entwerfen und konstruieren im massivbau hallenbauwerke
TRANSCRIPT
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
1/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 1
Hallenbauwerke
1. Allgemeines zu Hallenbauten
- Ziel: große Räume - wenig Konstruktion (möglichst stützenfrei)
- Verwendungszweck: Industrie-, Messe-, Sport-, Theaterhallen
- Einwirkungen: Eigengewicht, Wind, Schnee, Installationslasten, evtl.
Kranbahnlasten in Industriehallen
- Konstruktionselemente: Dach, Stützungselemente, Gründung
- Hallenquerschnitte: einschiffige-, mehrschiffige Hallen
1.1 Typische Hallenquerschnitte
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
2/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 2
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
3/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 3
1.2 Systeme im Hallenbau
4 Knoten:
gesonderte Aussteifung durch Verbände erforderlich
Verbände
Giebelverband
3 Knoten:
statisch bestimmtgünstig bei ungleichmäßiger Baugrundsenkung bzw. unterschiedlicherFundamentsetzung z.B. bei einer Hallenerweiterung
l0 > 2 lCOL
Anbau an bestehende Halle – Ausgleich vonSetzungsunterschieden
Schüttgut
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
4/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 4
2 Knoten:
statisch unbestimmtaber weiche Stützen: in der Regel nur in Ortbeton herstellbar:(bevorzugte Fertigteillösung)
stat. unbest. Kraft
Vorteil: gekichartige Stützen i.d.R. nur in Ortbeton
Ohne Knoten:
Ortbetonlösung
Mit Zugband
Bogen
mit Zugband ohne Zugband: große Spannweiten: bis 100 m
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
5/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 5
2. Konstruktionselemente
2.1 Dacheindeckung
Funktion:
- Abhalten von Witterungseinflüssen- Ableitung von Horizontalkräften
Ausführungsvarianten:
- bewehrte Gasbetonplatten- Stahltrapezblech
Bei besonderen Anforderungen z.B. bei hoher Luftfeuchtigkeit, Brandschutz etc:
- Stahlbetonhohlplatten- Spannbetonhohlplatten- Stahlbetonplatten
Stützweiten: 2,50 - 6,00 m
2.2 Pfetten
Stützweiten: 5 bis 10 m (12 m) (l > 8 m evtl. vorspannen)
Typischer Querschnitt: Auflagerdetail am Binder:
Neigung 1:20
Dachneigung durch unterschiedlich ausgeklinkte Pfetten:
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
6/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 6
2.3 Binder
L=10 - 80m (90m)Fertigteilbinder in der Regel immer vorgespannt (>12 m)
ProfileRechteckträger:
bei kleinen Spannweiten
T – Träger: I - Träger:
bei schlanken Trägern
Vorspannung mit sofortigem Verbund: Vorspannung mit nachträglichem
Verbund:
Ab 25 m in der Regel Verbreiterung des
Untergurtes zur Unterbringung der
Spannlitzen
parabelförmige Spanngliedführung
Längsausbildung
- parallelgurtiger Binder:
- Satteldachbinder:
- Fischbauchbinder:
- Keilbinder:
Schlankheiten:- Stahlbetonbinder 1/15-1/17- Spannbetonbinder 1/18-1/25 (bei 30 m: l/16-1/22, ab 30 m: 1/13-1/16)
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
7/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 7
Fertigteilbinder
Einsparung der hohen Leergerüstkosten durch Vorfertigung
Wirtschaftliche Spannweite 12 bis 24 m
Kosten ab 30 m steigen überproportional an
Zulässige Transportlänge: L < 20,00 m (25,00 m)
Zul. Gesamtgewicht: 40 t (56 t)
Vorspannung mit sofortigem Verbund im Werkspannbett
Parallelgurtiger Binder
Die gerade Vorspannung hat den Nachteil, daß die Vorspannkraft nicht dem
Momentenverlauf entspricht. Abhilfe in Ausnahmefällen wie z.B. hohen Stückzahlendurch:
- Abgestufte Spannbewehrung:
( - ) ( - )
( - ) ( - )
( - ) ( - )
( + )
( + )
( + )
abgestufte Spann-bewehrung
Zugspannungen amTrägerende
anzustreben: ausge-glichene Momenten-verteilung
M G+Q+P :
Abgestufte Spannbewehrung durch Hüllrohre, die den Verbund bei einem Teil der
Spannlitzen am Trägerende verhindern
- Anpassung an den Momentenverlauf durch Umlenken der Spanndrähte:
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
8/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 8
Satteldachbinder
(.+ )
( - )
( - )
( - )
M / z :
< l/2
(.+ )
Umlenkkraft im First
max M / z
Binder mit geneigter Unterseite
Sehr günstige Form, da die Vorspannkraft mit dem Momentenverlauf gut
übereinstimmt.
Zur Herstellung muß jedoch der Spannbettboden keilförmig aufgedoppelt werden.
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
9/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 9
Fischbauchbinder
Wegen parabelförmigem Spanngliedverlauf: Vorspannung mit nachträglichem
Verbund
Für kurze Stützweiten und große Belastung (günstige Beeinflussung der schiefen
Hauptspannung)
Parallelgurtiger T-Träger
kostengünstig: parallelgurtiger T-Träger mit konstanter Steg- und Gurtdicke ohne
Stegvouten
Dachförmige I-Träger
aufwendig: filigrane dachförmige I-Träger, da eine Aufdoppelung der Schalungerforderlich wird.
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
10/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 10
Nachweis der Kippsicherheit
Die Kippsicherheit muß bei der Montage, im Bau- und im Endzustand gewährleistetsein.Nach DIN 1045-1, Kap. 8.6.8. (2) ist die Kippsicherheit ausreichend wenn:
4
3
50h
lb
ot ⋅
≥
Voraussetzung:Gabellagerung an den Enden durch Kipphalterung an den Stützen
a) b)
Bei b) ist wegen der Schubweichheit der Elastomerlager die Aufnahme derHorizontalkraft durch Dollen zu sichern.Nach DIN 1045-1, Kap. 8.6.8. (5), ist die Gabel so zu bemessen, daß einTorsionsmomentT Rd =V Ed · l eff / 300 aufgenommen werden kann.
Bei einer weichen Kipphalterung muß ggf. die Federsteifigkeit der Gabelberücksichtigt werden.
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
11/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 11
2.4 Andere Träger bei Hallen
Fachwerksysteme
Schlankheit: l/12 - l/16
Sheddachkonstruktionen
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
12/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 12
HP - Schalen
übliche Bauteilbreite bis 3 m
Kranbahnträger
- Rechteckträger mit möglichst zentrischer Vorspannung, da die ständige Lastklein und die veränderliche Last groß ist (positive und negativeBiegemomente).
- Es werden im allgemeinen Kranbahnträger aus Stahl bevorzugt.
- Der Kranbahnträger kann zur Längsaussteifung herangezogen werden.
- Falls Stützen gespart werden sollen, kann der Kranbahnträger zur Abfangungder Binderlasten dienen. Hierbei ist das Verhältnis MQ / MG günstiger.
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
13/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 13
2.5 Horizontalaussteifung
1. Variante:
Die Aussteifung erfolgt durch Dachverbände in Verbindung mit Wandscheiben.
2. Variante:
- Die Aussteifung erfolgt durch eine Dachscheibe in Verbindung mit Wand-scheiben. Die Dachscheibe kann auch durch die Dacheindeckung gebildetwerden.
- Für Dacheindeckungen aus Porenbetonplatten, Hohlplatten oderTrapezbleche gibt es entsprechende Zulassungen.
- Ausbildung für Porenbeton:
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
14/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 14
3. Variante:
Die Stabilisierung der Halle erfolgt durch in Fundamente eingespannte Stützen.Hierbei kann man auf die Ausbildung einer Scheibe in der Dachebene verzichten, dadie Horizontalkräfte von den Stützen direkt abgetragen werden.
2.6 Stützen
Funktion:
- Auflager für Dachbinder
- Weiterleitung der Kräfte in den Baugrund
Einwirkungen:
Vertikal: - Auflagerkräfte der Binder
- Eigengewicht
- evtl. Kranbahnlasten
Horizontal: - Wind
- Schiefstellung
- evtl. Anprallasten (z.B. aus Gabelstapler)
- evtl. Horizontalkräfte aus Kran (Massenkräfte, Schräglauf)
Querschnitt:
- In der Regel rechteckig, wenn die bevorzugte Belastungsrichtung aus Wind etc. inHallenquerrichtung.
- Bei der Querschnittsbreite sind die Mindestabmessungen für die Stützengabel zubeachten.(ein konstanter Querschnitt ist schalungstechnisch günstiger)
Weiterleitung der Horizontalkräfte:
Standsicherheit im Montagezustand und bei gelenkiger Auflagerung der Binder im
Endzustand durch Fundamenteinspannung.
Evtl. Aussteifung in Hallenlängsrichtung durch Wandscheiben zwischen den Stützen.
Falls tragende, aussteifende Wandscheiben fehlen, muß die horizontale Aussteifungin Längsrichtung ebenfalls durch Stützen übernommen werden.
Koppelung der Stützen in Längsrichtung durch Randträger und in Querrichtung durchBinder.
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
15/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 15
Schiefstellung mindestens l/200
Bei Lastausmitten nach Theorie II.Ordnung sind die Drehfedersteifigkeiten derFundamente zu berücksichtigen.
Diese Gesamtausmitte (incl. Lastausmitte nach Theorie II. Ordnung) muß vomFundament aufgenommen werden.
2.7 Fundamente
klaffende Fuge (mit Lastausmitte n. Theorie II. Ordnung s. Heft 400 S. 71)
- aus ständiger Last: Lastausmitte e < b/6 (keine klaffende Fuge)
- aus Gesamtlast Lastausmitte e < b/3 (Klaffung bis zum Schwerpunkt)
Bei Kranbahnen kann die Lastexzentrizität durch exzentrisch angeordneteFundamente ausgeglichen werden.
Köcherfundament: Blockfundament
(wegen Wirtschaftlichkeit bevorzugt):
-
8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke
16/16
ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 16
2.8 Wände zwischen den FT- Stützen
Funktion:
- Abhalten von Witterungseinflüssen
- evtl. Aussteifung
Ausführungsvarianten:
- Porenbetonwandelemente, nur bedingt als Aussteifung geeignet (bewehrteGasbetonwände) und somit evtl. einzelne Ortbetonwandscheiben mit Randriegelnzur Stabilisierung der Stützen erforderlich.
- Stahlkassettenwände mit Trapezblech
- Doppelfiligran, Problematisch bei aussteifender Scheibe: Einfädeln der horizontalen
Bewehrung
Aussteifende Wandscheiben
- Ortbeton mit nachträglichem, schubfestem Anschluss an die Fertigteilstützen durchKlappbewehrung. Nachteil: hoher Schalungsaufwand.
- Betonfertigteilwandelemente durch verzahnte Vergussfuge als aussteifendeScheibe, schubfeste Verbindung bei Aufteilung in horizontale Wandstreifendurch Querkraftdorne möglich. Nachteil: hohes Montagegewicht
Ausführungsbeispiel: