäsongerna 2010 och 2011 på 8 gårdar i Götaland. Såväl vall- som majsensilage ingick i de 24 silor om studerades. Mycket olika förutsättningar rådde under skördeperioderna, vilket resulterade i att ts-halterna vid inläggning varierade mellan 21 och 42 % för vallensilagen samt mellan 22 och 39 % för majsensilagen. Medelvärdet på de uppmätta pressvattennivåerna låg på 0,71 m för silorna med 3 m vägghöjd och på 1,48 m för silorna med 4 m vägghöjd. Maximalt uppmätt pressvattennivå uppgick vid enstaka extremfall till 1,77 m i 3-meterssilorna och 3,12 m i 4 meterssilorna. Variationen mellan silorna var stor, vilket också speglar de skiftande skördeförhållandena. Icke oväntat kunde man se ett samband mellan ts-halt vid inläggning och uppmätt pressvattennivå i silon. I vissa fall förekom olika ts-halter skiktvis i silon vid inläggningen. Pressvattennivåerna kunde dock radikalt omfördelas mellan de olika skikten tiden efter det att inläggningen avslutats.

Metod
Mätningarna av pressvattennivån genomfördes på de 8 gårdarna under första- till fjärdeskörd de två åren. Totalt omfattade undersökningen 24 silor. Strax innan skörd placerades ett antal slitsade, vertikala stålrör ut längs silons väggar. Antalet rör varierade mellan 4 och 7 st beroende på silostorlek och inläggningsår. I samband med inläggning och därefter under en 2 veckors period registrerades pressvattennivån i rören. Detta gjordes från silons ovankant med hjälp av tumstock eller mätsticka. Samtliga försöksvärdar registrerade ensilagets vattenhalt vid respektive skörd. Inläggning och packning i de olika silorna utfördes lager för lager på traditionellt sätt med traktor alternativt lastmaskin.

Slutsatser
Pressvattennivån kan variera kraftigt mellan olika skördar på samma gård. Om olika ts-halter förekommer skiktvis vid inläggningen kan pressvattnet radikalt omfördelas inom silon. Att uttrycka maximala pressvattennivån i procent av silohöjden förefaller mer adekvat än, som hittills gjorts, ange den som ett bestämt avstånd från siloytan. Det tycks vara rimligt att som riktvärde vid dimensionering räkna med att pressvattennivån ligger på ca 60 % av plansilohöjden. Vid jämförelse mellan detta föreslag och tidigare praxis kan man konstatera att maximal pressvattenivå för 3-4 m silor inte skiljer sig i nämnvärt. Däremot blir den antagna maximala pressvattennivån, med det nu föreslagna riktvärdet, lägre vid större silohöjder. Detta skulle i så fall kunna resultera i att silotillverkarna kan dimensionera för lägre laster än hittills i högre silor med viss kostnadsreducering som följd. För att försäkra sig om att pressvattennivån inte stiger högre, och därmed orsakar motsvarande högre last mot siloväggarna, kan man använda dräneringssystem (med vattenlås) i silokonstruktionen.
Definitivt svar på hur pressvattennivån påverkar tryckbelastningen mot siloväggen kan endast erhållas med tryckmätningar vid inläggning i silor och mätningar under en tidsperiod därefter tills ensilagemassan har satt sig.