Sementtisiilon lujuuslaskenta

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantajana oli Insinööritoimisto Comatec Oy. Comatec on noin 400 työntekijän insinööritoimisto, joka toimii pääasiassa Suomessa. Työn tarkoituksena oli selvittää, että kattaako siilo standardissa EN 1993-4-1 (Eurocode 3 – Design of steel structures – Part 4-1: Silos) asetetut vaatimukset.

Työ voitiin rajata neljään vaiheeseen. Ensiksi laskettiin lujuuslaskennassa käytetyt kuormat eri standardien antamien ohjeiden avulla. Kuormitustapauksia oli neljä eli sisällöstä syntyvät painekuormat, rakenteen omasta massasta syntyvät kuormat, tuuli-kuomat ja maanjäristyskuormat. Toisessa vaiheessa rakenteesta oleva 3D-malli yksinkertaistettiin, eli mallista poistettiin kaikki lujuuslaskennan kannalta epäolennainen Spaceclaim-ohjelmalla. Samalla ohjelmalla rakenteesta tehtiin laskennan kannalta kevyempi keskipintamalli. Kolmas vaihe oli rakenteen lujuusopillinen analysointi ANSYS-ohjelmalla. ANSYS-ohjelman ratkaisu perustuu elementtimenetelmään (FEM). Neljännessä vaiheessa laskennasta saatuja tuloksia analysoitiin ja tehtiin niiden avulla esim. väsymistarkasteluja.

Lujuuslaskennan perusteella rakenne voitiin hyväksyä, eli rakenne kattoi standardeissa sille asetetut lujuusvaatimukset. Työn haasteena oli eri standardien tarkka tulkitseminen, jotta rakenne olisi varmasti myös viranomaiskelpoinen.

The client of the thesis was Insinööritoimisto Comatec Ltd. Comatec is an engineering office and it has about 400 workers. Company works mainly in Finland. The purpose of the thesis was to ensure that the silo structure will satisfy the given standards in standard EN 1993-4-1 (Eurocode 3 – Design of steel structures – Part 4-1: Silos).

There were four separate steps in this thesis. First step was to calculate loads that will be used in strength evaluations. Loads were calculated by using orders given in different standards. There were four kinds of loads: pressure loads caused by the stored cement, loads caused by the structures self-weight, wind loads and loads caused by an earth-quake. Second step was to clean the given 3D-model with Spaceclaim-program from all unnecessary things that does not affect the strength evaluation. Midsurface model were made from the solid model with Spaceclaim-program to reduce calculation time. Third step was to make structure’s strength evaluation with ANSYS-program. ANSYS uses finite element method (FEM) to solve the given problem. Fourth step was to analyze the given results and make for example fatigue calculations.

On the basis of the strength evaluation the silo structure will satisfy the given standards. Biggest challenge in this thesis was to read all the standards very carefully so that the structure would also be approved by the local authority.