Bemessung eines Aschebunkers bzw. Stahlsilos mit Hilfe des FEM-Programms R-FEM der Firma Dlubal nach DIN 18800 (PDF)

Diplomarbeit aus dem Jahr 2004 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Bauingenieurwesen, Note: 1,3, Hochschule Bochum (Institut für Digitale Methoden), Sprache: Deutsch, Abstract: 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 (fx, fy, fz). 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. [...]