DE2842191A1 - Fertigteilturmkonstruktion - Google Patents

Description

Gruzinsky Nauchno-Issledovatelsky Institut Energetik! i Gidrotekhnicheskikh Sooruzheny

Die vorliegende iücfindung betrifft die Errichtung von Funk- und lernseh-, Wasser-, Kühltürmen sowie den Bau von Scnornsteinen für atom- und Wärmekraftwerke«

Einen Bereich der wirkungsvollen Ausnutzung der vorliegenden Fertigteilturmkonstruktion bildec ihre Verwendung als '.Dragwerk für Schornsteine großer Höhe (über 250 m).

Die ständig zunehmende Leistung der Wärmekraftwerke sowie der intensive Bau von Atomkraftwerken stellen das Problem des Umweltschutzes gegen Verunreinigung mit Hauchgasen und anderen Produktionsabfällen in den Vordergrund, In diesem Zusammenhang kommt die Notwendigkeit auf, die Höhe der Schornsteine unter den Bedingungen der Steigerung ihrer Sicherheit durch Einführung neuer konstruktiver Lösungen, Verkürzung der Bau- und Industrialisierungsgrad-

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fristen der die Turmkonstruktion bildenden Bauelemente zu vergrößern.

Zur Zeit sind otahlb-ton- und btahlschornsteine in der UdSSR und im Ausiande am weitesten verbreitet.

Bei der »Zahl der Konstruktion eines hohen Schornsteines ist s-..-ine iSichtrheit bei Dauerbetrieb ausschlaggebend. Wie die jrraxis ergibt, sind die ritahlbeöonrohre im Vergleich zu Me Fallrohren unter Bedingungen von hohen Temperaturen und zerstörender './irkung von Gasen von längez'er Lebensdauer. Außerdem wird eine große Llenge von kost spiel ig em Metall für Stahlrohre aufgewandt, und während des Betriebes sind sie unwirtschaftlich. In der letzten Zeit werden daher im wesentlichen ütahlbetonrohre für große Wärmekraftwerke errichtete

Dabei wu.-de die "Rohr-in-Rohr^-Konstruktion, die aus einer tragenden Stahibetonaußenhaut und einem Inn?ngasäbzu^sschacht besteht, sowohl bei uns als euch im Auslande als höchst zuverlässig und wirtschaftlich anerkannt;.

iiriahrungen mit der Errichtung von Rohren in solcher Ausführung wurde sowohl in der UdSSjti (^20 m hohe Rohre) als auch im iiuslande, insbesondere in Ui>K, BRD, Japan,. England, Frankreich, DDR ausgewertet.

All diese Rohre sind in monolithischer Ausführung mit Hilfe einer umsetzbaren oder gleitenden Schalung errichtet worden. Die Verwendung dieser ochalung bedingt jedoch eine komplizierte , kostspielige Ausrüstung t

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und außerdem wird dabei die Gütekontrolle der Beton- und Bewehrungsarbei^-n erheblich erschwert. In Gebieten mit rauhen klimatischen Verhältnissen mufs ja das einbringen des Betons in monolithische Schächte auch noch unter Verwendung von Spezialwärm^dämmvorrichturiejen erfolgen,

ülinen der v/ege zur Werterhöhung, Verlängerung d-.-r Lebensdauer und Verkürzung der Baufristen der Schornsteine bildet der übergang zu vorgespannten bcahlbefconfartigrohrleitungen. Trotz ihrer augenscheinlichen Vorteile wurden jedoch solche iiohre noch nicht gebührend verbreitet»

iiiin Grund dafür besteht darin, daß mit der Vergrößerung der Höhe des üohres Seine Ausführung in Kegelform mit gewissen Schwierigkeiten Vd'Knüpft int, die mit Vereinheitlichung seiner Bauelemente, Kompliziertheit der ikontage und Vermörteln der Stoßfugen in Verbindung stehen. Deswegen sind alle bisher gebauten vorgefertigten Schornsteine von begrenzter Höhe. Der -Bau von nicht hohen vorgefertigten Schornsteinen von etwa 75 m Höhe wurde in .angland durch die Firma "Kinner iioodie Concrete, Ltd," gemeistert. Eine andere englische ü'irma "Lohn Ellis ca Sons, Ltd." errichbet nicht hohe mehrachächtige vorgbfertigte Kohre mit einem α innendurchmesser von nur etwa 2 m. Bei Bedarf der Errichtung höherer üohre Werden Monolith-Stahlbeton-xiohre infolge der obenerwähnten Gründe bevorzugt.

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Jäinen Prototyp der vorliegenden Konstruktion bildet die Turmkonsüruktion eines Kühlturmes, die ein Gerippe enthält, das aus übahlbetonbalken besteht, die längs der geradlinigen i£r zeugenden der krummlinigen Fläche des 'lurmes orientiert sind, an deren Kreuzungsstellen sich Eisenbetonstäbe befinden, die ringförmige Gurte bilden (L. I. Keimakh et al. "Scroitelstvo vysotnykh zhelezooetonnykh sooruzhenii", otroiizdat, Jkoskau, 1962, b. 205 bis 2ü6, ti, 1,53) _o

üiin Nachteil dieser Konstruktion sowie der obenauf gezählten Bauwerke besteht darin, dad die geradlinigen Bestandteile, diü längs dor Erzeugenden orientiert sind und eine krummlinige Fläche z.B. ein liobationshyperboloid bilden, über die ganze Turmhöhe von iUß bis Kopf verlaufen.

bezogene Die Anzahl von Balken oder öüiitzen und ihre ^ Quer-

n ochnittöflache bleiben also an allen Koten der Konstruktion unveränderlich. Vom Standpunkt des stabischen und dynamischen Verhaltens des iurme^ aus, ·■„ enn axe einwirkenden Kräfte von Fuß zu ICopf abnehmen, iot jedoch diese Unveränderlichkfcit des ^uez'scLnitts anzweckmäisig und unwirtschaftlich. Bei 3xn.;.r iteihe von Bauw,.rk&n wii*d dieser uachteil durch aJ-lmä'nliche ^u^i'schnicböVi.rminücrung der .-Jcützen betie'iti_ö*„, !»Ha rührt ^e Leerstibs zur Vergrößerung der ^a

und
anzahl der Fertigceile ^v Kompliziert die Moatagetfchnologie

der Konstruktion.

Außerdem ist die Konstruktion, die den Ausgangspunkt des Vorschlags bildet, nicht in vorgespannter, sondern in

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herkömmlicher Variante ausgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine IPertigteilturmkonstruktion au entwickeln, bei der die geradlinigen Stützen des Gerippes derart ausgeführt und räumlich angeordnet -sind, daß die Möglichkeit ge-.iührleistet ist, eine feste, steife, rißsichere, alterungsbcständige, wirtschaftliche, vorgespannte, durch vereinfachte Knotenverbindung en, maximale Vereinheitlichung der Bestandteile und Industrialisierung ihrer Herstellung ^ekeruiZoicl'.neue Konstruktion herzustellen, die es letzten Endes ermöglicht, den Monta^evorgang des Bauwerkes wesentlich zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Die gestellte Aui'gabe wird dadurch g.lüat, daß bei einer Fertigteilturmkonstruktion, die ein Stahlblech-Gittergerippe enthält, das in Form eines einschaligen Hyperboloids ausgeführt und durch sich kreuzende schräge geradlinige Stützen aus Einzelteilen gebildet ist, die längs der Erzeugenden der Oberfläche des ^inschaligen Hyperboloids orientiert und durch waagerecht angeordnete Gurte, die die Konstruktion in Stufen einteilen, untereinander verbunden sind, erfindungsgemäß Hohlräume zur Aufnahme von vorgespannten verdrillten Bewehrungsbündeln, die in Gurten verankert sind, die sich an Stellen der maximalen Annäherung von benachbarten Stützen befinden, in geradlinigen Elementen der Stützen in Längsrichtung ausgebildet sind₀

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Das Vorhandensein von Hohlräumen in den Bauelementen der Stützen, die längs der geradlinigen Erzeugenden des Hyperboloids an_oecrdnec sind, bietet die Möglichkeit, Bewthrungsbündel in diesen unterzubringen, deren Spannung gestattet, liin starres räumliches vorgespanntes Gerippe herzustellen, das alle Vorteile des vorgespannten otahlbetons ν Starrheit und Stabilität von i-taums^s turnen vom 'üyp eines einschaligen Hyperboloids in sich vereinigt,,

Diatieilbewehrung wird in d-n Gurten verankert, was während der Iu on cage dec Bauwerkes gestattet, einen Jeden ϊβϋ davon als ein selbständiges '.Tragwerk zu betrachten, das alle Lontagebelastung_tn aufnimmt.

Erfindun_ö-sgemäß sind ebenfalls Zusatzstufen, die durch Hohlblöcke gebildet sind, in denen sich die vorgespannten -^ewehrungsbündel kreuzen, in der Fertigteilkonstruktion zwischen den der Höhe nach benachbarten Stufen ausgeführt.

Die Anordnung von Zusatzstufen, die sich aus Hohlkastenel:menten zusammensetzen, in denen die Kreuzung der Bewehrungsbündel statefindet, bietet; die Möglichkeit, die Konstruktion der Baugruppen in der Gurtzone wesentlich zu vereinfachen. Im besonderen fällt die Notwendigkeit weg, sich gegenseitig kreuzende Längshohlräume, die zum Einziehen der ■'■Wehrungsbündel erforderlich sind, in ihr (in dieser Zone) auszubilden.

Außerdem bestehen erfindunuSgemäJB die Stützen bei der

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Fertigteilkonstruktion aus elementen und IIohIblocken von gleicher -ßaugröße, und die Anzahl der stützen nimmt je nach den am Gerippe ankeifenden Kräften stufenweise nach oben, ausgehend -vom Turmfuß, ab, an dem sie mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die ocützen,

untersten die jede ütufe abgesehen von der ^ bilden, eine geradlinige Fortführung eines Teils der btützen der untenliegenden Stufen darstellen,

üie stufenweise abwechselnde Verminderung d-r otützenzahl nach der Höhe des Bauwerkes ermöglicht es, unc_tr Beibehaltung der 'Turmgeometrie die Übereinstimmung der Konstruktion mit dem Charakter der angreifenden Kräfte nicht durch Änderung der ^utrabmessungen der ütiiüzen, was zur Yergröße-

haltenden rung der Anzahl der vorrätig zu ^ Baugrößen führt, sond. rn durch ihre Anzahl zu sichern. Das gestattet, die Bauelemente der Turmstützen praktisch von gleicher %ugröße und die Konstruktion dementsprechend wii'tschaftlicher auszufuhren.

Bei der erfindungsgemäßt-n Fertigt ν i !konstruktion sind die zu den .Stützen gehörigen geradlinigen Bauelemente und Hohlblöcke mit rechteckigem oder rundem «juerschni.t ausgt;-f uhr t.

Die Ausführung der geradlinigen Bauelemente und Hohlblöcke miυ rechteckigem oder rundem d.h. einfachem querschnitt bietet die Möglichkeit, ihr- Herstellung maximal zu vereinheitlichen und zu industrialisieren, den kontage-

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Vorgang zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines .konkreten Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, tis zeigt

i-'ig. 1 in öohematiöcher Darstellung eine Gesamtansicht der vorliegenden iurmkonstruktion,
j-'ig. 2 dito, in Draufsicht,

.Fig, 3 ein-n ieil der Konstruktion in der gurtnahen Zoru;, in vergrößertem Maßstab,

Fi_G. 4 einen schnitt ^emäiä Linie IY-IY in Fig. 3» Fig. i? einen Schnitt geaitUS Linie V-7 in ü'ig, 3· Die vorgv tichiagene iurmKonstruktion enthält ein Stahlbeton-Gititergex'ippe, das in Form eines einschaligen Hyperboloids ausgeführt und durch aich kreuzende bchräge geradlinige Ütüüzen 1, 2 und 3 (i''iö· 1 uⁿd 2) aus üinzelteilen gebildet ist. Diese Stützen sind längs der Jirzeugtnden der Fläche des einschaligen Hyperboloids orientiert und am FuS ¹¹A¹¹ mit gleichem Abstand voneinandei· angeordnet, wobei die stützen der Turmhöhe nach einander abwechseln₀

an Stellen der maximalen hu nähe rung der ,büutzen 1, 2 und 3 sind Gurte 4 (Fig. 3) angeordnet, die den Turm der Höhe nach in Stufen einteilen, wobei in der Zeichnung die (Fig. 1) erste ütufe mit 'Δοιιβ "B-G", zweite

Stufe rait Zone ¹¹D-Jt;", dritte Stufe miü Zone "F-G" bezeichnet ist.

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Die zweite Stufe "D-E" besteht aus btützen 2 und 3, die eine geradlinige Fortführung eines Teils der Stützen der eisten Stufe "B-G'¹ darstellen, und die driute Stufe "F-u·¹* setzt sich aus üüützen 3 zusammen, die eine Fortführung eines l'eils der Stützen der ersten und zweiten idtufe darstellen. In .abhängigkeit von den am Gerippe angreifenden Kräfte, nimmt die Stützenzahl stufenweise vom Turmfuß "a" nach oben al).

Zwischen den der Heine nach benachbarten Stufen sind Zusatzt'tufen aus Kastenhohlblöcken 5 ausgeführt, in denen die Kreuzung der vorgespannten Bewehrungsbündel 6 (Fig. 3) stattfindet. Diese Bewehrungsbündel sind in Hohlräumen 7 C^ig· 5 ) äer geradlinigen Bauelemente der Stützen 1, 2

den
uad 3 untergebracht und in^Gurten 4 verankert.

Die Hohlblöcke 5 uud die geradlinigen Bauelemente der Stützen 1, 2 und 3 sind mit rechteckigem querschnitt (Fig. 4 und 5) ausgeführt, wobei die Breite jedes der Hohlblöcke das Doppelte der Breite jeder der Stützen beträgt. In der Zeichnung ist die Breiue der Stütze 2 oder 3 . mit ¹Ib", die des Blocks 5 mit "2b" bezeichnet, h ist Höhe des Hohlblocks und der Bauelemente, die die Stützen 1, 2 und 3 zusammenstellen.

Die Blöcke 5 und Stützen 1, 2 und 3 können jedoch auch einen runden Querschnitt aufweisen (nicht dargestellt).

Die Oberfläche der vorgeschlagenen Konstruktion stellt

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wobei die ein tinschaliges Hyperboloid dar,^Geradlinigkeit der Er-

eines Hyperboloids

zeugenden ν zur aj Ordnung einer vorgespannten Bewehrung längs dieser ausgenutzt wird. Der Turm wird aus F'ertig-"betont»locken mit begrenzter BaugröBenzahl zusammengebaut, An Stellen der Annäherung der Erzeugenden sind Stahlbeton-Aussteifungsgurte angeordnet, di■:■ die Konstruktion in Stufen einteilen, umfhöhere Standfest;igkeit\^der Konstruktion ,zu verl; iben_o

Zwecks der vollständigsten Übereinstimmung der Konstruk-

endet tion mit dem Charakt r der angreifenden Kräfte ^· ein Teil

den
otüuzen anstellen ihrer maximalen Annäherung

nach oben, und die übrigen Stützen werden zum Kopf der Konstruktion fortgeführt, wob..i sie ein räumliches Gerippe mit einem bereits verminderten reduzierten querschnitt, der den in diestr Zone wirkenden Kräften entspricht, bilden. Me 'lurmko ns tr ukti on wird aus Pertigbetonteilen zusammengebaut, die Hohlräume zur aufnahme der vorgespannten Seilbewehrung aufweisen.

Die Kreuzung der vorgespannten Bewehruagsbündel findet in Kasteiihohlblöcken mit einer im Vergleich zu den Hauptstützen verdoppelten Breite statt. Diese Kastenblöcke bilden

Veis durch Gurte begrenzte Zusatzstufen. Each der(spannung wird die Seilbewehrung stufenweise in den Gurten verankert, und die Hohlräume der Bauelemente werden mit Betongemisch ausgefüllt.

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Die vorliegende tragende Fertigteiikonstrunnion unterscheidet sich vorteilhaft von d&n uisheri^ri. Das räumliche Gittergerippe verei^i^t in sich alle Vorteile des vor^e— opä;ini;:j; Stahlbetons, Starrheit; u:id obabiliüät der ^iaumcäv-titeiae vom !typ eines einsclialigen Hjperboloida. jjurch die Verwendung der ''/OrGi^aXmUn₆ üind --lie iftöise zwischen den Blöcken einfach und zuverlässig ohne ^chvv'eißarbeiüen ausgeführt, Durch Unuerbringung, dei* Ha.iptti'agbev/ehrung im linieren, des querschnitts, Zusamiuenprsssuiia der Betonbausteine, die die Bißbildung in diesen während des Betriebes ausschließen, wird hingegen die Korrosiunsbt.sc-yndigkeit der Bewehrung gewährleistet und somit die Verlängerung der Lebensdauer des Bauwerkes ins gesamt begünstigt. Die -ausnutzung einer hochfesten Bewehrung bietet außerdem die iv.üo'li den Beton- und Stahlverbrauch zu senken, das ii^p des Turms und dementsprechend die Abmessungen seines Fundaments zu vermindern.

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Claims (4)

1.) FerfcigCeilCui'inKJiiatrukoioü, die ein otahlbetaa-G-iüijergerippe euchiü-t, das in j?'orm eines oinschalig-->n lijpex-bo loiüö ausgeführt und durch sich kreuzende schrage ^erad linige ooiitzer» aut> Miiselüeilea gebildeu ist, die längs der arzen^exiden d«r Oberflache des ciiiochai.igen Hyperboloide orientiert und durch Yv^agerecht än_tJsoraiie be -iurte, die die Konstruiction in stufen eixitoilen, untereinander verbunden sind, dadurch £ e k e η η zeichne c , daß Hohlräume (7) &ur a.ui'nahrae von vorüespannüen verdrillten Bewehrun^sbündt. In (6), uie in vjurc,-:-n (4) verankert sind, die sich an tibelleii der raa^imalsn knnäh.-;run_ö· von "benachbarten titützeri (1, 2 und 3) bii'incifen,

in^vgeradlinigen elementen aer stützen Ci> 2 uriu ^j in Län_usrichtun_ü- ausgebildet sind,

2. fertigteiikonstriuccion ntich iuiapruch 1, u a durch gekennzeichnet, αaß Zusatz-

stufen, die durch Hohiblöcite (^L,0 gebilciöt sind, in tieren sich die vorgespannten B< v/ehruiwsbüiidsl (6) icr^uxexi, zwischen den der Höhe nach benachbarten o'ouftn ("B-C usü ¹¹D-^ und x'-G") ausgeführt sind.

3, Fertigteilko.ß truküion nach nn^i-ruch 2, ti η durch g e k e η ii ζ e i c h η e c , dais die aus

Elementen b.stehenden dtufazen (1, 2 und 3) und die Hohl-

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blöcke (5) von gleicher Baugröße ausgeführt sind, und die Anzahl der stützen nimmt je nach den am Gerippe angreifenden Kräften von Stufe zu Stufe nach oben vom iurmfuß ("a") ab, an dem sie mit gleichem .abstund voneinander angeordnet sind, wobei die stützen (2 und 3?) höherer btufen(i)E und FG)

eine geradlinige Fortführung eines Teils der stützen der untenliegenden otuf en darstellen,,

4. Fertigteilkonstruktion nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß die zu den stützen (1, 2 una 3) gehörigen geradlinigen Bauelemente und Ilohlblöcke (>) mic r:Chbeckigem oder rundem ,^rschnitt ausgeführt sind.

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