Analyse der statischen und thermischen Einwirkungen in einer Stahlbeton-Silosbatterie

Ziel dieser Masterarbeit war die Analyse des Einflusses statischer und thermischer Einwirkungen auf das Tragverhalten einer quaderförmigen Stahlbeton-Silobatterie zur Lagerung von heißem Zementklinker. Der Fokus der Arbeit lag auf der Bestimmung des Einflusses des Schüttgutdrucks, der Klinkertemperatur, der jahreszeitlichen Bedingungen und der Wanddicke auf die Schnittgrößen in der Konstruktion.

Stahlbetonsilo

Die untersuchte Konstruktion bestand aus einer sechskammerigen Stahlbeton-Silobatterie. Es wurden drei Wanddicken betrachtet: 0,25 m, 0,30 m und 0,35 m. Zwei Klinkertemperaturen wurden angenommen: 80°C und 100°C. Die Analyse umfasste zudem sommerliche und winterliche Bedingungen, vollständige sowie teilweise Befüllung der Silokammern und Fälle mit und ohne wandnahe Dämpfungsschicht.

Im planerischen Teil wurde unter Verwendung einer parametrischen Bemessungsumgebung (Rhino/Grasshopper) ein Algorithmus zur Formfindung implementiert, basierend auf der Methode der dynamischen Relaxation. Dies ermöglichte die optimale Formgebung der anfänglichen Bogengeometrie des Dachriegels in enger Korrelation mit dem Verlauf der Stützlinie aus Eigenlasten, wodurch Biegemomente darin minimiert und der vorherrschende Spannungszustand auf reinen Druck reduziert wurden.

Die Schnittgrößen wurden mithilfe eines numerischen Modells, erstellt im Programm RFEM unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode, ermittelt. Das Modell ermöglichte die Berücksichtigung des räumlichen Tragverhaltens der Silobatterie, einschließlich der Interaktion benachbarter Kammern, gemeinsamer Wände, Ecken, der Abdeckplatte und des Trichters. Ausgewählte Ergebnisse wurden zusätzlich durch analytische Berechnungen verifiziert.