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Mantel für rohrförmige Bauwerke, insbesondere für Kamine,
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Mast- u. Turmbauwerke, Kühltürme oder Silos Die Erfindung betrifft
einen Mantel für rohrförmige Bauwerke, insbesondere für Amine, Mast-u. Turmbauwerke,
Kühltürme oder Silos.
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Dieser Mantel besitzt gegenüber den bekannten Konstruktionen für Amine,
Maste, Türme, Eühltürme,Silos od.dgl.den Vorteil daß er einfacher und erheblich
preisgünstiger herstellbar ist, da nur sehr geringe Baustoffmengen in konstruktiv
einfacher Form und Verarbeitung erforderlich sind.
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Bekannte Konstruktionen bestehen beispielsweise aus Stählfachwerkkonstruktionen,
die zusätzlich mit einer nichttragenden Verkleidung aus ca. 1 mm starkem Profilblech
oder dergleichen versehen sind.
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Diese Bauweise bedingt wegen der notwendigen dreidimensionalen Fachwerkkonstruktion
und wegen der zusätzlich er -forderlichen Verkleidung sehr hohe Kosten.
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Andere bekannte Konstruktionen bestehen aus glatteneMetallblech, das
aus Stabilitätsgründen sehr dick sein muß,wodurch diese Bauweise hohe Kosten verursacht
und auf relativ kleine Abmessungen beschränkt ist.
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Eine weitere Möglichkeit sind Stahlbetonschalen für solche Bauwerke.
Hierbei ergeben sich jedoch wegen der großen Baustoffmengen und des großen Gewichts
Probleme bei der Gründung, insbesondere in Bergsenkungsgebieten. Sie sind nach ihrer
Betriebszeit nur schwierig zu entfernen und haben ein ungünstiges Verhalten bei
ErdbebenbeanspruchungO Dier Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mäntel für rohr
-förmige Bauwerke so durchzubilden, daß sie mit geringen Baustoffmengen und geringem
Gewicht einfacher und billiger hergestellt und montiert werden können0 Zur Lösung
dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Mantel aus untereinander nach jeder Richtung
kraftschlüssig verbundenen, profilierten, dünnen Blechen besteht.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß solche Mäntel
bei geringer Blechdicke, für horizontale und vertikale Lasten tragfähig sind.Die
kraftschlüssige Verbindung verleiht den Mantel aus profilierten Blechen ein schalenartiges
Tragverhalten, so daß auf die sonst übliche tragende Fachwerkkonstruktion verzichtet
werden kann.
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Als profilierte Bleche können vorzugsweise handelsübliche Profilbleche
mit gewelltem oder trapezförmigem Profil Verwendung finden.
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Als Material für den Mantel nach der Erfindung kommt Stahl, Aluminium,
Kunststoffe od. dgl. in Frage.Grundsätzlich kann der Mantel beliebige Querschnitte
aufweisen,insbesondere kann sich der Querschnitt über die Höhe ändern, so daß z.B.zylindrische,konische
oder hyperbolische Mäntel entstehen. Zur Erzielung der Querschnittsänderung können
z.B. Profilbleche mit veränderlicher Sickenbreite oder in Abständen keilförmige
Zwickelbleche verwendet werden.
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Der Mantel nach der Erfindung ist noch dadurch gekennzeichnet,daß
er durch mindestens einen,vorzugsweise jedoch durch mehrere Ringe ausgesteift ist,Die
Aussteifungsringe verleihen durch ihre Biegesteifigkeit dem Mantel eine große Formstabilität
bzgl.seines rohrförmigen Querschnittes, wodurch die Schnittkräfte infolge der Windbelastung
sehr ausgeglichen und in ihrer Größe erheblich reduziert werden.Dadurch werden Mäntel
sehr großer Abmessung möglich-wie sie z.B.für Kühltürme benötigt werden.
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Die Aussteifungsringe werden vorzugsweise an der Außenseite des Mantels
angeordnet, da gegenüber der Anordnung an der Innenseite ein strömungsgünstigerer
Querschnitt erreicht wird.Der Ringanschluß kann sinnvoll in die kraftschlüssige
Verbindungder Profilbleche mit einbezogen sein.
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Die Ringe können als Vollwandträger oder als Fachwerkträger ausgebildet
sein,die aus Walzprofilen,Rohren oder Blechen hergestellt werden Der Mantel nach
der Erfindung ist noch dadurch gekennzeichnet,daß die Ringe durch Speichen ausgesteift
sind und daß die Speichen auf Zug vorgespannt sind.Durch die Speichen, die zug-
und drucksteif, oder vorgespannt sein können, wird den Ringen eine sehr große Formsteifigkeit
verliehen und kann die Biegesteifigkeit der Ringe und damit ihr Gewicht reduziert
werden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungform ist der Mantel durch.mindestens
in einer Höhe und nach im Grundriß mindestens drei Richtungen angeordnete vorgespannte
Abspannungen gehaltenODie Abspannungen bestehen vorzugsweise aus hochfesten Stahlseilen.Sie
können aus åeeinem oder aus Doppelseilen bestehen, wobei bei letzterer Lösung, die
beiden Seile bevorzugt tangential an den Mantel angeschlossen werden, da sich hierbei
eine günstige Krafteinleitung ergibt,insbesondere wenn in diesem Bereich zusätzlich
ein Außenblech angeordnet ist.Die Anzahl und der Abstand der Ab spannungen über
der Höhe werden vorzugsweise so gewählt, daß die über den Mantel in die Abspannung
einzuleitende.Windlast in wirtschaft.-licher
Weise auf die Tragfähigkeit
der profilierten Bleche quer zur Profilierung abgestimmt ist.
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Der Mantel kann erfindungsgemäß in vertikaler Richtung mindestens
eine, vorzugsweise konzentrisch angeordnete drucksteife Stütze aufweisen.Durch die
Stütze können besonders günstig größere Vertikalkräfte z.B.
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aus den Abspannungen abgeleitet werden.Die Stütze kann dabei mit mindestens
einem Teil der Ringe,vorzugsweise mittels Speichen kraftschlüssig gekoppelt werden.Dadurch
ergibt sich eine Knickaussteifung für die Stütze.
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Des weiteren kann der Mantel nach der Erfindung auf seiner Außenseite
zusätzlich wendelförmig geführte Rippen aufweisen.Durch solche Rippen können vom
Wind angeregte Schwingungen verhindert werden. Sie können nichttragend oder tragend
zur Aufnahme von Querkräften ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Mantel an seinem unteren
Ende eine biegesteife oder fachwerkartige Stützkonstruktion auf. Sie ermöglicht
die Zuluftöffnung von Kaminen bzw.die Auslaßöffnung von Silos überdem Boden.Die
Stützkonstruktion besteht z.B.aus Fachwerkstäben die dreieckige Öffnungen bilden
oder aus biegesteifen Stäben die direkt unter dem Mantel oder konzentrisch zum Mantel
angeordnet,im Fundament und im Mantel eingespannt sind.
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Der Mantel kann in seinem Querschnitt durch Trennwände unterteilt
sein.Dadurch entstehen z.B.mehrere
Silokammern für verschiedenartige
Schüttgüter.Die Trennwände können mittragend zur Lastabtragung und zur Aussteifung
des Mantels beitragen.
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Besonders für Kamine kann die Innenseite des Mantels mit einem zusätzlichen
glatten Blech, vorzugsweise aus speziellem korrosionsbeständigem Werkstoff versehen
sein.Dadurch werden etwaige chemisch agressive Substanzen vom eigentlichen Mantel
abgehalten und das zusätzliche Blech kann bei entsprechender kraftschlüssiger Verbindung
zum Profilblech mittragend sein.
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Wenn die Außenseite des Mantels mit einem zusätzlichen glatten Blech
versehen ist,ergibt sich ein sehr niedriger Windwiderstand des Mantels und bei kraftschlüssiger
Verbindung kann es ebenfalls mittragend sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform kann der Mantel mit einer geeigneten
Kaminisolierung versehen sein.Dadurch werden die thermischen Verhältnisse verbessert
und Feuchtigkeitsniederschlag wird vermieden.Di Isolierung kann vorzugsweise aus
Leichtbaustoffen bestehen.
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Mäntel nach der Brfixdung können in der für bekannte Konstruktionen
üblichen Weise dadurch hergestellt werden, daß z.B.vorgefertigte Mantelabschnitte
aufeinander gesetzt werden.Dazu kann ein nach oben mitkletternder Kran verwendet
werden.
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Eine bevorzugte Herstellmethode für den Mantel ist dadurch gekennzeichnet,daß
er durch ein Verfahren hergestellt wird, bei dem der Zusammenbau der J3rofilbleche
und
sonstigen - auch teilweise vorgefertigten - Bauteile und ihr Anschluß an den fertigen
Mantel in einer Fertigungseinrichtung unter werkstattähnlichen Bedingungen am Boden
erfolgt, während der fertige Mantelbereich durch eine Hebeeinrichtung taktweise
gehoben wird. Dadurch ist eine besonders wirtschaftliche und gefahrlose Herstellung
des Mantels möglich, da sämtliche notwendigen Arbeiten am Erdboden durchgeführt
werden können.
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Insbesondere können die nach unten anzubauenden Mantelabschnitte leicht
aus allen Einzelbauteilen montiert werden, -da in der Bodeneinrichtung problemlos
werkstattmäßige Arbeitsbedingungen hergestellt werden können.Die Baustoffe, insbesondere
die profilierten Bleche können in kompakter, leicht transportierbarer Form angeliefert
werden.Beim Zusammenbau können die kraftschlüssigen Verbindungen der profilierten
Bleche durch einfache konstruktive Maßnahmen weitgehend gasdieht gemacht werden,
so daß kalte Fehlluft nicht eindringen kann.
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Die erfindungsgemäße Herstellung des Mantels kann noch dadurch gekennzeichnet
sein, daß er während des Herstellvorganges durch besondere Montagehilfsseile oder
vorzugsweise durch die endgültigen Abspannseile stabilisiert wird,welche durch eine
geeignete Hilfseinrichtung taktweise oder stetig kraftschlüssig während des Hebens
mitgeführt werden.Der Mantel kann dadurch bis zu größten Abmessungen problemlos
und ohne große zusätzliche Aufwendungen im Montagezustand stabilisiert werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele
im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.Die Zeichnungen
zeigen: Fig. 1 eine Ansicht des Ausführungsbeispieles eines Kamins,. Silos oder
Kühlturmes.
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Fig. 2 bis 4 drei Querschnitte des Mantels nach Fig.l Fig. 5 Einrichtungen
zur Herstellung des Mantels.
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Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel einen zylindrischen Mantel 1
aus'trapezförmig geformten Profilblech 2 das erfindungsgemäß nach allen Richtungen
zug-und druckfest gestoßen ist.Die Stöße sind im Ausführungsbeispiel mit den horizontal
angeordneten Aussteifungsringen 3 zusammengelegt.Die Ringe weisen teilweise radial
geführte Speichen 4 auf.Die Speichen 4 können wie beispielhaft dargestellt mit der
konzentrisch angeordneten Stütze 6 gekoppelt sein.Die Abspannseile 5 stabilisieren
den Mantel gegenüber Horizontallasten,z.B. aus Wind, wenn der Mantel hoch und schlank
istBeim Anschluß der Abspannseile 5 am Mantel 1 ist zur besseren Last einleitung
in das dünne Profilblech 2 ein Bereich des Mantels 1 mit einem zusätzlichen Außenblech
11 versehen,das kraftschlüssig mit dem Profilblech 2 verbunden ist.
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Der Mantel 1 ist im oberen Bereich mit wendelförmigen Rippen 7 dargestellt.
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Am obersten Mantelabschnitt sind Möglichkeiten der Qu2rschnittsänderung
über der Höhe angedeutetODasn werden
entweder die Elezhsicl;e
durch eine Reckeinrichtung keilförmig verbreitert 15 oder zwischen Blechen mit parallelen
Sicken keilförmige Zwickelbleche 16 angeordnet.
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Schließlich zeigt die Fig. l wie der Mantel 1 durch eine biegesteife
Stützkonstruktion 8a z.B. aus Rechteckrohren abgefangen wird, die in der Gründung
und in den Ringen 9 eingespannt sein können.Etenfalls ist die Möglichkeit einer
fachwerkartigen Abstützung 8b des Mantels 1 gezeigt.
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Sie wie dargestellt aus Stäben bestehen die Dreiecke bilden.Dadurch
entsteht am Boden ein freier Querschnitt als Lufteintrittsöffnung bei Kaminen und
Kühltürmen oder zur Entnahme von Füllgut bei Silos.
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Fig. 2 zeigt im Querschnitt des Mantels 1 zwischen zwei Ringen:die
Anordnung des Profilbleches 2 mit trapezför migem Querschnitt,-der Rippen 7 auf
der Außenseite des Mantels 1 ,-der zusätzlichen Außen- u.Innenbleche 10 u.ll, -
sowie der Kamin isolierung 12.
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Fig. 3 zeigt im Querschnitt des Mantels 1 bei einem Ring 3 dessen
Anordnung auf der Außenseite des Profilbleches 2 .Der Ring 3 ist teilweise biegesteif,teilweise
durch drucksteife 4a oder vorgespannte 4b Speichen ausgesteift,die mit einer zentralen
Stütze 6 gekoppelt dargestellt sind.
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In Fig.4 sind im Mantel 1 aus Profilblech 2 neben dem Ring 3 und der
Stütze ó Trennwände 9 dargestellt, die ne z.B. die Füllung eines Silos mit verschledé
Schüttgut ermöglichen.
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Fig. 5 zeigt die bevorzugte Herstellmöglichkeit des erfinlungsgemäßen
Mantels 1. Dazu wird am Boden eine eventuell mehrstöckige Fertigungseinrichtung
13 geschaffen, die einen rationellen Zusammenbau des Mantels 1 unter gleichbleibenden
werkstattmäßigen Bedingungen erlaubt.
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Die fertiggestellten Mantelabschnitte werden taktweise durch die Hebeeinrichtung
14 angehoben, so daß nach unten weitere Mantelabschnitte angebaut werden können.
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Der Mantel 1 wird durch Abspannseile 5 ,die während des Hebens kraftschlüssig
mitgeführt werden, stabilisiert.