Diskreetisti tuettujen siilojen tuenta-alueen konseptisuunnittelu

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää kolmeen eri tarkoitukseen valmistetulle diskreetisti tuetulle siilolle tuenta-alueen suunnittelu konseptit. Ensimmäinen tutkittava siilon malli oli kuormaluokkaan 2 kuuluva nelipiste tukinen siilo, joka voidaan perustaa omille jaloilleen tai sekundäärisesti ympäröivän teräsrakenteen päälle. Toinen rakenne oli kuormaluokkaan 2 kuuluva kahdeksanpiste tukinen siilo, joka perustetaan omille jaloilleen, joka tukeutuu maassa neljästä pisteestä. Tämä aiheuttaa vinoja kuormituksia tuentaan ja siilon vaippaan. Kolmas tarkasteltu siilo oli tuettu kuudella jalalla ja kuului kokonsa puolesta kuormaluokkaan 1. Sen tuennan konsepti piti olla mahdollisimman yksinkertainen ja halpa valmistaa, sekä siilon täytyi mahtua kokonaisena eurotrailerille. Työn toisena tavoitteena oli selvittää, että millainen ero on SFS-EN 1993-1-6 ja SFS-EN 1993-4-1 antamien käyttöasteiden välillä, sekä kuinka FEM-analyysiä tulee käyttää kyseisten standardien yhteydessä, kun siilo on tuettu diskreetisti.

Tässä diplomityössä onnistuttiin löytämään sopiva tuennan konsepti kaikille kolmelle edellä luetelluille siilon malleille. Työssä vertailtiin palkkimaisten tukien ja erilaisten riparatkaisujen eroja, sekä helman käytön vaikutusta kuoressa vaikuttavaan jännitysjakaumaan. Työn aikana huomattiin, että levitetty tuennan konsepti jakoi diskreetin tuen aiheuttaman paikallisen jännityksen suuremmalle pinta-alalle kuin kapean tuen konsepti ja kuoressa vaikuttava jännityskeskittymä oli näin ollen matalampi. Selkeää etua huomattiin myös saavutettavan, jos tuennan konseptia jatkettiin kuoren suuntaisesti ylöspäin. Työssä onnistuttiin myös tunnistamaan sopiva laskentamenetelmä ja tehtiin johtopäätökset FEM-tulosten käytettävyydestä standardien kanssa.

The aim of this master’s thesis was to investigate the concepts of a support area for three different discretely supported silos designed for three distinct purposes. The first silo model under investigation was a four-point supported silo belonging to Action Assessment Class (AAC) 2, which can be founded on its own support legs or secondarily on the surrounding steel structure. The second structure was an eight-supported silo also belonging to AAC 2, supported on its own legs but founded at four points on the foundation. This leads to inclined loads on the supports and the silo wall. The third silo was supported by six columns and belonged, in terms of its size, to AAC 1. Its support concept was intended to be as simple and cost-effective as possible, and the silo had to fit onto a eurotrailer. Secondly, the aim of this work was to find out the difference between the utilization rates given by SFS-EN 1993-1-6 and SFS-EN 1993-4-1, as well as how FEM-analysis should be utilized in the context of these standards when the silo is discretely supported.

In this master’s thesis, a suitable support concept was found for all three silo models listed above. The study compared the difference between beam-like supports and various rib solutions, as well as the effect of skirt usage on the stress distribution in the shell. During the work it was found that the spread support concept distributed the local stress caused by discrete support over a larger area than the narrow support concept, and the stress concentration in the shell was thus lower. A clear advantage was also observed if the support concept was extended vertically along the shell. The thesis also succeeded in identifying an appropriate calculation method and consistency of the usability of the FEM results with the standards.