Die vorliegende Diplomarbeit beinhaltet den statischen Nachweis eines Aschebunkers
mit Hilfe des FEM-Programms R-FEM der Firma Dlubal nach DIN 18800.
Der Aschebunker besteht im Wesentlichen aus den Bestandteilen Mantelfläche,
Horizontal- und Vertikalsteifen und hat eine Schaftlänge von 9.6 m, eine Schaftbreite
von 8.5 m und eine Höhe von 11,0 m. Die Mantelfläche hat eine konstante Dicke von
t= 16 mm. Der Behälter hat ein Volumen von 614 m³ und einen theoretischen
Füllungsvolumen von 475 m³. Die gesamte Tragkonstruktion soll aus S235 JR (St 37-2) hergestellt werden. „Bei RFEM handelt es sich um ein Programm, mit dem räumliche Schalentragwerke
berechnet werden können. Das heißt, dass Platten, Scheiben, Rotationskörper und
auch frei geformte Flächen berechnet werden können. Zusätzlich ist es möglich,
Stabelemente zu integrieren. RFEM arbeitet also mit 2D und 1D-Elementen.
Mit RFEM können kombinierte Strukturen aus 2-D und 1-D-Elementen berechnet
werden. Für die Stabelemente wird angenommen, dass der Querschnitt bei der
Verformung eben bleibt. Zum Modellieren von Balken, Fachwerkstäben, Rippen, Seilen
und starren Kopplungen werden 1D-Stabelemente eingesetzt. Ein 1-D-Stabelement hat
insgesamt 12 Freiheitsgrade, jeweils 6 am Anfang (x=0) und am Ende (x=L) des
Elementes. Dabei handelt es sich um die Verschiebungen (u,v,w) und die
Verdrehungen (φx, φy, φz). Zug, Druck und Torsion werden bei der linearen Berechnung
als lineare Funktionen der Stabachse x ausgedrückt, unabhängig von der Biegung und
Querkraft. Diese werden angenähert durch ein Polynom 3. Ordnung in x, einschließlich
des Einflusses der Schubbeanspruchungen, die aus den Querkräften Qy und Qz
resultieren. Die Steifigkeitsmatrix KL(12, 12) beschreibt das lineare Verhalten der 1DElemente.
Die gegenseitige Interaktion zwischen Normalkraft und Biegung bei
geometrisch nichtlinearen Problemen wird in der Steifigkeitsmatrix KNL(12, 12)
ausgedrückt.
Als 2D-Elemente werden Viereckelemente verwendet. Diese werden in vier
dreiecksförmige Subelemente zerlegt. Dort wo es notwendig ist, werden vom
Netzgenerierer Dreieckselemente eingefügt. Diese werden auch in die gleichen
Subelemente zerlegt. [...]
Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)
- STATIK
- 1. Projektbeschreibung
- 2. Beschreibung des verwendeten Programms
- 3. Struktur / Berechnungsparameter / FE-Netz
- 3.1 Darstellung der Struktur
- 3.2 Berechnungsparameter und Darstellung des FE-Netzes
- 4. Material und Grenzspannungen
- 5. Belastung (charakteristische Einwirkungen)
- 5.1 Eigengewicht
- 5.2 Schüttgut nach DIN 1055 T6
- 5.2.1 Benennung und Formelzeichen
- 5.2.2 Anhaltswerte für Schüttgut
- 5.2.3 Füll- und Entleerungslasten im Zellenschaft
- 5.2.4 Tabellarische Zusammenstellung der Füll- und Entleerungslasten
- 5.2.5 Lasten im Trichterbereich
- 5.2.6 Darstellung der maßgebenden Silolasten
- 5.3 Windlasten nach DIN 1055-4
- 5.4 Schneelast nach DIN 1055-5
- 6. Bemessungseinwirkungen-Lastfälle-und Lastfallkombinationen
- 7. Vergleich der Auflagerkraft mit der resultierenden Kraft aus Silogut
- 8. Tragsicherheitsnachweis der Flächentragwerke nach DIN 18800
- 8.1 Spannungsnachweis der Flächentragwerke
- 8.2 Stabilitätsnachweis/Beulnachweis/Beulfigur
- 9. Tragsicherheitsnachweis der Horizontalsteifen nach DIN 18800
- 10. Tragsicherheitsnachweis der Vertikalsteifen nach DIN 18800
- 11. Literatur und Normenverzeichnis
- Anlage
- 12. Eingabedaten / Struktur
- Querschnitte
- Exzentrizitäten
- Linienlager
- Stabgelenke
- Flächen
- FE-Netzverdichtung
- Stäbe
- Grafische Darstellung der Struktur
- 13. Belastung
- Lastfälle
- Lastfallgruppen
- Lastfallkombinationen
- Grafische Darstellung der Lastfälle
- 14. Auflagerkräfte / Schnittgrössen
- Auflagerkräfte
- Grafische Darstellung der Schnittgrössen bei Flächen (exemplarisch)
- Grafische Darstellung der Schnittgrössen bei Stäben
- 15. Spannungsanalyse aus RF-Stahl für Flächen & Stäbe
- Angaben zu Flächen und Stäben
- Grafische Darstellung der Spannungen bei Flächen
- Grafische Darstellung der Spannungen bei Stäben
- 16. Ergebnisse aus RF-Stabil
- 17. Querschnittswerte
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)
Die Diplomarbeit zielt darauf ab, den statischen Nachweis eines Aschebunkers mit Hilfe des FEM-Programms R-FEM der Firma Dlubal nach DIN 18800 zu erbringen. Die Arbeit behandelt die Bemessung eines Stahlsilos, das aus Mantelfläche, Horizontal- und Vertikalsteifen besteht. Der Fokus liegt auf der Analyse der Belastung, der Berechnung der Spannungen und der Sicherstellung der Tragfähigkeit der Konstruktion.
- Bemessung eines Stahlsilos nach DIN 18800
- Anwenden des FE-Programms R-FEM
- Analyse der Belastungen durch Eigengewicht, Schüttgut, Wind und Schnee
- Berechnung der Spannungen in den Flächentragwerken, Horizontalsteifen und Vertikalsteifen
- Nachweis der Tragsicherheit der Konstruktion
Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)
Kapitel 1 stellt das Projekt des Aschebunkers vor und beschreibt die geometrischen Eigenschaften und die Materialien. Kapitel 2 erläutert die Funktionsweise des FE-Programms R-FEM, welches für die Berechnung der Struktur verwendet wird. Kapitel 3 beschreibt die Struktur des Bunkers, die Berechnungsparameter und die Darstellung des FE-Netzes. Kapitel 4 behandelt die Materialeigenschaften und die Grenzspannungen. In Kapitel 5 werden die verschiedenen Belastungen, wie Eigengewicht, Schüttgut, Wind und Schnee, detailliert betrachtet. Kapitel 6 befasst sich mit den Lastfällen und den daraus resultierenden Lastfallkombinationen. Kapitel 7 vergleicht die Auflagerkräfte mit den resultierenden Kräften aus dem Silogut. Die Kapitel 8-10 behandeln die Tragfähigkeitsnachweise der verschiedenen Konstruktionselemente, wie Flächentragwerke, Horizontalsteifen und Vertikalsteifen. Die Anlage beinhaltet zusätzliche Informationen zu den Eingabedaten, den Lastfällen, den Auflagerkräften, den Schnittgrössen und den Spannungen.
Schlüsselwörter (Keywords)
Stahlsilo, Bemessung, FE-Programm, R-FEM, DIN 18800, Aschebunker, Tragfähigkeit, Spannungsanalyse, Lastfälle, Konstruktionselemente
- Quote paper
- Murat Akkoc (Author), 2004, Bemessung eines Aschebunkers bzw. Stahlsilos mit Hilfe des FEM-Programms R-FEM der Firma Dlubal nach DIN 18800, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/25616
