Zement Import Terminals in Stahlbauweise
Zement Import Terminals mit geschraubten Stahlsilos kommen mehr und mehr zum Einsatz. Die Vorteile liegen in der hohen Flexibilität, einer schnellen Montage und der Möglichkeit diese ggf. demontieren zu können und an einem anderen Standort wieder zu errichten. Innovative Lösungen im Bereich Konstruktion und Montage machen diese Silovariante attraktiv für Terminalbetreiber. Die Tendenz geht eindeutig zu größeren Silovolumen für geschraubte Stahlsilos mit konischem Auslauf. War die Grenze vor ca. 10 Jahren bei ca. 3.000 t Lagerkapazität werden heutzutage schon Kapazitäten von 7.000 t erreicht. Diese Tendenz birgt aber auch Gefahren und stößt an konstruktive Grenzen, die wiederum die Flexibilität solcher Anlagen einschränken. Wie sind geschraubte Siloanalgen aufgebaut, was ist bei der Konstruktion zu berücksichtigen und wo stecken die Gefahren einer solchen Siloanlage?
Dieser Blog wird Ihnen helfen, Antworten auf diese Fragen zu finden.
Auslegungshinweise und konstruktiver Aufbau
Bei einem geschraubten Stahlsilo von z.B. 5000 t Lagerkapazität variieren die Silodurchmesser zwischen 12 und 15 m, je nach Hersteller. Das Verhalten von Zement und zementähnlichen Produkten beim Lagern und im Besonderen beim Abzug muss in der Auslegung von Stahlsiloanlagen Berücksichtigung finden. Für das Handling von Zement wird vorzugsweise ein Belüftungsboden am Silokonus angeschraubt. Hierdurch wird eine Brückenbildung des Materials verhindert und Anhaftungen reduziert, die zu einem Kernfluss des Materials führen können. Der Durchmesser des Belüftungsbodens ist ca. halb so groß wie der Durchmesser des zylindrischen Teils des Silos. Hierbei entstehen beim Abzug des Materials exzentrischen Lasten die zwingend bei der Silokonstruktion berücksichtig werden müssen.
Bild von shutterstock
Die einzelnen Konstruktionslösungen unterscheiden sich u.a. in der Art der Verschraubung, der Abdichtung und der Montage. Eine effiziente Siloanlage nutzt die Schwerkraft für den Materialtransport. Deshalb werden an die Siloanlage oft die Anforderung der Unterfahrbarkeit gestellt. Diese Anforderung hat einen erheblichen Einfluss auf das Design der Unterkonstruktion und auf die Kräfteableitung der Konstruktion entweder über eine Ringauflage des zylindrischen Teils oder über das Einbringen von Vertikalsteifen. Bei einer Ringauflage des zylindrischen Teils kann die Unterkonstruktion auch in betonbauweise erfolgen. Bei den Verschraubungsvarianten für die einzelne Silobleche gibt es die Panelbauweise, eine überlappende Verschraubung sowie eine „Stoß auf Stoß“ Verschraubung. Bei der Panelbauweise sind die Panele mit zusätzlichen Versteifungen ausgeführt. Somit können solche Panele bis zu 9 m lang sein. Alle Verschraubungen sind außerhalb und parallel zur Silowand. Zwischen den Stegen, die miteinander verschraubt werden, liegen EPDM Dichtungen. Die Skizze zeigt das Detail der Verschraubung der Bleche. Kraftfluß wird über die Bleche geleitet und nicht über die Schrauben (keine Scherkräfte).
Bei allen anderen Verschraubungsvarianten, überlappende bzw. Stoß auf Stoß (siehe Skizze), muß von Innen und Außen gearbeitet werden. Hierzu sind Gerüste auch Innen zu erstellen, die Montage und auch die Wartung der Siloanalgen ist dadurch erheblich aufwendiger. Eine weitere Variante der Unterkonstruktion ist die sogenannte Standzarge. Hierbei wird er zylindrische Teil einfach weiter nach unten gezogen. Innenliegende Vertikalsteifen sind für diese Bauweise notwendig. Innovative Montagekonzepte, ein Aufbauen der Siloanlage von oben nach unten, reduzieren hierbei die Montagezeit und erhöhen die Arbeitssicherheit da weitgehend auf schwebende Lasten verzichtet werden kann.
Die Ursachen von Siloschäden
Der Einsturz eines Stahlsilos verursacht nicht nur wirtschaftliche Verluste für das Unternehmen, sondern bedeutet auch Gefahr für Leib und Leben von Arbeitern.
Geschraubte Stahlsilos sind in ihrem Aussehen ähnlich. Tatsächlich sind sie jedoch aufgrund der unterschiedlichen Konstruktion und in Abhängigkeit von den Materialien, die im Silo gelagert werden und der dadurch erzeugten Kraft, sehr unterschiedlich. Jedes Silo muss streng nach den zu lagernden Materialien ausgelegt werden, da sonst die Sicherheit nicht gewährleistet werden kann. Das fängt bei der Berücksichtigung des richtigen Schüttgewichtes an und hört bei exzentrischen Lasten beim Abzug aus dem Silo auf. Eine Siloanlage sollte zwingend nach Eurocode ausgelegt sein.
Die meisten Siloschäden sind auf eine unzureichenden Konstruktionsfestigkeit zurückzuführen sind. Viele dieser Stahlsilos wiesen sowohl bei der Zugfestigkeit in Umfangsrichtung als auch bei der vertikalen Druckfestigkeit erhebliche Mängel auf. Auch können die Qualität der verwendeten Stahle zu Bauschäden führen. Unsachgemäßer Betrieb ist eine weitere Ursache für Siloschäden. Einige Anwender haben die Belastung des Silokörpers nach dem Bau des Stahlsilos willkürlich erhöht durch das Hinzufügen von Ausrüstung auf der Silodecke oder das Hinzufügen von Übergängen und Treppen. Noch gravierender sind jedoch zusätzliche seitliche Abzüge, die das Fließverhalten im Silo verändern und zu nicht kalkulierbaren Kräften führen. Falsch ausgelegte Entstaubungseinrichtungen bzw. nicht funktionierende Über-/Unterdruckklappen und Falschluftklappen können ebenfalls zu erheblichen Siloschäden führen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, Zement Import Terminals im geschraubten Stahlsilodesign sind als Alternative zu zylindrischen Betonsilos, Flachlagerhallen oder Domesilos längst etabliert. Die Tendenz zu immer größeren Lagerkapazitäten der einzelnen Silosystemen benötigt jedoch eine enge Abstimmung zwischen dem eigentlichen Silolieferanten und den Lieferanten des Zementhandlingsystems da die Gefahr besteht, dass die Kräfte die aus dem Material , z.B. beim Abzug, auf die Silowände wirken, unterschätzt werden. Betreiber, die die Errichtung eines Terminals in geschraubter Stahlsilobauweise in Erwägung ziehen, sollten sich unbedingt von unabhängigen Fachleuten beraten lassen welches Design für welche Anforderungen die beste Lösung ist.