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12. Juni 2017

Lasten auf Silotrichter nach DIN EN 1991-4

Im diesem Beitrag wurden die Einwirkungen auf Silos nach DIN EN 1991-4 dargestellt. Am Beispiel eines freistehenden zylindrischen Silos mit einem konischen Trichter für Zement werden die Fülllasten auf den Trichter berechnet.

System und Bauteilmaße

Das System ist in Bild 1 dargestellt.

Maßgebliche Kennwerte für die unterschiedlichen Lastansätze

Die zu verwendenden Extremwerte der Schüttgutkennwerte sind für die maximalen Trichterlasten im Füllzustand in nachstehender Tabelle angegeben.

Physikalische Kennwerte

Die Lasten auf die Wände von Silotrichtern sind gemäß DIN EN 1991-4 [1], 6.1.1(2) unter Berücksichtigung der Neigung der Trichterwände entsprechend der folgenden Einteilung zu ermitteln:

  • Von einem ebenen Boden ist auszugehen, wenn der Neigungswinkel des Bodens gegenüber der Horizontalen α weniger als 5° beträgt.
  • Von einem flach geneigten Trichter ist auszugehen, wenn die beiden anderen angeführten Fälle nicht zutreffen.
  • Ein steiler Trichter liegt vor, wenn folgendes Kriterium erfüllt ist:
  • Der Trichter ist als flach einzustufen.

    Fülllasten

    Charakteristische Tiefe zo nach der Theorie nach Janssen


    Vertikaler Abstand ho
    Der vertikale Abstand ho zwischen der äquivalenten Schüttgutoberfläche und der höchstgelegenen Kontaktstelle vom gespeicherten Schüttgut mit der Wand ist bei einem symmetrisch gefüllten kreisförmigen Silo anzunehmen mit:


    Parameter n


    Koordinate z
    z = hc = 8,00 m 6.1.2(2)

    Vertikallast pvf


    Bodenlastvergrößerungsfaktor Cb
    Cb = 1,0 (6.3)
    Der Bodenlastvergrößerungsfaktor Cb ist bei Silos der Anforderungsklasse 2 unter der Voraussetzung angesetzt worden, dass das gelagerte Schüttgut keine Tendenz zu dynamischem Verhalten aufweist.

    Mittlere Vertikallasten am Trichterübergang
    pvtf = Cb · pvf (6.2)
    pvtf = 1,0 · 69,27 = 69,27 kN/m2

    Mobilisierte Reibung
    In einem flach geneigten Trichter ist die Wandreibung nicht voll mobilisiert. Der mobilisierte oder effektive Wandreibungskoeffizient sollte angesetzt werden als:


    Parameter n
    n = S · (1 - b) · μheff · cot β (6.28)
    S = 2 (6.9)
    n = 2 · (1 - 0,2) · 0,33 · cot 39,8° = 0,634

    Parameter Ff


    Parameter n
    n = S · (Ff · μheff · cot β + F) - 2 (6.8)
    n = 2 · (0,943 · 0,33 · cot 39,8° + 0,943) - 2 = 0,634

    Lasten senkrecht auf die Trichterwände
    pnf(x) = Ff · pv(x) (6.29)


    pnf(0,00) = 0,00 kN/m2
    pnf(1,00) = 52,97 kN/m2
    pnf(2,00) = 63,72 kN/m2
    pnf(3,00) = 65,33 kN/m2

    Diese Last kann in RFEM als freie veränderliche Last eingegeben werden. Die Lasteingabe kann dem Bild 3 entnommen werden.

    Reibungslasten im Trichter
    ptf(x) = μheff · Ff · pv(x) (6.30)
    ptf(0,00) = 0,00 kN/m2
    ptf(1,00) = 0,33 · 52,97 = 17,48 kN/m2
    ptf(2,00) = 0,33 · 63,72 = 21,03 kN/m2
    ptf(3,00) = 0,33 · 65,33 = 21,56 kN/m2

    Diese Last kann in RFEM als freie veränderliche Last eingegeben werden. Die Lasteingabe kann dem Bild 4 entnommen werden.

    Literatur

    [1] Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 4: Einwirkungen auf Silos und Flüssigkeitsbehälter; EN 1991-4:2010-12

    Autor

    Frau von Bloh bietet im Kundensupport Hilfestellung für unsere Anwender und ist zudem für die Entwicklung des Programms RSECTION sowie für den Stahl- und Aluminiumbau zuständig.

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