DE2119471A1

DE2119471A1 - Large tower construction with a metal skeleton

Info

Publication number: DE2119471A1
Application number: DE19712119471
Authority: DE
Inventors: Istvan Dipl.-Ing.; Völgyes Frigyes Dipl.-Ing.; Budapest Marosi
Original assignee: Ipari Epülettervezö Vallalat, Budapest
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1971-04-21
Publication date: 1972-10-26
Also published as: DE2119471C2

Description

Grosse Turmkonstruktion mit Metallskelatt Die Erfindung betrifft eine Turmkonstruktion mit Metall3kelett, insbesondere für Kühltürme mit kreiszylinder förmiger Mantelfläche. Large tower construction with metal skeleton The invention relates to a tower construction with a metal skeleton, especially for cooling towers with circular cylinders shaped outer surface.

Nach einschlägigen Literaturdaten werden die Sühltürme auf Grund von bestimmten Konstruktionsprinzipien herausgebildet. Ein Typ der bekannten Konstruktionen solchen Charakters ist der Kühlturm mit Stahlskelett, der hinsichtlich seiner Form als Zylinder, Stumpfkegel, Prisma (auf Polygongrundriss) Rotationskörper usw. herausgebildet werden kann. According to relevant literature data, the watchtowers are aground formed by certain construction principles. One type of the known constructions Such is the character of the steel-framed cooling tower with regard to its shape formed as a cylinder, truncated cone, prism (on a polygon ground plan), solid of revolution, etc. can be.

Die erwähnten Formgestaltungen bedingen eine entsprechende Bautechnologie, nach den Erfahrungen ist aber beim Bau solcher Konstruktionen der Einsatz eines entsprechend tragfähigen Turmdrehkrans, der wegen der allgemein sehr grossen Höhe des Bauwerkes ausserordentlich gross dimensioniert worden muss, immer unentbehrlich. Dieser Umstand wirkt sich sehr nachteilig aus, da die Fertigung, der Transport; und die Montage dieses Riesenkrans kostenaufwendig und kompliziert ist, und darüber hinaus die. evtl. in grossen Entfernungen voneinander und mit mehrjährigen zeitlichen Differenzen errichteten Kühltürme eine rationelle und wirtschaftliche Kapazitätsauslastung solch riesengrosser Turmdrehkräne nicht ermöglichen. The shapes mentioned require a corresponding construction technology, According to experience, however, when building such structures, the use of a correspondingly load-bearing tower crane, which because of the generally very high height of the building has to be dimensioned extremely large, always indispensable. This fact has a very disadvantageous effect, since the production, the transport; and the assembly of this giant crane is expensive and complicated, and beyond beyond the. possibly at great distances from one another and with periods of several years Differences built cooling towers a rational and economical capacity utilization such huge tower cranes do not allow.

Was die statische Herausbildung, bzw. das Kräftespiel der Turmkonstruktionen anbelangt, sind die derart gross dimensionierten Kühltürme wegen der auf sie einwirkenden - vor allem durch Windlast verursachten; grossen Kräfte erheblichen Beanspruchungen und nicht zuletzt in der Ingenieurpraxis ungewöhnlich grossen Deformationen ausgesetzt. Unter solchen Umständen können diese Konstruktionen nur aus Profilen grossen Querschnitte, mit unverhältnismässig grossen Materialaufwand, doh. in unwirtschaftlicher Weise mit den üblichen konstruktiven Lösungen projektiert werden. Die grossen Materialaufwand beanspruchenden Konstruktionen erfordern darüber hinaus auch grösser dimensionierte, kostenauiwendigere und kompliziertere Fundamente, aus welchem Umstand sich eine weitere Steigerung der Investitionskosten ergibt. As for the static development or the play of forces in the tower structures As far as is concerned, the cooling towers are so large because of the acting on them - mainly caused by wind load; great forces and considerable stresses and, last but not least, exposed to unusually large deformations in engineering practice. Under such circumstances, these constructions can only be made of profiles with large cross-sections, with a disproportionately large amount of material, doh. in an uneconomical way can be planned with the usual constructive solutions. The large cost of materials demanding constructions also require larger-sized, more expensive and complicated foundations, from which circumstance a further increase in investment costs results.

Ziel der Erfindung ist es, im Falle von gross dimensionierten Mlrmbauwerken mit Metallskelett, insbesondere von Kühlturmes mit kre iszylinderförmiger Mantelfläche eine Konstruktionalösung zu finden, die einerseits die Anwendung der kostenaufsendigen und nicht ausnutzbaren Turmdrehkräne überflüssig macht, andererseits der Konstruktion, im Vergleich zu den bisherigen Konstruktionen, eine derart grosse Steife verleiht, dass dadurch die Turmkonstruktion mit wesentlich geringerem Materialaufwand, d.h. wirtschaftlicher als die bisher bekannten Lösungen ausführbar ist. The aim of the invention is in the case of large-dimensioned noise structures with a metal skeleton, in particular of cooling towers with a circular cylindrical surface to find a design solution that, on the one hand, includes the application of the costly and unusable tower cranes superfluous, on the other hand the construction, in comparison to the previous constructions, gives such a great stiffness, that as a result, the tower construction with significantly lower material costs, i.e. can be carried out more economically than the previously known solutions.

Dem gestellten Ziel entsprechend ist das erfindungsgemässe grosse Turmbauwerk mit Metallskelett, insbesondere der Kühlturm mit kreiszyl inderförmigen Mantelfläche derart hergestellt, dass seine Mantelfläche als Metallfachwe-rktruger, oder aus Paneelen herausgebildet ist und dass sich entlang der Mantelfläche ausn llnd/oder innen wenigstens ein, im Kräftespiel der Mantelfläche teilnehmender üncl gleichzeitig auch als Montagehilfsmittel dienender Versteifungsring befindet. Corresponding to the set goal is the great one according to the invention Tower structure with a metal skeleton, especially the cooling tower with a circular cylinder Outer surface manufactured in such a way that its outer surface can be used as a metal framework, or is formed from panels and that ausn along the outer surface llnd / or inside at least one unit participating in the play of forces of the lateral surface simultaneously Stiffening ring also used as an assembly aid is located.

Als weiteres Merkmal der erfindungsgemässen KonstruktLon ist die Mantelfläche der Turmkonstruktion eine Zylinder-oder Rotationsfläche mit beliebiger Basiskurve und mit gerader, polygonförmiger oder beliebig gekrümmter Erzeugungslinie. Another feature of the construct according to the invention is that The outer surface of the tower construction has a cylinder or surface of revolution with any Base curve and with straight, polygonal or any curved generation line.

Die Versteifungsringe sind entlang der Mantelfläche herausgebildete, vorzugsweise ring- oder scheibenförmige Flächenträger grosser Steife, deren Ebene mit der Normalen der zur Erzeugungslinie der Mantelfläche gezogenen Tangente koinzidiert. The stiffening rings are formed along the outer surface, preferably ring-shaped or disk-shaped surface supports of great stiffness, their plane coincides with the normal of the tangent drawn to the generating line of the lateral surface.

Im Falle einer anderen Lösung sind die Versteifungsringe auch als ring- oder scheibenförmige Träger gestaltbar, deren Ebene mit der Normalen der zur Erzeugungslinie der Mantelfläche gezogenen Tangente einen Winkel einschliesst. In the case of another solution, the stiffening rings are also called ring-shaped or disk-shaped carrier can be designed, the plane of which with the normal to the Creation line of the lateral surface drawn tangent encloses an angle.

Zur Herumführung der Krankonstruktion ist auf den Versteifungsringen eine Zwangsbahn herausgebildet, und an die Mantelfläche der Turmkonstruktion, vorzugsweise an sein jeweils höchstens Geschoss, sind zum Bewegen der Versteifungsringe dienende Hebezeuge befestigt. To move the crane structure around is on the stiffening rings a constrained path is formed, and preferably on the outer surface of the tower structure on its maximum storey each are used to move the stiffening rings Lifting equipment attached.

Die erfindungsgemässe grosse Turmkonstruktion mit Metallskelett besitzt im Vergleich zu den bisher bekannten, ähnlichen Zwecken dienenden Konstruktionen zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften. Einer derselben besteht darin, dass die erfindungsgemässe Konstruktion die Vorteile der räumlichen Fachwerkträger, sowie der bc'halenkonstruktionen in sich vereinz. The large tower construction according to the invention with a metal skeleton has in comparison to the previously known, similar purposes serving constructions numerous beneficial properties. One of these is that the inventive Construction the advantages of the spatial trusses, as well as the bc'halenkonstruktionen isolated in itself.

Das Kräftespiel der erfindungsgemäss ausgeführten Turmkonstruktion ist nämlich dem der Schalenkonstruktionen ähnlich, wodurch sich ein sehr wirtschaftlicher Materialverbrauch ergibt, zugleich ist die Turmkonstruktion in Bezug auf ihre Steife mit den räumlichen Faehwerkkonstruktionen gleichwertig. The play of forces of the tower construction carried out according to the invention is namely similar to that of the shell construction, which makes it very economical Material consumption results, at the same time the tower construction is in terms of its rigidity Equivalent to the spatial fairground structures.

Auf Grund unserer Berechnungen werden nämlich die infolge der gross dimensionierten Konstruktion ausserordentlich grossen Schalenkräfte durch die stellenweise eingebauten Versteifungsringe großer Steife sozusagen "abgesaugt", wodurch sich die Mantelfläche des Turmbauwerkes in mehrere kleine Schalenkonstruktionen ähnliche Mantelabschnitte gliedert Es ist an dieser Stelle auch der konstruktive Gesichtspunkt zu erwähnen, wonach bei den Schalenkonstruktionen die sekundären Effekte - d.h. der Umstand, dass sich die unter Einfluss der Lasten entstehenden Formänderungen auf das Kräftespiel der Konstruktion zurückwirken - wegen ihrer Kompliziertheit allgemein vernachlässigt (bzw. nur im Falle mit Computer durchgeführter Berechnungen berücksichtigt) werden, trotzdem diese sogen. sekundären Effekte einen beträchtlichen Anteil der Kräfte insgesamt ausmachen können. Im Falle der erfindungsgemässen Konstruktion hingegen sind diese sekundären Effekte derart gering, dass sie überhaupt nicht in Rechnung gezogen werden müssen. Das ergibt sich hauptsächlich daraus, dass die Versteifungaringe am Kräftespiel der Mantelfläche beteiligt sind. On the basis of our calculations, the will become large as a result of the dimensioned construction exceptionally large shell forces due to the places built-in stiffening rings of great stiffness, so to speak, "sucked off", whereby the outer surface of the tower structure in several small shell constructions similar jacket sections are structured. At this point it is also the constructive one Point of view to be mentioned, according to which the secondary effects in the shell constructions - i.e. the fact that the changes in shape that arise under the influence of the loads have an effect on the play of forces in the construction - because of its complexity generally neglected (or only in the case of calculations performed with a computer taken into account), despite this so-called. secondary effects a considerable Share of forces can make up in total. In the case of the construction according to the invention on the other hand, these secondary effects are so small that they are not at all in Must be taken into account. This is mainly due to the fact that the stiffening rings are involved in the play of forces on the outer surface.

Im Bezug auf den Materialverbrauch durchgeführte vergleichende Unterauchungen haben erwiesen, dass z.B. Im Falle eines kegelförmigen Turmmamtels die Menge des in die Turmkonstruktion eingebauten Stahlwerkstoffes bei der erfindungsgemässen Ausführung im Vergleich zu einer traditionellen Konstruktion nur etwa 50 % beträgt und dass die sich in der Fundamentierungsebene ergebenden massgebenden Beanspruchungen im Vergleich zur Konstruktion chne Versteifungsring nur etwa 12 % ausmachen. Achnliche Vergleiche wurden auch für den mit hyperbolischer Mantelfläche herausgebildeten Turm durchgeführt, wobei ebenfalls eine beträchtliche Materialeinsparung - etwa 30 % - zugunsten der erfindungsgemässen Lösung nachweisbar war. Comparative studies carried out with regard to material consumption have shown that e.g. in the case of a conical tower tower, the amount of built into the tower structure steel material in the inventive Execution compared to a traditional construction is only about 50% and that the relevant loads resulting from the foundation level Compared to the construction, the stiffening ring only accounts for about 12%. Similar Comparisons were also made for the one with a hyperbolic lateral surface Tower carried out, also a considerable saving of material - about 30% - was detectable in favor of the solution according to the invention.

Die Erfindung wirA anhand eines Ausführungsbeispieles, mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den halben Längsschnitt der erfindungsgemässen grossen Turmkonstruktion mit Metallskelett, Fig. 2 die Hälfte des Turmmantels in Seitenansicht, Fig. 3 den horizontalen Schnitt der Turmkonstruktion, undzwar derart dargestellt, dass auf der linken Seite der Fi gur der horizontale Schnitt durch die Ebene des inneren AU8-steifungsringes und auf der rechten Saite der horizontale Schnitt durch die Ebene des Geländeniveaus sichtbar ist0 Fig. 1' zeigt in schematischer Darstellung den Mantel 1 der Turmkonstruktion, der ggf. aus Paneelsn zusammengebaut ist, aber auch als Fachwerkträger ausgeführt werden kann. The invention is based on an exemplary embodiment, with the aid explained in more detail by drawings. The figures show: FIG. 1 the half longitudinal section of the inventive large tower construction with metal skeleton, Fig. 2 half of the tower jacket in Side view, Fig. 3 shows the horizontal section of the tower construction, and indeed such shown that on the left side of the figure the horizontal section through the level of the inner AU8 stiffening ring and on the right string the horizontal one Section through the plane of the terrain level is visible 0 Fig. 1 ' shows a schematic representation of the shell 1 of the tower structure, which may be from Paneelsn is assembled, but can also be designed as a truss.

An der Innenseite der Mantelfläche 1 befindet sich der innen re Versteifungsring 2, an ihrer Aussenseite der äussere Versteifungsring 3. Solche Versteifungsringe sind längs der Mantelfläche der Turmkonstruktion in beliebiger Anzahl, Abständen und Anordnung anwendbar. Die Versteifungsringe können abwechselnd aussen und innen angeordnet werden, oder der Turm kann auch nur äussere oder nur innere Versteifungsringe besitzen, ferner mus,sen im Balle von Aussen- und Innenringen diese nicht in dergleichen Anzahl vorhanden sein.On the inside of the lateral surface 1 is the inside re stiffening ring 2, the outer stiffening ring on its outside 3. Such stiffening rings are along the outer surface of the tower structure in any number, spacing and arrangement applicable. The stiffening rings can alternate outside and inside be arranged, or the tower can also only outer or only inner stiffening rings have, furthermore, in the ball of outer and inner rings, these must not be in the same way Number to be present.

Diese Versteifungsringe nehmen beim bestimmungsgemässen Betrieb des Turmbauwerkes am Kräftespiel der Manteifläche teil, erlangen jedoch bereits bei der Montage der Konstruktion eine wichtige Rolle, indem ihre Anwendung ea ermöglicht, die Konstruktion ohne den Einsatz eines Turmdrehkrans zusammenbauen zu können. Die Verateifungsringe sind namlich zweckmässigerweise als horizontale Fachwerkträger herausgebildet und nehmen eine Zwangsbahn 4 auf, auf der irgendein leichter und einfach ausgeführter Montagekran verkehren kann. These stiffening rings take place when the The tower structure participates in the play of forces of the cladding surface, but already attain the assembly of the structure plays an important role, as its application enables ea, to be able to assemble the construction without the use of a tower crane. the Verification rings are useful as horizontal lattice girders formed and take on a constrained path 4, on which some lighter and simple assembly crane can move.

Mit diesem - auf der Zeichnung nicht gezeigten - Montagekran können die einzelnen Paneelteile 5 vom Boden aufgenommen und jeweils auf dem nächsten Geschoss der Turmkonstruktion versetzt werden. Nach Fertigstellung der einzelnen Geschosse aus den Paneelteilen 5 kann mit Hilfe eines geeigneten Hobemittels, z.B. mit Winde oder Flaschenzug, bzw. mit hydraulischer Hebevorrichtung, der Versteifungsring ins oberste Geschoss heraufgezogen werden. With this - assembly crane - not shown in the drawing the individual panel parts 5 taken from the floor and each on the next floor the tower construction. After completion of the individual floors from the panel parts 5 can be done with the help of a suitable planing device, e.g. with a winch or block and tackle, or with hydraulic lifting device, the stiffening ring ins top floor can be pulled up.

Die Turmkonstruktion ist aus handelsüblichem Flusstahl, hochfestem Stahl, oder auch aus einer dazu geeigneten Aluminiumlegierung ausführbar. Die einzelnen Konstruktionsteile können nicht nur aus Panselen 5, sondern - wie aus Fig. 2 ersichtlich - auch als einfache Metallfachwerkträger ausgeführt werden. Zum Zusammenbau der Konstruktionsteile ist jede an sich bekannte, für Metallkonstruktionen geeignete Verbindungsmethode anzuwenden. The tower construction is made of commercially available mild steel, high-strength Steel, or from a suitable aluminum alloy. The single ones Structural parts can not only consist of panels 5, but also - as can be seen from FIG. 2 - Can also be designed as simple metal trusses. To assemble the Structural parts are any known per se suitable for metal structures Connection method to be used.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Large tower construction with a metal skeleton, especially for cooling towers With a circular cylinder-shaped outer surface, which means that the outer surface is formed as a metal truss or from panels and that "'along the outer surface, outside and / or inside, at least one, in Play of forces of the outer surface participatory and at the same time also as an assembly aid serving stiffening ring is located.

2. Construction according to claim 1, characterized in that g e k e n n -s e i c h n e t that the outer surface of the tower construction as a cylinder or rotation surface with any base curve and with straight, polygonal or any curved Generation line is formed.

3. Construction according to claim 1 or 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the stiffening rings formed along the lateral surface; are preferably annular or disk-shaped surface carriers, the plane of which with the Normals of the tangent drawn to the generating line of the lateral surface coincide.

4. Construction variant according to claim 1 or 2, characterized g e k e n n z e i n e t that the stiffening rings formed along the lateral surface, are preferably ring-shaped or disk-shaped surface carriers whose plane is with the normal the tangent drawn to the generation line of the lateral surface includes an angle.

5. Construction according to any one of claims 1 to 4, characterized in g e k e n z e i c h n e t that on the stiffening rings for guiding around the crane has a forced path.

6. Construction according to any one of claims 1 to 5, characterized in g e k e n n e n n e n e t that on the outer surface of the tower construction, preferably on the highest floor, used to move the stiffening rings are attached.