-
Vorgespannte Vielzellenbauten für Silos, Bunker ä3eha"lter und Verfahren
zur Ausführung derselben Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf vorgespannte
Mehrzellenbauten für Silos, Bunker und Behälter mit leicht armierten Stahlbeton-Flachwänden
in Gleitbau, sowie auf das Verfahren zur Ausführung derselben.
-
Bekannt sind einzellige Silos oder Behälter in Zylinderform aus vorgefertigten
senkrechten, durch VorsDannweise verbundenen Stahlbetonteilen, mit Hilfe von Ringdrähten,
in 8 bis 25 cm Zwischenräumen. Zur Verhinderung der Heibung der Drahtringe an den
Betonwänden des Baues im Augenblick des Spannens werden geschmierte Bleche oder
Pendelvorrichtungen längs der Drähte verwendet, mit deren Hilfe die letzteren von
den Wänden abgehalten werden. Jeder Drahtring wird mit Hilfe von zwei an den Enden
des Binges angebrachten Stükken an beiden Seiten eines senkrechten Rahmens gespannt.
-
Bekannt sind ferner Stahlbetonsilos in Form von kleinen quadratischen
Zellengrup@en oder Gruben von Zylinderzellen mit Glatt- oder Krummwänden.
-
Der einsatz dieser Zellen im Gesamtbau erfolgt entweder im Verband
oder in Abständen von ungefähr so cm.
-
Diese Bauweisen haben den Naehteil, daß sie erhöhten Aufwand an Betonstahl
beanspruchen; zufolge des Spannungszustandes der Wände erleidet der Stahlbeton Sprünge,
die die Festigkeit vermindern und das Eindringen von Feuchtigkeit ermöglichen. Dies
kann zum Verderb des Lagergutes und mit der Zeit infolge Erweiterung der Sprünge
sogar zur Unbrauchbarkeit des Bans führen.
-
Ein Teil der obigen Nachteïle wurde vermieden durch Mehrzellenbauten
aus Sechseckzellen, die vollkommen aus vorgefertigten Stahlbetonteilen oder vollkommen
im Gleïtbau ausgeführt wurden und derart gruppiert wurden, daß ihre Außenkontur
einen Kreis beschreibt. Der Gesamtbau ist vorgespannt, derart, daß die von außen
angewandten Spankräfte an den Knotenpunkten der Kontur in Richtung der sande aufgeteilt
werden, Zur Ausführung der Vorspannung werden die bezüglichen Armierungen entweder
in eine äußere Vieleckwand eingegliedert, mit eïnem geringeren Absorptionskoeffizienten
als jener der Innenwände, so, daß diese Wand einen Teil der Vorspannlast aufnimmt,
der Rest aber auf die Innenwände übertragen wird.
-
Oder es werden die entsprechenden Armierungen auf den Außenbau angebracht
und mit Hilfe einer Presse oder anderer Spannvorrichtungen gespannt, die in den
Radialwänden, in allgemein in der ganzen Bauhöhe vorgesehenen Fugen eingebracht
sind. Nach Vollzeihung der in den auf den Äußenwänden angebrachten Armierungen gewünschten
Spannungen werden die Fugen betoniert und die Armierung durch einen mittels Torkretierung
angebrachten Mörtelsgeschützt.
-
Ein anderer zur Vorspannung solcher Bauten bekannter Vorgang verwendet
ebenfalls ringförmige Armierungen, -von außen angebracht, deren Enden sich an der
Stirnseite der Radialwände zusammen treffen. Das Spannen der Armierung erfolgt mittels
Schraubemuttervorrichtungen. Dieser Vorgang vollzieht ein Pressen der Radialwände
ohne die Außenwand der Vieleckkontur vorzuspannen, die die entsprechenden Armierungen
enthalt.
-
Die laut diesen Verfahren ausgeführten undvorgespannten Bauten bedingen
eine schwerfällige Bautechnologie, denn einerseits ist der Gleitbau von Wänden mit
verschiedener Betondosierung notwendig, um denselben unterschie#-liche Blastizitätskennzeichen
zu sichern, andererseits müssen in die senkrechten Gemeinfugen aller Radialwände
zahlreiche Glieder eingefügt und diese gleichzeitig betrieben werden. Desgleichen
führt das notwendige Verschließen der senkrechten Fugen mit Monolithbeton, sowie
der Schutz der Konturarmierungen mit torkretiertem Beton zu erhöhtem Aufwand an
Beton und Arbeit.
-
Die vorjieTende Erfindung schaltet die oben erwähnten nachteile aus,
in-<lem zum Zwecke einer Gestaltung einer kompakten Vieleckgesamtheit mit gleichem
oder unterschiedlichem Fassungsraum ohen spitze Winkel, mit Außenkanten, angeordnet
nach einer Kreiskontur, zusammengesetzt aus einer variablen anzahl von vieleckigen,
zum Beis@iel sechseckigen Verbundzellen, angelegt auf der Kontur einer oder mehrerer
Vieleckzellen, beispielsweise @@@nzeckz@@@en, der Bau sich zusammensetzt aus:
einer
Fundamentplatte, glatten Außenwänden mit waagrechten und senkrechten Bewehrungen,
die sich zu je zwei in äußeren Knotenpunkten zusammenfinden, glatten Innenwänden,
ebenfalls mit waagrechten und senkrechten Bewehrungen, die sich zu dritt in inneren
Knotenpunkten zusammenfinden, Stahlbetonkernen, mit denen eine Anzahl von nachträglich
ummäntelten Zentralpfeilern ausgefiihrt wird, eine Decke, die im Oberteil ein Kellergeschoß
begrenzt, ein Dach und ringförmige waagrechte Litzen aus zwei Verbundhälften, aus
verzinktem Edelstahl mit zusätzlichem Rostschutzlack, durch welche durch Verspannen
die Vorspannßrafte auf die Außenkontur des gesamten Zellenbaus übertragen werden.
-
Der Mehrzellenbau wird mit Hilfe einer an sich bekannten Gleitbauvorrichtung
ausgeführt, wobei als erste Phanse die Außenwände von der Deckenebene, sowie die
Stahlbetonkerne ausgeführt werden, sowie die Innenwände von der Ebene der Bodendecke
der Zellen; gleichzeitig mit dem Aufgleiten der Wende werden in den Beton derselben
sowohl waagerechte und senkrechte Weichstahlbewehrungen, als auch vorgefertigte
Verankerungsblöcke, sowie vorgefertigte Stützplatten eingebaut, mit welchen die
Außenknotenpunlcte, die Verankerungs rippen hergestellt werden, worauf in einer
nachfolgenden Phase auf der Aul3enkontur des Baues waagrechte Ringslitzen angebracnt
werden, die verspannt und blockiert werden. Die Bodenplatten der Zellen und die
Uiimäntelun der Zentralpfeiler werden in der Endphase ausgeführt.
-
im Nachfolgenden wird ein Beispiel der Bauausführung laut der erfindung
dargestellt in Verbindung mit den Zeichnungen 1 - 22, die darstellen: Zeichnung
1 - Planquerschnitt eines Silos mit sieben Zellen; Zeichnung 2 - Senkrechtschnitt
(Linie A-A) des Silos lt. Zeichnung 1; Zeichnun 5 - Planquerschitt des Silos, auf
ebene Kellergeschoß; Zeichnung 4 - waagerechter Teilschnitt einer Zelle mit Andeutung
der Wandbewehrung; Zeichnung 5 - Mittellinienansicht des Silos mit der Lange der
Konturlitzen; Zeichnung 6 - Mittellinienansicht eines Details der Anbringung der
Litzen auf der Silokontur; Zeichnung 7 - Mittelliniensicht eines Litzenverankerungsblocks;
Zeichnung 8 - Mittellinienansicht eines Litzenverankerungsblocks in einer anderen
Ausfiihrungsalternative; Zeichnung 9 - Planschnist auf Linie B-B des Blocks aus
Zeichnung 8; Zeichnung 10- Querschnitt auf Linie C-C des Blocks aus Zeichnung 8;
Zeichnung 11- Iiittelliniensicht einer vorgefertigten Litzenstützplatte; Zeichnung
12- Senkrechtschnitt durch eine Rippe ausgeführt durch Anbringung der Verankerungs-
und Stützblöcke; Zeichnung 13- Waagerechter Querschnitt nach Linie D-D aus Zeic
hnung 12; Zeichnung 14- Waagerechter Schnitt nach Linie E;S aus Zeichnung 12; zeichnung
15- Mittellinienansicht der Rippen aus Zeichnung 12; Zeichnung 16- Ilittellinienansicht
eines Details der Rippen aus Zeichnung 12; Zeichnung 17- Senkrechtquerschnitt einer
Stützrippe; Zeichnung 18- Waagerechter Schnitt nach Linie F-F aus Zeichung17;
Zeichnung
19 - Senkrechteschnitt durch die Ankerungsrippe in der Ausführungsphas e derselben;
Zeichnung 20 - Waagerechter Schnitt EL aus Zeichnung 19 durch die Ankerungsri@e
nächst der Stützplatte in der Ausführungsphase; Zeichnung 21 - Frontalansicht des
I4etall-Hilfsraumrahmens und Zeichnung 22 - Waagerecht er Schnitt M-M aus Bild 21
durch den Metall-Hilfsraumrahmen.
-
Erfindungsgemäß besteht ein vorgespannter Silo mit beispielsweise
sieben Sechseckzellen, wovon sechs Zellen an der Außenkontur einer zentralen Sechs
-eckzelle (Zeichnung 1, 2) aus einer Grundulatte 1, glatten Außenwänden 2, die sich
je zwei in zwölf Außenknotenpunkten zusammenfinden, ausgeführt in der Form von vier
Ankerrippen A, untereinander um 90 °C versetzt und acilt Stützrippen B, je zwei
zwischen den Ankerrippen (Zeichnung 5, 6), Innenwänden 3, ebenfalls glatt, die sich
zu dritt in lnnenknotenpunkten zusammenfinden, Stahlbetonkernen 4, mit welchen die
Pfeiler 5 mit limmantelung Ü ausgeführt werden, einer Decke 7, die an der Oberseite
ein Kellergescholl 8 begrenzt, ein i)ach 9 und waggerechte Litzen 10 in Ringform,
ausgeführt aus zwei Verbundhälften aus hochwertigem verzinktem Stahl und zusätzlich
mit Korrosionsschutzlack versehen, durch die die Vorspannkräfte auf die A1d3enkontur
der Gesamtzellen übertragen werden.
-
Die Rippen A (Zeichnung 12, 16) haben die doppelte Holle, sowohl die
Verankerung der Gruppen von je zwei Litzenhalbringen, als auch die einfache Stütze
derselben zu gewährleisten.
-
Behuf dessen werden diese Rippen aus zwei Typen von vorgefertigten
Elementen ausgofidlrt, alternativ senkrecht montiert und zwar: Blöcke 11, in welchen
nach dem Verspannen, mit einem Absetzen von 300 der Trasse, die Enden jeder Ringhälfte
von Litzen verankert werden, sowie Stützplatten 12, die den übergang der Litzen
über Rippe A, mit dem gleidlen Absetzen von 300 gewährleisten. In dieser Lage sind
die Enden jeder Litzen-Ringhälfte 10 in zwei Blöcken 11 zur Verankerung vereint;
diese Blöcke befinden sich diametral gegenübergestellt in den Rippen A, jeder einzeln
verspannbar, von beiden Enden, mit an sich bekannten Mitteln. Zur Kompensation der
durch Reibungsverluste bedingten Kraftvariantionen sind die Gruppen 1o der Litzenringe
im Senkrechten um 900 voneinander abgesetzt. In den Übergangsstellen der Litzen
über Rippe A sind einfacht Stützplatten 12 vorgesenen (Zeichnung 11, 13). Die ebene
Richtkrrve dieser Platten ist ein Kreisbogen, als Tangente zu den beiden Ein- und
Ausgangsrichtungen, durch Rippe A der um 300 versetzten Litzen. Die Stützrippen
B (Zeichnung 17, 18) in Form von Kurven in der Ebene, ausgeführt als INonolithbeton,
zugleich mit den Außenwänden, haben die Bestimmung, ein unmittelbares Aufstützen
der Litzen 10 auf dem Beton in Kurventrasse zu gewährleisten, was die linderung
der Litzenrichtung gestattet. Die Verminderung des Reibungskoeffizienten und demnach
der durch Reibung verursachten Spennverluste infolge des Abweichens der verspannten
Litzen wird durch zwei (in den Zeichnungen nicht widergeg-ebene) Poly@thylenfolien
verwirklicht, die auf den Platten 12 und den Rippen @ zwischen den Litzen und deren
Stützfläche angebracht sind.
-
In einer Baualterntive (Zeichnung 7) sind die vorgefertigten Blöcke
11, diedie Verankerung der Enden eines Litzenpaars, die sich unter einem gegebenen
Winkel, beispielsweise von 300 zusammenfinden, mit zylindrischen Kanälen a versehen,
gesondert für jedes der beiden Litzenpaare; die Verankerung der Enden erfolgt für
jede Richtung in den Schwellen b, auf der Seitenfläche dervorgefertigten Teile.
-
Nach Blockierung der Litzen in verspannter Lage erfolgt das Einspritzen
von Mörtel in die Kanäle a, separat für jeden Kanal. Die Verankerung der vorgefertigten
Teile 11 in den Beton der Wände 2 erfolgt mit Hilfe von Betonstahlankern c.
-
In einer anderen Baualternative (Zeichnung 8, 9, 10) sind dieVerankerungs
blöcke 11 mit je einem Kanal d für jede Richtung mit rechtwinkligem Ruerschnitt
versehen, in den die Litzenenden gemeinsam eingeführt werden.
-
Die i;infiihrung von IXortel in die beiden Kanäle erfolgt in dieser
Alternative gleichzeitig durch einen Zentralstutzen c, der mit den Kanälen d in
Verbindung steht.
-
Zur erfindungsgemäßen Ausführung des vorgespannten Mehrzellenbaus
mit auf Knotenpunkte des Umfangs wirkenden Vorspannkräften, senkrecht auf dieStiizfläche,
wobei diese Kräfte sich mit Konstantwerten nach den Achsen der beiden Wände 2 verteilen,
wird folgendermaßen verfahren:
In einem ersten Bauabschnitt (Zeichnung
1,2) werden mit Hilfe einer an sich bekannten Gleitvorrichtung die Außenwände 2
vom Niveau der Grundplatte 1, die Innenwände 3 vom Niveau der Bodenplatte 7 der
Zellen und die Stahlbetonkerne 4 ausgeführt, mittels welcher die Pfeiler 5 ausgeführt
werden. Im Baubeispiel mit einer zentralen Seckseckzelle sind die -Kerne, sechs
an der Zahl, gemäß den Knotenpunkten der Zentralzelle, und die Gleithöhe derselben
ist von der für das Kellergeschoß des Baus vorgesehenen Höhe 8 abhängig. In dieser
Etappe werden gleichz;eitig mit dem Aufgleiten der Silowände in den Beton derselben
die waagerechten und senkrechten Bewehrungen 13 (Zeichnung 4) montiert, bestehend
aus im Feld geraden Barren, ohne Durchgangsbindunhgen, mit gleichem Durchmesser
und Abständen in der gesamten Höhe der Zellenwände, entsprechend des llindest-Bewehrungssatzes
fiir einen Stahlbetonquerschnitt, je nach Beton- und Bewehrungsgüte.
-
Diese Bewehrungen gewährleisten in der Phase von beladenen Zellen
begrenzte Ritzen, die nicht in den Beton der Wände derselben eindringen und die
sich beim Entleeren der Zellen schließen.
-
I)ie Ausführung der Verankerungsrippen A erfolgt ebenfalls gleichzeitig
mit dem Aufgleiten der Außenwände; zu diesem Zwecke wird ein Metallraumrahmen 14
(Zeichnung 19 - 22) verwendet, montiert mit Hilfe von Holzkeilen 15 unter jeden
Verankerungsblock 11 in dem zwischen der Stützblatte 12 und der Ausenfläche der
Gleitverschalung freibleibenden Raum,
noch bevor die Verschalung
die Höhe derselben erreicht. Damit wird einerseites das Umkippen der Verankerungsblöcke
verhindert, andererseits wird die Stützplatte auf deren Höhe, in entsprechendem
Abstand und Richtung von der Außenwand der Gleitverschalung in dieser Zone, während
des Betonierens der Wand festgehalten. Dieser Metallraumrahmen 14 wird durch seitliches
Ausziehen nach schrittweisem Aufwärtsgang der Gleitverschalung an der Unterseite
derselben zurückgewonnen, um sofort oberhalb zur montage der näc 1-sten, in die
Verschalung einzuführenden vorgefertigten 'Peile von neuem verwendet zu werden.
-
Die Stützrippen B werden in der gleichen Etappe in Monolith ausgeftihrt,
durch entspre; ende Änderung der Gleitverschalung an den Stellen dieser Rippen (Zeichnung
18).
-
In der nächsten Etappe erfolgt die Montage der Waagerechtlitzen 1o
auf der ganzen Bauhöhe,deren Verspannung sowie das Einspritzen der Verankerung und
das Blockieren.
-
Die Umwandlung der Vorspannkräfte der auf der Außenseite der Zellengruppe
montierten Waagerechtlitzen in auf die Umfangknotenpunkte wirkende, quer auf die
Litzen gehende Kräfte, erfolgt durch Absetzen der geradlinearen Litzentrasse um
ungefahr 300 bei diesen Knotenpunkten, auf eine in einem, tangent zu den beiden
Enden der abseitigsgerichteten Litzen eingezeichneten Kreisbogen befindlichen ßetonpartie.
Auf dieser Kurve stützt sich die Litze über die Polyäthylenfolien auf den keton
der Stützrip@en B oder der Stützplatten 12, wobei den Spannungen der Litzen 1o gleichwertige
Lokaldrücke übertragen werden .
-
Die Gesamtheit dieser Lokaldrücke wirkt auf die Umfangknotenpunkte,
aufgeteilt auf die Richtungen der Achsen der Seitenwände 2 und werden sodann radial,
mit konstantem Wert auf die inneren Knotenpunkte übertragen. Solcherart wird in
den Wänden ein Kompressionszustand N1 erzielt; diese Wände treffen zu dritt in einem
inneren Knotenpunkt zusammen - desgleichen ein Komnressionszustand N2<N1 in je
sechs fundierten Außenwänden.
-
In einer Endphase wird nach Vorspannung der Wände die auf den Innenwänden
3 aufgehängten und die Außenwände 2 und die Zentralpfeiler gestützte Bodendecke,
sowie die Ummantelung 6 der Pfeiler 5 vergossen.
-
Durch die Anwendung der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:
- ilinführunE der anfänglichen Spannkräfte auf die Außenkontur des Zellenkomplexes,
durch Verwendung von einfachen Verspannverfahreni der verzinkten und zusätzlich
geschützen Litzen - was zur Erhöhung der Produktivität fährt - durch Verminderung
des Arbeitsaufwandes; gleichzeitig wird eine einheitliche Struktur gewährleistet,
in der die Vorsoannkräfte auf alle Schnitte übertragen werden, in denen durch Einwirkung
äußerer Kräfte Dehnungshräft e hervortreten.
-
- Abstimmung der der Baustruktur auferlegten Vorspannmenge mit der
in die Winde eingeführten Weichstahlbewehrung, so, daß diese auf ihren gesamten
Festigkeitswert heansprucht wird; dies gewährleistet im Gesamtbau einen Minoestverbrau@
an Bewehrung und verhindert in den Wänden das Auftauchen
eingreifender
Stränge; verbessert die Betriebsbedingungen durch erhöhte Undurchlässigkeit der
Wände.
-
- Durch etappenweise Bauausführung werden in der ersten Phase die
vorgespannten Außenweite und Zentralkerne ausgeführt, die ihr Eigengewicht auf dieGrundplatte
übertragen können; dieses gewährleistet eine günstige Verteilung des ursprünglichen
Durckanteils in die Außenzone der Zellenwände; es gestattet Radialversetzungen des
Wandkomplexes und der Zellen zufolge der Vorspannkräfte, ohne besondere Maß nahmen
zur Kräfteübertragung; - Durch Einführung vorgefertigter Stützelemente sowie durch
Verwendung von Polyäthylen-Folien auf den Stützflächen der Litzen wird eine minimale
Reibung gewährleistet, was zu erheblicher Verminderung der Spannverluste durch Reibung
und damit zur Herabsetzung des Stahlverbrauchs und Veninfachung der Verspannungsarbeit
führt.