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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Naturzug-Kühltürmen
mit ringverste i fter Schale beliebiger Meridianform aus bewehrtem Beton, bei dem
die Schale abschnittsweise mittels einer Kletter- oder Gleitschalung errichtet wird.
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Außerdem betrifft die Erfindung einen nach diesem Verfahren hergestellten
Naturzug-KUhlturm.
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Ktihlturme werden zum Rückkühlen des Ktihlwassers von Dampfkraftwerken
großer Leistung verwendet. Die meisten bekannten Großkühltürme sind sogenannte Naturzug-Kühiturme,
bei denen die Kühlluft infolge Kaminwirkung von unten nach oben durch den Kühlturm
hindurchstreicht.
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Unterschieden wird zwischen Naßkühlern, bei denen eine Verrieselung
des Kühlwassers stattfindet,und Trockenkühlern, bei denen das Kühlwasser in geschlossenen
Leitungsnetzen geführt wird.
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Die bekannten Naturzug-Kühltürme haben die Form eines einschaligen
Rotationshyperboloids, dessen Tai le etwa im oberen Drittel liegt. Aber auch von
dieser Form abweichende Türme, z.B. mit zylindrischen oder ellyptischen Schalenabschnitten'
oberhalb der Taille, sind bereits ausftihrungsfrei proJektiert.
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Die aus bewehrtem Beton bzw. Stahlbeton erstellten Kühl türme geben
üblicherweise ihre Lasten über ein Stützenfachwerk und weiter über den Bodenverhältnissen
angepaßte Grundungskörper an den Baugrund ab. Die Schale wird im allgemeinen an
Ort und Stelle mit Hilfe von Kletter- oder Gleitschalungen erstellt. Dabei ist die
Schale so auszubilden, daß sie in der Lage ist, alle auftretenden Kräfte und Belastungen
aufzunehmen. Abgesehen von Sonderlastfällen wie Erdbeben und Bewegungen der Gründungskörp
er resultiert die Hauptbeanspruchung aus dem Eigengewicht und der Windbelastung
der Schale. Ihre Beulsicherheit und ihr Schwingungsverhalten sind dabei mit von
maßgebender Bedeutung für die Standsicherheit des Kühlturms.
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Da die Leistungen moderner Kraftwerke immer größer werden, ist es
erwünscht, auch immer größere Kühltürme zu erstellen. Während die heutzutage üblichen
Kühltürme eine Höhe von maximal 170 Meter und einen maximalen Durchmesser von etwa
120 Meter aufweisen, muß in naher Zukunft damit gerechnet werden, daß Großkühltürme
Höhen von ca. 200 Meter und höher bei einem Basisdurchmesser von 150 Meter und größer
erreichen. Dies gilt insbesondere für die umweltfreundlichen Trockenkühltürme. Bei
den bisher bekannten Kühl türmen liegt die Wandstärke der aus massivem Stahlbeton
bestehenden Schale im Bereich der Taille in der Größenordnung von 16 bis 18 cm.
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Diese Wanddicken müssen bei Kühl türmen der in Zukunft zu erwartenden
Große zum Erzielen einer ausreichenden Beulsicherheit der Schale noch erhöht werden,
womit die bisherige Herstellart der Kühltürme ihre wirtschaftliche Grenze überschreitet.
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Die erforderliche Beulsicherheit kann alternativ zur Wanddickenerhöhung
auch durch Aussteifung der Schale erreicht werden, insbesondere durch Anordnung
von horizontalen Aussteifungsringen.
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Bisher wurden derartige Lösungen in der Praxis verworfen, da vor allem
die Ausfuehrung der im Vergleich zu vertikalen Versteifungen wesentlich wirkungsvolleren
horizontalen Versteifungsringe erhebliche ausführungstechnische Schwfrigkeiten und
damit wirtschaftliche Nachteile mit sich bringt .
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit wirschaftlich vertretbaren
Mitteln Naturzug-Kühlturme mit ringversteifter Schale herzustellen, so daß bei minimalen
Wanddicken der Schale der Bau praktisch beliebig große Kühlturm möglich wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird zum Herstellen von Naturzug-Kühltürmen
nach dem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die Versteifungsringe
aus Beton und vorzugsweise bewehrtem Beton zu formen und dabei abschnittsweise mit
der Schale zu verbinden. Die horizontalen Versteifungsringe werden also in Umfangrichtung
nicht kontinuerlich, sondern nur abschnittsweise mit der Schale fest verbunden,
wodurch es möglich wird, die Verstärkungs ringe auch nachträglich mit der Schale
zu verbinden, d.h. unabhängig vom Betonierfortschritt der eigentlichen Schal,, ebenso
wie es möglich ist, die Versteifungsringe in einzelnen Abschnitten herzustellen,
wobei die Herstellung teilweise mit dem normalen Betonierfortschritt der Schale
und zum Teil danach erfolgen kann.
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Bei Anwendung der Erfindung sind die ausführungstechnischen Schwierigkeiten
beim Herstellen der ringversteiften Schalen mit denen unversteifter Schalen vergleichbar,
da die Kühltürme in der üblichen Herstellungstechnik errichtet werden können und
die bisher dabei verwendeten Kletter-oder Gleitschalungen nur geringfügig verändert
zu werden brauchen, so daß der Bau und Einsatz teurer Zusatzgeräte nicht erforderlich
ist, was bisher die praktische Ausführung von ringversteiften Naturzug-Kühltürmen
verhindert hat.
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Nach einer praktischen Ausführungsform der Erfindung werden die Versteifungsringe
in voneinander getrennte vorgeformte Öffnungen der Schale einbetoniert, d.h. beim
Betonieren der Schale werden in Höhe der später anzubringenden Versteifungsringe
Aussparungen bzw. Öffnungen eingeformt. Nach dem Umsetzen der Kletterschalung bzw.
des Klettergerüstes wird der Versteifungsring von der unteren Arbeitsbühne der Schalung
aus, die sich nun bereits oberhalb der Ringebene befindet, auf einer beispielsweise
angehängte) abklappbaren Schalung betoniert und so im Bereich der Öffnungen oder
Aussparungen die Verbindung von Abschnitten des Ringes mit der Schale hergestellt.
Nach dem Erhärten des Betons wird die für den Versteifungsring verwendete Schalung
a klappt und mit dem KlettergfUst umgesetzt.
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Die Detailkonstruktion der Versteifungsringe und deren Verbindung
zur Schale ist sehr variabel und kann weitgehend den Gegebenheiten der verwendeten
Kletter- oder Gleitschalung angepaßt werden. Auch können aus Gründen der Schalungsersparnis
für die mit der Schale nicht direkt
verbundenen Abschnitte der Versteifungsringe
Fertigteile verwendet werden. Der Einsatz einer sogenannten verlorenen Schalung
oder vorgefertigter Filigranplatten in den mit der Schale verbundenen Abschnitten
der Versteifungsringe erlaubt eine weitere Verringerung des Schalungsaufwandes,
so daß sich für diesen Fall die an das Klettergerüst angehängten und abklappbaren
Teile auf leichte Träger beschränken.
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Durch die Erfindung ist es aber auch möglich, die Versteifungsringe
in der Weise herzustellen, daß zusammen mit der Schale Abschnitte bzw. Ringe segmente
in den Bereic z betoniert werden, die mit der Schale verbunden sein sollen. Die
Verbindung dieser Ringsegmente miteinander zu einem geschlossenen Versteifungsring
erfolgt erst dann, wenn das Klettergerüst umgesetzt worden ist und sich der Teil
der Schale, welcher die angeformten Ringsegmente aufweist, unterhalb der Klettern
bzw.
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Gleitschalung befindet. Die zwischen den einzelnen an die Schale anbetonierten
Ringsegmente verbleibenden Zwischenräume ermöglichen ein Umsetzen des Klettergrüstes
ohne größeren zusätzlichen Aufwand.
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Grube und Abstand der Versteifungsringe ergeben sich aus Standsicherheitsnachweisen
für die ringversteifte Schale des Kühlturms. Die Erfindung gestattet eine Anordnung
der Versteifungsringe in Jeder beliebigen Höhe und sowohl auf der Außenseite als
auch auf der Innenseite der Schale , die ihrerseits eine beliebige Meridianform
aufweisen kann.
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In der Zeichnung sind Ausfwirungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Naturzug-Kühlturms mit an der Innenseite angebrachten Versteifungsringen, was der
ästhetisch befriedigerende Fall der Anordnung derselben ist, dargestellt, und zwar
zeigt Fig.leine teilweise geschnittene Ansicht des gesamten Naturzug-Kühlturmes,
Fig. 2 einen horizontalen Teilschnitt der Schale des Kühlturms in Draufsicht auf
einen Versteifungsring in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab, Fig. 3 einen senkrechten
Schnitt nach Linie III-III aus Fig. 2, Fig. 4 einen horizontalen Teilschnitt wie
in Fig. 2 mit einer abge;ndelten AusfUhrungsform des Versteifungsringes, Fig. 5
einen Schnitt nach Linie V-V aus Fig. 4, Fig. 6 einen vertikalen Teilschnitt durch
die Schale des Kiihlturmes in einem Bereich, in welchem ein in seiner AusfUhrung
wiederum abgewandelter Versteitungsring fest mit der Schale des Kühlturnis verbunden
wird, Fig. 7 eine Ansicht eines Ausschnittes der Schale des Kühlturms in den Bereich,
in welchem ein Versteifungsring angebracht werden soll, und
Fig.
8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII aus Fig. 7 In Fig. 1 sind die Hauptelemente
eines Naturzug-Kühlturmes aus Stahlbeton dargestellt. Die Schale 1 ist als einShaliges
Rotationshyperboloid ausgebildet und gibt ihre Lasten über ein Stützenfac'nwerk
2 und weiter über Grundungskörper 3 an den Baugrund ab. Am oberen und unteren Rand
der Schale 1 sind besonders ausgebildete Randglieder 4 und 5 angeordnet. Auf der
Außenseite der Schale 1 sind Längsrippen 6 vorgesehen, die teilweise schalungsbedingt
sind und sich in abgeschwächter Form auch bei unversteiften Schalen finden.
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Die Schale 1 des erfindungsgemäßen Kühlturmes ist mit horizontalen
Versteifungsringen7 ausgesteift, die sich beim dargestellten AusfUhrungsbeispiel
auf seiner Innenseite befinden, jedoch ebenso auch auf seiner Außenseite vorgesehen
sein können.
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Aus Fig. 2 und 3 ist erkennbar, daß die Versteifungsringe 7 nur abschnittsweise
, nämlich mit Abschnitten 9, fest, d.h. monolithisch mit der Schale 1 verbunden
sind. Unmaßstäblich dargestellte Fugen 8 kennzeichnen die Abschnitte 10 , in denen
der Versteifungsring 7 nicht an die Schale 1 angeschlossen ist. Die Schale 1 hat
im Bereich der Fugen 8 in Jedem Bauzustand ihre volle Wanddicke. Hingegen können
schlitzförmige Aussparungen 13 im Bereich der Abschnitte 9 vorgesehen sein, um hier
die gewünschte Verbindung zwischen Schale 1 und Versteifungsring 7 herzustellen.
Die Kraftübertragung zwischen Versteifungsring 7 und Schale 1 beschränkt sich auf
die Abschnitte 9, o rend die Abschnitte 10 die Abschnitte 9 zu einem vollständigen
Ring verbinden.
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Beim in Fig. 4 und 5 dargestellten AusRlhrungsbeispiel ist der Versteifungsring
7 dahingehend abgewandelt, daß die nicht mit der Schale 1 verbundenen Ringabschnitte
10
als Fertigteile eingebaut sind. Die aus Ortbeton hergestellten Abschnitte 9 verbinden
die aus Fertigteilenbestehenden Abschnitte 10 zu einem vollständigen Versteifungsring
7 und stellen gleichzeitig die Verbindungen des Versteifungsringes 7 mit der Schale
1 her.
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Zum Erzielen einer Gewichtsersparnis können verschiedene Maßnahmen
ergriffen werden. Erwähnt seien Aussparungen im Versteifungsring 7, die in der Fig.
4 und 5 in den Abschnitten 10 als Löcher 12 dargestellt sind.
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Möglich ist darüber hinaus die Verwendung von anderen Materialien
wie z.B. Leichtbeton, insbesondere für die die Abschnitte 10 bildenden Fertigteile.
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Fig. 6 zeigt eine Ausparung 13 in der Schale 1 vor dem Stonieren des
Aussteifungsringes 7. Bei Verwendung von Filigranplatten 14 für die Abschnitte 9
und Fertigteilen für die Abschnitte 10 entfällt eine besondere Ringschalung. Vielmehr
werden die Filigranplatten 14 mit Hilfe von an der nicht dargestellten Schalung
hängenden Trägern 15 in der horizontakend Lage gehalten, bis sie mit Ortbeton ausgegossen/und
dieser erstarrt ist, so daß der Versteifungsring 7 fertiggestellt ist und einer
Unterstützung durch die Träger 15 nicht mehr bedarf. Dann wird das an der Schale
1 laufende und durch eine Hülse 16 geführte Halteteil 17 gelöst und der noch an
den Halte seilen 18 und 19 hängende Träger 15 nach oben gezogen.
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Fig. 7 zeigt eine Innenansicht der Schale 1 vor dem Einschalen des
Versteifungsringes 7.Gegenüber Fig. 6 ist die Tiefe der Aussparung 13 abgewandelt
und reicht, wie im Schnitt in Fig. 8 dargestellt, Uber die volle Wanddicke der Schale
1. Diese Ausbildung erleichtert den Einbau der Bewehrung für die mit der Schale
1 zu ver bindenden Abschnitte 9 des Versteifungsringes 7.