Abdeckungen von Behältern, Silos und Tanks

Um Behälter, Silos oder Tanks aus verschiedenen Gründen nach oben hin zu verschließen, steht eine Vielzahl von Dachkonstruktionen zur Verfügung. Die SKI Ingenieurges. mbH bietet die Möglichkeit im Bestand oder der Planung von Bauvorhaben eine Bemessung oder Begutachtung der verschiedensten Arten von Dachvarianten durchzuführen. 

Ansicht von Behältern mit unterschiedlichen Dachkonstruktionen

Zeltdach (Folienabdeckung) mit Mittelstütze

Die einfachste Form der Abdeckung von Behältern ist das Zeltdach oder auch Folienabdeckung genannt, welche mit oder ohne Mittelstütze ausgeführt werden kann. Dabei wird das Zeltdach mit an der Mittelstütze befestigten Spanngurten über den Behälterrand aufgespannt. Es dient zur Reduktion von Emissionen (Geruchsminderung) sowie der Vermeidung von Verunreinigungen der Lagerflüssigkeit (z.B. Blätter). Bei einem Zeltdach bleibt die Dachform bei Extremereignissen, wie beispielsweise extreme Schnee- oder Sturmereignisse ggf. nicht formstabil.

Ansicht eines Zeltdachs mit Mittelstütze

Doppelmembrandach (Tragluftdach) mit/ohne Mittelstütze

Doppelmembrandächer, welche auch Tragluftdächer genannt werden, kommen häufig bei Gärrestlagerbehältern von Biogasanlagen zum Einsatz. In der Regel besteht ein Doppelmembrandach aus zwei verschiedenen Membranen. Die äußere Membran wird als Wetterschutzfolie und die innere Membran als Gasspeicherfolie bezeichnet. Der zwischen den beiden Folien befindliche Hohlraum wird durch einen ein Stützluftgebläse unter Überdruck gesetzt und hält das Dach in Form. Je nach Auslegung des Stützdruckes kann es vorkommen, dass das Doppelmembrandach bei Extremereignissen, wie beispielsweise extreme Schnee- oder Sturmereignisse, ggf. nicht formstabil bleibt. In erster Linie dient ein Doppelmembrandach als Wetterschutz bzw. zur Wärmeisolation. Es gibt Ausführungen mit und ohne Mittelstütze. Bei Doppelmembrandächern mit Mittelstützen werden Gurte in radialer Richtung zwischen der Mittelstütze und dem Behälterrand gespannt. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Gasspeicherfolie, z.B. im Wartungszustand, auf dem Füllmedium ablegt.

Doppelmembrandach bei einer Biogasanlage (ohne Mittelstütze)
Spannungszustand der Wetterschutzfolie nach der Membrantheorie

Sparrendach mit Kronenring

Bei Behältern, Tanks oder Silos mit begehbaren Dächern sowie größeren Belastungen infolge von Druckzuständen, Verkehrslasten und Rührwerken kommen in der Regel Sparrendächer zum Einsatz. Im Mittelpunkt des Daches befindet sich ein Kronenring, welcher als Anschluss der zum Behälterrand verlaufenden Sparren sowie zur Aufnahme eines Rührwerks dient. Sparrendächer sind selbsttragende Dächer und Mittelstütze, welche die Dachlasten über ein Schalentragwerk in die Wandung der Kreiszylinderschale einleiten. Meist werden diese Dächer mit einer geringen Dachneigung von < 20° ausgebildet.

Ansicht eines Sparrendachs mit Rührwerk
Verfomungen des Stahlgespärredaches
Hebezustand eines Sparrendaches

Gefaltetes Dach oder Flachdach

Bei kleineren Zylinderdurchmessern ist es möglich, anstelle eines Sparrendachs ein Sparrendach zu bilden. Die aus Falzprofilen (z. B. Z-Profilen) bestehenden Sparren werden zusammen mit der Dacheindeckung hergestellt. Anschließend werden die Verbindungen miteinander verschraubt, wodurch die Anzahl der Verbindungen und Befestigungen im Vergleich zum Sparrendach reduziert wird. Falzdächer werden in der Regel aus rostfreiem Stahl hergestellt.

GfK-Segmentdach

Ist eine Behälterabdeckung mit geringem Eigengewicht und hoher Beständigkeit gegenüber chemisch aggressiven Medien gefragt, bieten sich (glas)faserverstärkte Kunststoffe als Werkstoff an. Die Dachformen reichen von Flachdächern über versteifte Kugelschalen bis hin zu Kuppeln aus Tonnensegmenten. Die richtungsabhängigen Materialeigenschaften für GfK-Dächer können aus Basis der DIN 18820 oder den Angaben des Herstellers festgelegt werden.

Modell eines Segmentdachs
Spannungen infolge äußerer Lasten
Verformungen des Segmentdachs

Kegel- und Kegelstumpfdach

Zylindrische Silos schließen nach oben oft mit einer Schale in Form eines Kegels oder Kegelstumpfes ab. Bei größeren Durchmessern erhalten die Dachsegmente eine versteifende Aufkantung in radialer Richtung oder es werden Gespärredächer ausgeführt.

Ansicht eines Kegelstumpfdachs ©Farmatic
Berechnung eines Kegelbodens

Korbbogen- und Klöpperböden

Als Korbbogen- oder Klöpperboden lassen sich die verschiedenen Böden zusammenfassen, die als Deckel von zylindrischen Druckbehältern oder anderen prozesstechnischen Behältern verwendet werden. Durch die abgeflachte “Halbkugelform” nehmen sie weniger Raum ein als die ideale Halbkugelform bei einer nur geringfügig dickeren Wandstärke. Genormt sind die Bezeichnungen Klöpperboden und Korbbogenboden mit den damit verbundenen Radienverhältnissen.

Berechnungsgrundlagen für die Wanddickenberechnung von gewölbten Böden bei Innendruckbeanspruchung sind in Deutschland in den einschlägigen Regelwerken für die Herstellung von Druckbehältern nach der Druckgeräterichtlinie AD 2000-Merkblatt sowie in der harmonisierten Norm DIN EN 13445-3 vorhanden. Die größten Spannungen liegen aufgrund des Innendruckes im Bereich der Krempe. Aus diesem Grund sind in diesem Bereich Kerben und andere Verformungen zu vermeiden und dieser Bereich meist dicker auszuführen.

Berechnung eines Klöpperbodens

Leistungsumfang

Im Rahmen der Bemessung und Auslegung von Dächern oder Abdeckungen bei Behältern, Silos sowie Tanks können von der SKI Ingenieurges. folgende Leistungen erbracht werden:

  • Analytische oder numerische Nachweise in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit (ULS) sowie Gebrauchstauglichkeit (SLS) für alle zuvor genannten Dachtypen
  • Nachweise nach der Membrantheorie (Biegesteifigkeit der Schale ist sehr klein)
  • Bestimmung der idealen Verzweigungslast
  • Detailnachweise für geschraubte oder geschweißte Anschlüsse
  • Stabilitätsanalysen für Dächer oder Abdeckungen
  • Begleitung sowie Auswertung von Bauteilversuchen
  • Bewertung eines Austausches oder einer nachträglichen Installation einer Behälterabdeckung
  • Auslegungen unter Berücksichtigung der Regelwerke für Druckgeräte (AD 2000, EN 13445)
  • Gutachten bei Schadensfällen bei Dächern oder Behälterabdeckungen
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