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Faulbehälter aus Stahlbeton Die Erfindung betrifft einen Faulbehälter
aus Stahlbeton mit schlaffer oder vorgespannter Bewehrung.
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Im Hinblick auf die beim Ausfaulen des Frischschlammes ablaufenden
Vorgänge hat sich für Faulbehälter eine Formgebung als zweckmäßig erwiesen, die
im wesentlichen aus einer unteren Abschlußkegelschale. einer mittleren Zylinderschale
und gegebenenfalls einer oberen Abschlußkegelschale besteht. In statischer Beziehung
werden derartige Bauwerke in der Regel als kontinuierliche Schalentragwerke betrachtet
und berechnet. In neuerer Zeit wird diese schematische Formgebung häufig dahingehend
variiert, daß die mittlere Zylinderschale durch eine Rotationsschale mit einer gekrümmten
Erzeugenden ersetzt wird, derart. daß sich in Verbindung mit der unteren und gegebenenfalls
oberen Kegelschale ein in seiner Form mehr oder weniger flüssiges Bauwerk ergibt;
dies kommt der statischen Betrachtungsweise als kontinuierliches Schalentragwerk
noch entgegen.
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Für die Bemessung der Behälterschalenteile des Faulturms ist es dabei,
insbesondere bei den Faulbehältern moderner Großkläranlagen, von Wichtigkeit, daß
die zulässigen Betonzugspannungen einerseits im Interesse einer wirtschaftlichen
Bauweise ausgenutzt, im Hinblick auf die erforderliche Sicherheit aber auch genau
eingehalten werden. Um dieser Forderung zu genügen, muß nach Möglichkeit eine Formgebung
und Konstruktion angestrebt werden, welche es gestattet, daß das Kräftebild im gesamten
Bauwerk unter Berücksichtigung der Reaktion des Baugrundes sorgfältig nach der Schalentheorie
erfaßt werden kann. Das Hauptproblem bildet hierbei die Erzielung einer definierten
Krafteinteilung in den Baugrund. Die Lösung der damit verbundenen Probleme wurde
bisher im wesentlichen in zwei Richtungen gesucht.
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Die erste dieser Möglichkeiten besteht darin, den unteren Kegel des
Faulbehälters zur unmittelbaren Übertragung der Auflasten heranzuziehen und ihn
dementsprechend sehr massiv auszubilden. Diese Ausführung wird bei schlechten Baugrundverhältnissen
oder ziemlich tiefliegenden tragfähigen Bodenschichten angewandt. Hierbei ergeben
sich jedoch Schwierigkeiten insofern, als die Annahme, daß durch eine solche Ausbildung
die Bodenreaktionen in der Aufstandsfläche der die Last übertragenden unteren Kegelschale
festgelegt seien, nur bedingt zutrifft, da je nach der Beschaffenheit der oberhalb
der Aufstandsfläche liegenden Bodenschichten eine Umlagerung der Bodenreaktion eintreten
kann, derart, daß sich auch diese oberen Bodenschichten an der Lastaufnahme beteiligen,
wodurch die erstrebte definierte und übersichtliche Krafteinleitung gestört wird.
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Der zweite bisher versuchte Lösungsweg besteht darin, daß man den
unteren Abschlußkegel nicht oder nur teilweise zur Übertragung der Auflasten heranzieht.
Die Zylinderschale wird hierbei für sich auf einem oberen Fundamentring aufgelegt,
während der untere Abschlußkegel, unter Umständen von diesem Fundamentring sogar
durch eine Fuge getrennt, unmittelbar auf tragfähigem Baugrund oder Unterbeton aufliegt.
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Abgesehen davon, daß dieser Weg nur bei guten Baugrundverhältnissen
gangbar ist, ergibt sich selbst dann keine befriedigende Lösung, da auch hier das
Gewicht des über dem unteren Abschlußkegel befindlichen Schlammfüllungsteils praktisch
zur Gänze über die untere Abschlußkegelschale in den Baugrund übertragen werden
muß, wodurch sich wiederum, je nach den Baugrundverhältnissen, unübersichtliche
Kräfteverteilungen ergeben.
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In diesem Zusammenhang ist aus der deutschen Patentschrift 907 280
bereits ein Faulbehälter der genannten Art bekannt, bei welchem zwischen Behälterwand
und Bodenschale ein mit diesen beiden Teilen monolithisch verbundener Auflagerring
und zusätzlich eine verstärkte Aufstandfläche am unteren Ende der Bodenschale vorgesehen
ist.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß auch bei dieser bekannten Ausführung
die Krafteinleitung in den Baugrund unübersichtlich ist. Ganz offensichtlich erfolgt
die Übertragung nicht ausschließlich über den Auflagerring, sondern vielmehr zu
einem wesentlichen Teil auch über die Bodenschale. Die zu den früher erwähnten bekannten
Ausführungen angestellten Überlegungen gelten sinngemäß auch für diese bekannte
Form eines Faulbehälters.
Die Erfindung geht von diesem Stand der
Technik auf dem Gebiete der Faulbehälterkonstruktion aus. Sie betrifft demgemäß
einen Faulbehälter aus Stahlbeton mit schlaffer oder vorgespannter Bewehrung, dessen
Behälterwand durch eine Rotationsschale und dessen Boden durch eine nach unten vorspringende
Kegel- oder Kuppelschale gebildet ist, wobei zwischen Behälterwand und Bodenschale
ein mit diesen Teilen monolithisch verbundener Auflagerring vorgesehen ist.
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Durch die Erfindung sollen die aufgeführten Nachteile der vorstehend
behandelten bekannten Konstruktionen vermieden werden; insbesondere hat sich die
Erfindung zum Ziel gesetzt, einen Faulbehälter zu schaffen, bei welchem das Kräftebild
im gesamten Bauwerk unter Berücksichtigung der Reaktion des Baugrundes sorgfältig
nach der Schalentheorie erfaßt werden kann. Dies ist insbesondere bei den Faulbehältern
moderner Großkläranlagen von Wichtigkeit, wo die zugelassenen Betonzugspannungen
im Interesse einer wirtschaftlichen Bauweise ausgenutzt, im Hinblick auch auf die
erforderliche Sicherheit aber auch genau eingehalten werden müssen.
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Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Auflagerring
unmittelbar auf einem Fundamentring gelenkig oder rollend aufgesetzt und zwischen
Bodenschale und Baugrund bzw. Unterbeton eine Raumfuge angeordnet ist und daß der
Fundamentring unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenschaltung von Pfählen oder
einer anderen Tiefgründung auf den Baugrund aufgelagert ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Vermeidung der
geschilderten Nachteile der bekannten Konstruktionen die Einleitung der Auflagerreaktion
in den Baugrund möglichst eindeutig fixiert werden muß und daß aus diesem Grunde
die Bodenschale an dieser Kraftübertragung nicht beteiligt sein darf. Dadurch, daß
gemäß der Erfindung der in an sich bekannter Weise monolithisch mit der Behälterwand
einerseits und mit der Bodenschale andererseits verbundene Auflagerring gelenkig
oder rollend auf einen Fundamentring aufgesetzt ist und zwischen der Bodenschale
und dem Baugrund eine Raumfuge vorgesehen ist, werden in statischer Hinsicht völlig
klare Verhältnisse geschaffen. Die Bodenschale hängt sich mit ihrer Füllungsauflast
in den Auflagerring ein, derart, daß sowohl das Bauwerkgewicht als auch das Gewicht
der Füllungsauflast einwandfrei ausschließlich über den Fundamentring, auf welchem
der Auflagerring aufliegt, in den Baugrund eingeleitet wird. Neben dem Hauptvorteil
der völlig eindeutigen Krafteinleitung besitzt die Konstruktion gemäß der Erfindung
noch den weiteren Vorteil, daß infolge der Einhängung der Bodenschale an dem Auflagerring
gleichzeitig eine Zusammenziehung der zylindrischen Behälterwandung erreicht wird;
hierdurch ergeben sich besonders vorteilhafte statische Verhältnisse.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen
sein, daß in der Raumfuge eine Einlage aus wärmeisolierendem Stoff eingelegt ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der F i g. 1 bis 3 der Zeichnung;
von diesen zeigt F i g. 1 schematisch eine Gesamtansicht der Behälterkonstruktion
gemäß der Erfindung im Vertikalschnitt, F i g. 2 und 3 sind Detaildarstellungen
hinsichtlich der gelenkigen bzw. rollenden Lagerung des Auflagerrings auf dem Fundamentring.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich, besteht der eigentliche Behälter in
bekannter Weise aus einer kegelförmigen Bodenschale a, einer Zylinderschale
b und der oberen Abschlußkegelschale c. Zwischen der Zylinderschale
b und der Bodenschale a ist in an sich bekannter Weise ein monolithisch
mit den genannten beiden Teilen verbundener Auflagerring A vorgesehen. Dieser Auflagerring
A seinerseits gibt seine Auflagerkräfte an einen Fundamentring F ab. Der Auflagerring
A wird zu diesem Zweck längs eines Stützkreises S auf dem Fundamentring F gelenkig,
wie bei G in F i g. 2 gezeigt, oder mittels eines Rollenlagers, wie bei L in F i
g. 3 gezeigt, aufgesetzt. Die gelenkige Verbindung gestattet lediglich eine freie
Verdrehbarkeit des Auflagerringes, während ein Rollenlager auch eine radiale Verschiebung
und daher eine Ringverformung des Auflagerringes zuläßt. Für beide Fälle ist jedoch
wesentlich, daß sich die untere Abschlußkegelschale a mit ihrer Füllungsauflast
zwischen den Auflagerring A einhängt und damit das Gewicht der Füllungsauflast einwandfrei
über den Stützkreis S in den Fundamentring eingeleitet wird, indem gemäß der Erfindung
die Bodenschale a vom Baugrund durch eine zwischen der Bodenschale und dem Unterbeton
U vorgesehene Raumfuge R getrennt wird.
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Diese durch die konstruktive Trennung der Bodenschale vom Baugrund
durch die zwischen Bodenschale und Unterbeton U verbleibende Raumfuge R kann außerdem
noch mit einem Wärmeisolierstoff ausgefüllt werden, wodurch mit einfachen Mitteln
auch im unteren Teil des Faulturmes eine sehr erwünschte Wärmeisolierung gegeben
ist, was bei den bekannten Ausführungen nicht möglich ist.
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Der Fundamentring kann gegebenenfalls auf Pfählen, z. B. auf Frankipfählen,
aufgesetzt und dementsprechend in seinen Abmessungen klein gehalten werden. An Stelle
von Pfählen kann selbstverständlich auch eine andere Tiefgründung vorgesehen werden.
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Im übrigen kann das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung
in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden. Insbesondere kann die Behälterwand
durch eine Rotationsschale mit einer beliebigen Erzeugenden gebildet werden, während
andererseits der Boden durch eine Kuppelschale gebildet werden könnte.