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Lastannahmen für Bauten
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DIN 1055-6 - Lasten in Silozellen

Stand 05/1987
(AllMBl 1989 S. 1048)

Design loads for buildings; loads in Silos

Charges de calcul pour structures; charges en cellules de silos

Ersatz für Ausgabe 11.64

Die Benennung "Last" wird für Kräfte verwendet, die von außen auf ein System einwirken; dies gilt auch für zusammengesetzte Wörter mit der Silbe ... "Last" (siehe DIN 1080 Teil 1).

1 Anwendungsbereich

1.1 Allgemeines

Diese Norm gilt für die Berechnung der Lasten, die aus dem Silogut auf die Silokonstruktion wirken. Die Lasten dürfen als vorwiegend ruhend betrachtet werden.

Lasten aus Staubexplosionen werden in dieser Norm nicht erfaßt. Bei Schüttgütern, die zu Staubexplosionen neigen, sind besondere Maßnahmen notwendig.

1.2 Silozellen

Diese Norm gilt für Silozellen mit lotrechten Wänden und Auslauftrichtern oder flachen Böden, wenn die größte Siloguttiefeh mindestens das 0,8fache des Durchmessersd des in die Zelle einbeschriebenen Kreises beträgt. Auch bei Silos mith/d < 0,8 ist die Norm anwendbar, wenn mehr als die Hälfte des Silogutes im Auslauftrichter lagert und die Trichterneigung α> 20° ist.

Diese Norm gilt nur für Verhältnisse von vertikaler Fülllast zur Wichte des Silogutes

p_vf/γ< 25 m

Diese Norm gilt nicht für Silozellen mit ringförmigem Querschnitt (ineinander gestellte Silos). Auch Laststeigerungen infolge örtlicher Querschnittsveränderungen und Einbauten sowie infolge von Austraghilfen werden nicht erfasst.

1.3 Silogüter

Die Silogüter sind in dieser Norm unterteilt in Schüttgüter und Gärfutter. Als Schüttgüter gelten dabei körnige und staubförmige Güter nach Tabelle 1 und vergleichbare.

Diese Norm gilt nicht für stark kohäsive Silogüter, wie z.B. manche Futtermittel und Schrote, sowie nicht für quellende Schüttgüter.

1.4 Fließprofile

Die Norm ist bei Kernfluß und Massenfluß des Schüttgutes anwendbar. Kernfluß herrscht, wenn Teilbereiche des Schüttgutes beim Entleeren in Ruhe bleiben. Massenfluß besteht, wenn beim Entleeren das gesamte Schüttgut einer Silozelle in Bewegung ist.

1.5 Silobetrieb

Die betrieblichen Voraussetzungen für die der Bemessung zugrundezulegenden Lastannahmen sind zwischen dem planenden Ingenieur und dem Betreiber abzustimmen und festzulegen.

2 Benennungen und Formelzeichen

Bild 1. Systematische Darstellung einer Silozelle mit Benennungen und Formelzeichen

	a)	Geometrische Größen:
		d	Durchmesser des einbeschriebenen Kreises
		r	Halbmesser des einbeschriebenen Kreises
		A	innere Querschnittsfläche
		u	innerer Umfang
		a	Ausmitte des Auslaufes
		t	Wanddicke
		z	Siloguttiefe
		zx	örtliche Überschüttungshöhe
		h	größte Siloguttiefe
		α	Neigung der Trichterwand
	b)	Lasten je Flächeneinheit:
		ph	Horizontallast
		pv	Vertikallast
		pn	Normallast auf schräge Flächen
		pw	Wandreibungslast
		pb	Vertikallast auf waagerechte Siloböden
		pL	Einblasüberdruck
		weitere Fußzeiger für Lasten:
		f	für Füllen
		e	für Entleeren
	c)	Sonstige Größen:
		γ	Wichte des Silogutes
		λ	Horizontallastverhältnis Ph/Pv
		μ	Wandreibungsbeiwert Pw/ph
		δ	Böschungswinkel
		β	Ungleichförmigkeitsfaktor
	Weitere Formelzeichen werden im Text erklärt.

3 Schüttgutlasten

3.1 Einflussgrößen

3.1.1 Schüttguteigenschaften

Die Rechenwerte für die Eigenschaften körniger und staubförmiger Schüttgüter sind in Tabelle 1 angegeben. Sie dürfen vereinfachend über die Siloguttiefez konstant angenommen werden.

Tabelle 1. Rechenwerte für Schüttgüter

3.1.2 Form und Größe des Zellenquerschnittes

Die Form und Größe des Zellenquerschnittes wird im allgemeinen durch das Verhältnis von Fläche zu UmfangA/u berücksichtigt.

Für den Sonderfall der Spaltzelle giltA/u =b/2 mitb nach Bild 2. Für den Sonderfall der Zwickelzelle giltA/u =d/4 mitd nach Bild 3.

Bild 2. Spaltzelle (Grundriss)

Bild 3. Zwickelzelle (Grundriss)

3.1.3 Wandreibungsbeiwert

Die Wandreibungsbeiwerteμ sind in Tabelle 1 in Abhängigkeit von der Art der Fläche, an der das Schüttgut reibt, in drei Gruppen eingeteilt. Es gilt:

μ =μ ₁ für rauhe Wände, wenn die Reibung im wesentlichen innerhalb des Schüttgutes stattfindet (z.B. bei waagerecht gespannten Well- und Faltblechwänden),

μ =μ₂ für mittelglatte Wände (z.B. Beton, Putz, Holz, Stahlbleche mit Nieten und Schrauben),

μ =μ₃ für glatte Wände (z.B. Stahl- und Aluminiumbleche geschweißt oder gefalzt, Kunststoffe und beschichtete Flächen).

Das Glätten der Wände durch Fett, Wachs oder Öl organischer Schüttgüter ist in Tabelle 1 berücksichtigt.

3.2 Fülllasten im Zellenschaft

Für das Füllen der Silozelle sind im Zellenschaft folgende Lasten je Flächeneinheit in Rechnung zu stellen:

wobei der Quotient die Last jeweils in endlicher Siloguttiefe angibt und

die Zunahme der Last mit der Siloguttiefe berücksichtigt.

Die von der eingeebneten Silogutoberfläche bis zur Siloguttiefez summierte Wandreibungslast beträgt:

3.3 Entleerungslasten im Zellenschaft

3.3.1 Allgemeines

Für das Entleeren der Silozelle sind im Zellenschaft gleichförmige Lasten nach Abschnitt 3.3.2 und ungleichförmige Lasten nach Abschnitt 3.3.3 in Rechnung zu stellen. Ist ein Silo gezielt für Massenfluss ausgelegt, kann auf die Berücksichtigung der ungleichförmigen Lasten nach Abschnitt 3.3.3 verzichtet werden, jedoch sind Lastspitzen nach Abschnitt 3.6 zu berücksichtigen.

3.3.2 Gleichförmige Lasten

Die gleichförmigen Lasten betragen je Flächeneinheit:

Der Faktor 1,1 gilt auch für die summierte WandreibungslastP_we. Der Entleerungslastfaktore_h ist Tabelle 1 zu entnehmen. Für Silozellen mith/d > 5,0 *μ sind beide Faktoren voll anzusetzen, für Silozellen mith/d < 2,5 *μ dürfen sie gleich 1,0 gesetzt werden. Dazwischen darf geradlinig interpoliert werden.

3.3.3 Ungleichförmige Lasten

3.3.3.1 Allgemeines

Beim Entleeren können ungleichförmige Lasten aus dem Schüttgut auftreten, die bei der Horizontallast zusätzlich zur gleichförmigen Lastp_he wie folgt zu berücksichtigen sind:

Bei Silos mit Kreisquerschnitt ist eine horizontale Teilflächenlast nach Abschnitt 3.3.3.2 anzusetzen. Besitzen die Silos am Kopf- und Fußende eine horizontale Aussteifung und Wände mit ausreichender Querverteilung der Last, so darf statt des zusätzlichen Ansatzes einer Teilflächenlast eine Erhöhung der gleichförmigen Horizontallast nach Abschnitt 3.3.3.3 erfolgen.

Bei Silos mitn-Eckquerschnitt ist stets nach Abschnitt 3.3.3.3 zu verfahren.

Bei Silogruppen braucht eine gegenseitige Beeinflussung der Zellen infolge der ungleichförmigen Last nicht berücksichtigt zu werden.

3.3.3.2 Ansatz einer Teilflächenlast

Auf einer quadratischen Fläche mit der Seitenlänges = 0,8A/u ist eine Teilflächenlastβ *p_he mitβ nach Abschnitt 3.3.3.4 anzusetzen. Die das Gleichgewicht haltende LastP =s² *β *p_he kann diametral entgegengesetzt angenommen werden. Es genügt, die Teilflächenlast in halber Höhe des Zellenschaftes anzusetzen und die daraus ermittelte prozentuale Steigerung der Beanspruchung über die ganze Schafthöhe beizubehalten. Eine Stützung der Silowand durch das Schüttgut (elastische Bettung) darf nicht angenommen werden.

3.3.3.3 Erhöhung der gleichförmigen Horizontallast

Wenn anstelle des Verfahrens nach Abschnitt 3.3.3.2 mit einer erhöhten gleichförmigen Lastx *p_he gerechnet werden darf bzw. zu rechnen ist, beträgt der Steigerungsfaktor

• bei Silos mit Kreisquerschnitt:

Für 70 <r/t < 100 ist zwischen den Wertenx fürr/t = 70 undr/t = 100 linear zu interpolieren.

• bei Silos mit n-Eckquerschnitt:

β ist nach Abschnitt 3.3.3.4 zu ermitteln.

Als Wanddicket gilt bei waagerecht gespannten gewellten bzw. gefalteten Wänden die Dicke einer ebenen Wand mit gleichem Flächenmoment 2. Grades (bisher: Trägheitsmoment). 3.3.3.4 Ungleichförmigkeitsfaktor b

Der Ungleichförmigkeitsfaktor beträgt

Hierin bedeuten:

β_G Schüttgutbeiwert nach Tabelle 1.

3.4 Lasten auf waagerechte Siloböden

Bei Silos mith/d> 1,5 darf die Vertikallast auf waagerechte Silobödenp_b über die Fläche als gleichmäßig verteilt angenommen werden:

anzusetzen.

Bei der Bestimmung vonp_vf ist am Zellenrandz =h und in Zellenmittez = 1,5d anzunehmen.

z^x bedeutet die tatsächliche örtliche Überschüttungshöhe nach Bild 1.

3.5 Lasten in Auslauftrichtern

3.5.1 Allgemeines

Die Lasten in Auslauftrichtern setzen sich zusammen aus den Anteilen für das im Trichter und das über dem Trichter liegende Schüttgut nach Abschnitt 3.5.2 bzw. Abschnitt 3.5.3.

Die Formeln sind aufgrund von Versuchsergebnissen ohne Berücksichtigung von Gleichgewichtsbedingungen empirisch entwickelt. Sie gelten für Trichterneigungen α > 20°. Bei Neigungen α < 20° ist die Vertikallast auf den waagerechten Silobodenp_b nach Abschnitt 3.4 anzusetzen.

Die Anschlusskräfte des Trichters sind aus den Gleichgewichtsbedingungen herzuleiten. Bei der Last aus der Trichterüberschüttung ist der Faktorc_b zu berücksichtigen.

3.5.2 Lasten aus der Trichterfüllung

Die Lasten aus dem im Trichter liegenden Schüttgut sind nach Bild 4 zu bestimmen. Die Formeln (16) und (17) gelten sowohl für die ebene Trichterfüllung als auch für einen Schüttgutkegel mit gleichem Volumen.

3.5.3 Lasten aus der Trichterüberschüttung

Die Lasten aus dem über dem Trichter liegenden Schüttgut sind nach Bild 5 zu bestimmen (mitp_hf nach Abschnitt 3.2 undp_vf *c_b =p_b nach Abschnitt 3.4 in Zellenmitte).

3.6 Zusätzliche Lasten am Übergang vom Zellenschaft zum Trichter

Bei Massenflußsilos treten beim Entleeren am Übergang vom Zellenschaft zum Auslauftrichter Lastspitzen auf, die ein Mehrfaches der Lastenp_he nach Abschnitt 3.3.2 undp_n0 nach Abschnitt 3.5.3 betragen und nach Bild 6 abgeschätzt werden können. Die Lastp_s wirkt zusätzlich zu den Lastenp_he undp_n0.

Bild 4. Lasten aus der Trichterfüllung

Bild 5. Lasten aus der Trichterüberschüttung

Bild 6. Lastspitzen bei Massenflusssilos

3.7 Lasten aus dem Einblasen von Druckluft

3.7.1 Lufteinblasen zum Trocknen von körnigem Schüttgut

Der Einblasüberdruckp_L darf von der Einblasstelle bis zur Schüttgutoberfläche linear auf Null abgemindert werden. Dieser Druck ist den Silolastenp_hf undp_b zu überlagern.

3.7.2 Kontinuierliches Lufteinblasen als Entleerungshilfe bei staubförmigem Schüttgut

Der Einblasüberdruckp_L darf von der Einblasstelle bis zur Höhe

linear auf Null abgemindert werden. Dieser Druck ist den Silolastenp_he undp_b gegenüberzustellen. Der größere Wert ist maßgebend.

3.7.3 Lufteinblasen zum Homogenisieren von staubförmigem Schüttgut

Das Staub-Luft-Gemisch ist als Flüssigkeit mit der Wichte 0,6 *γ anzusehen.

3.8 Lasten aus schnellem Füllen und Entleeren

Beim schnellen Füllen staubförmiger Schüttgüter können im oberen Bereich von Silos mit kleinemA/u größere Lasten auftreten als nach Abschnitt 3.3. Auf eine Berücksichtigung dieser Lasten kann verzichtet werden, wennA/u > 1,0 m und der Anstieg des Füllstandes kleiner als 10 m/h ist.

Beim schnellen Entleeren von Schüttgütern kann bei geschlossenem Silo ein Unterdruck entstehen, der zu berücksichtigen ist.

4 Gärtutterlasten

Für Gärfutter gelten andere physikalische Gesetze als für Schüttgüter. Das einzulagernde Füllgut ist nach Tabelle 2 einzustufen, dort sind auch die Rechenwerte für die Last angegeben. Es wird nicht zwischen Füllen und Entleeren unterschieden.

Bei Feuchtgetreide sind die Lasten sowohl für Gärfutter nach Tabelle 2 als auch für Schüttgut nach Abschnitt 3 zu ermitteln. Die ungünstigeren Werte sind maßgebend.

Bei pumpfähigem Gärfutter sind die Lasten nach Tabelle 2, Klasse 3, zu ermitteln.

Voraussetzung für die Anwendung der Tabelle 2 ist bei den Klassen 1 und 2 ein Saftauslauf, der verhindert, dass die Flüssigkeit im Silo mehr als 1 m hoch steht, ferner eine deutlich sichtbare und dauerhafte Beschriftung des Silos, aus der die Klasse hervorgeht, für die er bestimmt ist. Bei Gärfuttersilos der Klassen 1 und 2 muss aus der Beschriftung außerdem hervorgehen, dass der Silo mit Füllgut, das um eine Klasse höher einzustufen ist, nur zur Hälfte gefüllt werden darf.

Für die beim Entleeren wirkenden negativen Wandreibungslasten (Entspannung des Futterstockes bei Obenentnahme) ist zur Bemessung der Verankerung leichter Silos eine Last von 4 kN/m Umfang in Ansatz zu bringen.

Tabelle 2. Rechenwerte für Gärfutter

5 Knick- und Beullasten

Dünne Silowände und Wandaussteifungen werden auf Knicken und Beulen beansprucht. Dazu tragen Wandreibungslasten aus dem Silogut, ständige Lasten, Verkehrslasten, Unterdruck, Windlasten und andere bei.

Bei Schüttgutsilos ist die summierte WandreibungslastP_we für die Knick- und Beulnachweise um 10 % zu erhöhen. Die aussteifende Wirkung einer gleichzeitig auftretenden Horizontallast darf mitc *p_hf in Ansatz gebracht werden.

Für den Faktor c gilt:

Bei Kernflusssilos ist füra/r mindestens der Wert 1/3 einzusetzen.

In Gärfuttersilos können bei Untenentnahme bis zur Höheh -z =d/2 < 2 m über dem Behälterboden Hohlräume entstehen, so dass die aussteifende Wirkung in diesem Bereich entfällt.

Eine Erhöhung der Wandreibungslast für die Knick- und Beulnachweise ist bei Gärfuttersilos nicht erforderlich.

6 Temperatureinflüsse

Temperatureinflüsse sind gegebenenfalls zu berücksichtigen. Es kann sich als notwendig erweisen, auch Temperaturen warm eingefüllter oder nachträglich sich erwärmender Silogüter in Betracht zu ziehen.

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DIN 1055 Teil 6: 11.64

Änderungen

Gegenüber der Ausgabe November 1964 wurden folgende Änderungen vorgenommen:

1. Die Norm wurde unter Berücksichtigung neuerer Erkenntnisse vollständig überarbeitet und insgesamt neu gegliedert.
2. Für eine Reihe von körnigen und staubförmigen Schüttgütern wurden Rechenwerte aufgenommen, mit denen die Eigenschaften dieser Schüttgüter zur Bestimmung der Lasten hinreichend genau beschrieben sind.
3. Aufgrund neuer Erfahrungswerte wurde das Lastniveau für einige Silogüter angehoben. Den Ergänzenden Bestimmungen zu DIN 1055 Teil 6 (November 1964) vom Mai 1977 wurde dabei Rechnung getragen.
4. Zur Vereinfachung der Berechnung der Silolasten wurden nur Fülllastkurven (nach Janssen) in Ansatz gebracht und die Entleerungslastkurven mit Hilfe von Faktoren aus diesen abgeleitet (früher separate Lastkurven für Füllen und Entleeren).
5. Der Einfluß der verschiedenen Fließprofile (Kernfluss und Massenfluss) wurde in die Ermittlung der Entleerungslasten einbezogen.
6. Zur Erfassung der Ungleichförmigkeit der Entleerungslasten wurden zwei alternative Verfahren aufgenommen: Zusätzlich zum gleichförmigen Lastanteil wird eine Teilflächenlast in Ansatz gebracht oder es wird mit einer Erhöhung des gleichförmigen Lastanteils gearbeitet. In beiden Fällen wurde die Abhängigkeit des "Ungleichförmigkeitszuschlags" von der Schlankheit und Steifigkeit der Silozelle, der Ausmitte des Auslaufs und dem Fließverhalten des Schüttgutes berücksichtigt.
7. Ein Verfahren zur Abschätzung der Lastspitzen am Übergang vom Zellenschaft zum Auslauftrichter bei Massenflusssilos wurde aufgenommen.
8. Für die Ermittlung der Lasten auf waagerechten Siloböden und in Auslauftrichtern wurden Berechnungsformeln angegeben.

Erläuterungen

Erläuterungen zu dieser Norm werden im Beiblatt 1 zu DIN 1055 Teil 6 gegeben, das gleichzeitig mit dieser Norm veröffentlicht worden ist.

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B 65 D 88/26

E 04 H 7/00

ENDE