Preisträger 2018

Kurzfassung

Silobauwerke und Tanks werden für die Lagerung von Schüttgütern und Flüssigkeiten eingesetzt. Kreiszylindrische Querschnittsformen ermöglichen es, auf Grund der rotationssymmetrischen Fülllasten, besonders dünnwandige Stahlkonstruktionen mit nur wenigen Millimetern Wanddicke herzustellen. Insbesondere im leeren oder teilweise gefüllten Zustand besteht jedoch unter Windbeanspruchung die Gefahr des Stabilitätsversagens. Neben den Winddruckkräften entstehen erhebliche Sogkräfte an den umströmten Seitenbereichen und damit eine unsymmetrische Belastung der Siloschale. Ansätze für die Winddruckverteilung bei kreisrunden Silobauwerken liefern die Windlastnorm DIN EN 1991-1 4 sowie der informative Anhang C der DIN EN 1993-4-1. In beiden Fällen gelten konstante Druckbeiwerte über die Höhe, welche die Realität jedoch nicht ausreichend wiedergeben.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden systematische und umfangreiche Druckmessungen im Windkanal an kreiszylinderförmigen Silomodellen mit unterschiedlichen Schlankheitsgraden durchgeführt. Es galt herauszufinden, welche Druckverteilungen sich in Abhängigkeit des Silodurchmessers und der damit einhergehenden Bauwerksüberströmung ergeben. Die Messergebnisse haben gezeigt, dass der Einfluss der Überströmung auf die Umfangsdruckverteilung mit zunehmendem Durchmesser ebenfalls größer wird. Dabei ergeben sich sowohl in Windrichtung, als auch an den umströmten Seitenbereichen deutlich geringere Druckbeiwerte am oberen Rand der Siloschale. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass es eine Art kritische Schlankheit gibt, für die sich besonders große Sogbeanspruchungen an den Seitenbereichen eines Zylinders ergeben. Aus den Ergebnissen wurden Vorschläge für die Optimierung der Winddruckansätze formuliert, die die komplexe Bemessungssituation ausreichend wiedergeben und dabei eine Reduzierung der Windbeanspruchung im oberen Bereich eines Silos vorsehen. Dadurch wird eine sichere und gleichzeitig realitätsnahe Bemessungssituation erreicht.