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Hochbaukonstruktion
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Die Erfindung betrifft eine Hochbaukonstruktion, insbesondere einen
Schornstein für industrielle Zwecke.
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Diese besteht aus einzelnen vorgefertigten, miteinander durch vertikale
Bewehrungselemente, eventuell durch das Ausnutzen der Vorspannung von vertikalen
Bewehrungselementen verbundenen Bauteilen, die insgesamt mit einer Schutzhülle versehen
sind, wobei ein wesentlicher Anteil dieser Bauteile durch produktive, zum Herstellen
von vorgefertigten Bauteilen aus unbewehrtem Beton bestimmte Prozesse erzeugt werden
soll.
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Gegenwärtig werden verhältnismässig niedrige freistehende Schornsteine
- d.h. bis zur Höhe von etwa loo m - aus Spezialziegel gebaut. Ein schwerwiegendes
Problem besteht darin, daß eine Mechanisierung solcher Arbeiten kaum möglich ist
und infolgedessen eine niedrige Produktivität besteht.
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Die Produktivität solcher Bauarbeiten wurde zwar bei den Schornsteinen
gesteigert, die aus speziellen verschieden geformten Blocksteinen gebaut sind, wo
ein Blockstein mehrere
Ziegelsteine ersetzt. Aber es ist nicht gelungen,
die Mühsa-i und die Menge der hoch über dem Gelände auszuiibenden Arbeit zu vermeiden,
Bei diesen beiden Bauarten stellt dann eine verhältnismässig lange Aufbauzeit einen
weiteren Nachteil dar.
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Zur Vermeidung dieser Mängel wurde in der letzten Zeit der Aufbau
von Schornsteinen in kleineren Höhen und mit kleinen Durchmessern auf monolithischer
Art durchgeführt. Dazu wurde unter Verwendung von Gleitschalungen eine beträchtlich
komplizierte Mechanisierung des eigentlichen Ausbaus vorgenommen. Auch der Betontransport
zur Einschüttstelle erfordert einen erheblichen Aufwand. Nicht einmal bei den kleineren
Schornsteinen brachte jedoch diese Bauart das erwartete Ergebnis, da die eigentliche
Montage und Demontage solcher komplizierten Herstellungsanlagen die Ausbauzeit erheblich
verlängert, abgesehen von hohen Anschaffungkosten.
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Ferner zeigt sich in der letzten Zeit erneut das Interesse am Ausbau
von Schornsteinen solcher Höhen aus ringförmigen Bauteilen, aber nicht einmal hier
wurden die erwünschten Ergebnisse insbesondere wegen der Probleme des Schweissens
der vertikalen Armierung der einzelnen Ringe, erzielt.
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Schutzhüllen für solche Schornsteine werden meistens durch Vermauern
aus einzelnen Formblöcken mit Hilfe von säurefester Kittmasse hergestellt. In den
letzten Jahren zeigt sich das Bestreben, die Produktivität solcher Arbeiten unter
Beibehaltung einer ausreichenden Säurebeständigkeit und unter Beachten aller Sicherheitsvorschriften
zu steigern. Die Tendenz führte zum Her stellen von Blöcken und Teilen der Schutzhtllen
im voraus, d.h.
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vor dem eigentlichen. Einbau und erst danach zum Einlegen der gesamten
vorbereiteten Segmente in die Schornsteinwandungen.
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Solche Bauteile werden in manchen Fällen in Metallkörbe und -rahsen
von verschiedensten Konstruktionen eingebaut. Und es sind eben diese Metallbostandteile,
die die allmähliche Zerstörung der ganzen säurefesten Umhüllung verursachen, da
das Metallmaterial - d.h. ordinärer Baustahl - in solchen stark -angreifenden Medien
einer raschen Korrosion unterliegt.
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Weitere Probleme entstehen auch bei der eigentlichen Zubereitung und
Zusammensetzung dieser Bauteile, da deren Transport, ein einfaches Einlegen sowie
die Mechanisierung solcher Arbeiten noch nicht technisch und konstruktiv einwandfrei
gewährleistet sind.
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In der letzten Zeit werden vorgefertigte hohle Tragteile mit einer
komplizierten inneren Armatur, die im wesentlichen die ganze Betonwand des Bauteiles
ausfüllt, hergestellt. Die Herstellung solcher Teile stellt eine komplizierte, zeitraubende
und mühsame Technoltie sowohl bei deren Zusammensetzung als auch bei der eigentlichen
Erzeugung dar, die keine Mechanisierung und Automatisierung erlaubt.
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Es sind auch vorgefertigte hohle zylindrische Bauteile bekannt, die
eine einfache Armatierung von mechanisierbarer Herstellung aufweisen. Aus baustatischen
Gründen sind jedoch solche Teile unzureichend, da sie wegen dynamischer Wirkungen
zur Riss- und Bruchbildung neigen, was die Destruktion der ganzen Hochbaukonstruktion
verursachen kann.
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Die vorerwähnten Typen von vorgefertigten Bauteilen ermöglichen es
überhaupt nicht, in ihren Wänden Querlocher zum Anschliessen bzw. Einmünden von
technologischen Aggregaten vorzusehen.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Hochbaukonstruktion, insbesondere einen
Schornstein für industrielle
Zwecke zu schaffen, die einfach und schnell praefabrizierbar und dann montierbar
ist und die als Schornstein sich durch erhöhte Lebensdauer auszeichnet.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Hochbaukonstruktion aus Stahlbetonteilen
besteht, in deren Wand am Umfang zumindest drei Durchgangskanäle vorgesehen sind,
in denen ein mit Zementmörtel eingegossenes Vertikalbewehrungselement gelagert ist.
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Zwischen den Unterteil und den Oberteil der Hochbaukonstruktion kann
zweckmässigerweise ein mit den beiden Teilen mittels des durchgehenden Vertikalbewehrungselements
und gleichzeitig mit mindestens drei Bewehrungsrippen mittels in Durchgangslöchern
dieser Rippen gelagerter Zugbänder verbundener BewehrungsrinR eingelegt werden.
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Eine vorteilhafte Aus führungs form der Erfindung besteht darin, daß
die Bewehrungsrippen aus vorgefertigten Stahlbetontei len mit qleichem Ilöhenmodul
wie die Stahlbetonteile der Hochbaukonstruktion zusammengesetzt sind.
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Dabei ist es zweckmssig, wenn die Durchgangskanäle in den Stahlbetonteilen
sowie die Durchgangslöcher in den Bewehrungsrippen mit einer Stahleinlage versehen
sind.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und -maßnahmen bestehen in
folgendem: Mindestens drei Paare der Bewehrungsrippen können durch mindeste ein
Bewehrungselement von unvollständiger Höhe miteinander verbunden sein.
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Alle einzelnen Teile der Bewehrungsrippen sind in Höhenfugen mit einer
Zange zum Verbinden mit dem eigentlichen Körper der Hochbaukonstruktion versehen.
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Das Vertikalbewehrungselement ist an den Enden der einzelnen Teile
mit Gewinde versehen und diese Teile sind mittels einer Muffe zusammengeschraubt
und so miteinander verbunden.
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Die Stahlbetonteile der Hochbaukonstruktion sind mit aus einem Rahmen
bestehenden Sektionen einer Schutzhülle versehen, wobei die obere äußere Umspannung
des Rahmens am Umfang an mindestens zwei Stellen mittels einer Steife bzw. Stütze
mit seiner unteren Umspannung verbunden ist, an deren Umfangsstirn weitere Schichten
von Blöcken oder Ringen der Schutzhülle gelagert sind. Die Steife des Rahmens, deren
Oberende über die Oberschicht des Teiles der Schutzhülle ragtt ist durch einen Stahlstab
gebildet, dessen beide Enden an der unteren Umspannung festgehalten und durch an
der oberen Umspannung befestigte Ösen lose durchgezogen sind.
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An der inneren Oberfläche der Wand des Stahlbetonteiles ist eine Horizontalsteife
und an der äußeren Oberfläche der Wand eine äußere Horizontalsteife gelagert, wobei
zwischen den beiden Steifen die Stahleinlagen der Durchgangskanale angeordnet sind.
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In der Wand des Stahlbetonteiles ist ein Querloch zum Einmünden oder
Anschließen von technologischen Aggregaten vorgesehen, dessen Schalung durch eine
Armatur an einer der Stahleinlagen festgehalten ist.
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Am unteren der Stahlbetonteile des Oberteiles der Konstruktion sind
mittels eines Versteifungsringes zumindest drei Stützen befestigt, welche im Grund
der Hochbaukonstruktion verankert sind. Dem Versteifungsring kann von unten über
eine mit einer elastischen Dichtungsmasse ausgefüllte Fuge der baustatische Unterteil
der Hochbaukonstruktion zugeordnet sein. Die einzelnen Stützen sind mit den benachbarten
Stützen mittels Bewehrungselementen verbunden.
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Die oben beschriebene Konstruktion gewährleistet eine einfache und
rasche Montage des ganzen Schornsteines mit hoher Produktivität. Bei dieser erfindungsgemäßen
Hochbaukonstrtiktion werden die Fugen zwischen den einzelnen Sektionen auf ein Minimum
beschränkt, wodurch ein besseres Aussehen und eine Verminderung der Korrosion aller
Versteifungselemente des Schornsteines erzielt wird.
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Bei Schornsteinen der Höhe bis zu 6o m dauert die Montage ein vaar
Tage und bei der Höhe bis zu etwa loo m wird sie auf einige Wochen verkürzt, wobei
die Materialkosten minimal sind.
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Bei Höhen von mehr als 80 m nimmt die Materialersparnis auch dadurch
zu, daß die Bewehrungsrippen den Ausbau eines bis loo r.
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hohen Schornsteines mit einem kleinen Durchmesser des an hochproduktiven
Maschinen herstellbaren Grundteiles erlauben.
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An den Schornsteingrund werden keine speziellen Ansprüche gestellt,
Die Konstruktionsanordnung der Schutzhülle verhindert auf einfa che Art und Weise
den Kontakt von aggresiven Rauch gasen mit Metallelementen des Teiles der Schutzhülle
und erhöht somit im wesentlichen die Lebensdauer der Schutzhülle und infolge dessen
auch des eigentlichen Schornsteins.
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Die mit ihrem Bogen über die obere Fläche des Teiles der Schutzhülle
ragenden Usen des Versteifungseements gewährleisten ein einfaches Klemmen an einem
Transportmechanismus und erleichtern insbesondere die Einbettung des nachfolgenden
höheren Schornsteintei les.
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Der grundlegende Stahlbetonteil für die erfindungsgemäße Hochbaukonstruktion,
der aus erstklassigem Beton hergestellt ist, garantiert eine sichere Obertragung
der Wirkungen von betrEchtlichen
sowohl statischen als auch dynamischen
Beanspruchungen ohne Entstehung von Rissen und Destruktionen bei gleichzeitiger
leichter und sicherer Montage und bei leichter Verkupplung der einzelnen vorgefertigten
Teile. Gleichzeitig wird durch die Erfindung eine vollkommene Rektifizierbarkeit
und somit auch vollkommene Verkupplung aller einzelnen Teile zu einer finalen Konfiguration
der Hochbaukonstruktion auf einfache und rasche Art und Weise gewährleistet.
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Die Herstellung der vorerwähnten vorgefertigten Teile ist leicht mechanisierbar,
da sie auch an hochproduktiven, vor allem zum Herstellen von unbewehrten Betonwaren
und zur Obertragung grdsserer Belastungen nicht bestimmten Teilen dienenden Maschinenanlagen
bewerkstelligt werden kann.
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Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen.
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Fig. 1 eine Gesamtansicht der Hochbaukonstruktion, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Oberteiles der in Fig. 1 dargestellten Hochbaukonstruktion,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht an der Stelle des Bewehrungsringes der in Fig. 1
dargestellten Hochbaukonstruktion, Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Unterteiles
der in Fig. 1 dargestellten Hochbaukonstruktion und zwar an der Stelle der Fuge
sowohl der Stahlbetonteile, als auch der Bewehrungsrippen, Fig. 5 eine Teilansicht
des Stahlbetonteiles, teilweise im Schnitt, Fig. 6 eine Draufsicht des in Fig. 5
veranschaulichten Stahlbetonteiles,
Fig. 7 eine Detailansicht der
Ausführung des Querloches im Stahlbetonteil, Fig. 8 eine Ansicht einer Sektion der
SchutzhElle, Fig. 9 eine Detailansicht der Verkupplung beider Stahlbetonteile im
Vertikalschnitt, Fig. lo eine Gesamtansicht der Hochbaukonstruktion, die eine Verkupplung
der vorgespannten Stützen mit dem Oberteil des Schornsteines darstellt.
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Die erfindungsgemäße Hochbaukonstruktion (Fig. 1) ruht auf einem Grund
(Fundament) 12, in dem ein Vertikalbewehrungselement 11 (Fig. 2) verankert ist.
Der eigentliche Körper der Hochbaukonstruktion besteht aus einem System von Stahlbetonteilen
7 in Ringform (Fig. 2), die aufeinander gelagert werden, wobei in den darin vorgesehenen
achsparallelen Durchgangskanalen 8 weitere, durch eine Gewindemuffe 13 (Fig. 9)
miteinander verbundene Teile des Vertikalbewehrungselementes 11 angeordnet sind.
Die Enden des Vertikalbewehrungselements 11 sind mit entsprechenden Gewinden versehen.
Zwischen den ein zelnen Stahlbetonteilen 7 ist eine enge Fuge 33 (Fig. lo) vorgesehen,
in der eine Schicht 34 (Fig. 9) von Zementinörtel eingelegt ist.
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Der Stahlbetonteil 7 dieser Ausführungsform ist als ein hohler Walzenkörper
mit zylindrischer Wand 23 (Fig. 6) gestaltet. In dieser Wand 23 sind in den achsparallelen
Durchgangskanälen 8 Stahleinlagen 9 gelagert. Diese befinden sich zwischen einer
inneren Horizontalsteife 24 (Fig. 6) und einer äußeren Horizontalsteife 25, die
in der Nähe der inneren Oberfläche 22 und der äußeren Oberfläche 35 der Wand 23
des Stahlbetonteiles 7 untergebracht sind.
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Die inneren und äußeren Horizontalsteifen 24 bzw. 25 können aus Baustahldraht
als schraubenförmige Wicklungen mit einer Steigung von höchstens 15 cm ausgebildet
sein. Um ihre Starrheit zu steigern und einleichteres Einlegen in die Form zu gewährleisten,
können sie darüber hinaus z.B. mit länglichen Zugbänder 36 (Fig. 6) fixiert sein.
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Je nach Bedarf der Herstellung oder nach architektonischen Anforderungen
kann der Querschnitt des Stahlbetonteiles 7 von außen die Form eines regel- oder
unregelmässigen Polyeders, tropfenförmiger Konfiguration, Ovals oder dergl. aufweisen.
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Um einen Rauchkanal einmünden zu lassen oder technologische Aggregate
anschließen zu können, ist es vorteilhaft, in einem der Stahlbe-tonteile 7 ein Querloch
26 (Fig. 6) vorzusehen.
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Am vorteilhaftesten kann dieses Problem so gelöst werden, daß in die
Wand 23 des Stahlbetonteiles 7 eine der Form des Querloches 26 entsprechende Schalung
von "verlorenem" Typ eingebaut wird; wegen der präzisen Einstellung soll diese Schalung
durch eine Armatur bzw. Armierung 28 (Fig. 7) an einer der Stahleinlagen 9 festgehalten
werden.
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Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist eine Versenkung 30 an einer oder beiden
Stirnen 29 des Durchgangskanals 8 zur leichteren Montage der einzelnen Stahlbetonteile
7 miteinander vorgesehen.
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In diesem Falle endet dann die Stahleinlage 9 an der inneren Stirn
31 dieser Versenkung 30.
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Die Säurebeständigkeit des Schornsteines wird durch eine Schutzhülle
gewährleistet. Diese besteht aus miteinander vermauerten und mit säurefester Kittmasse
verbundenen Formblöcken aus keramischem Material oder feuerbeständigem Beton. Von
außen sowie von innen gesehen kann die Schutzhülle entweder walzen- oder prismaförmig
sein, was jedoch vom Gesichtspunkt der Erfindung nicht maßgebend ist.
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Fig. 8 zeigt, daß die Unterschicht 37 der Schutzhülle durch eine äußere
untere Umspannung 17 fest verspannt ist. Auf diese Unterschicht 37 werden dann weitere
Schichten 18 aufgebaut. Der äußere Durchmesser jeder Schicht 18 ist infolgedessen
um die zweifache Dicke der unteren Umsapnnung 17 größer als der äußere Durchmesser
der Unterschicht 37. Eine ausreichen de Verbindung der Unterschicht 37 mit den weiteren
Schichten 18 ist lediglich mittels säure fester Kittmasse gesichert, wobei die weiteren
Schichten durch die Stirn der unteren Umspannung 17 gestützt sind. Die Höhe der
Schutzhülle ist je nach der Konstruktion der Schornsteinwandung, der Dimensionen
des Stahlbetonteiles 7 und der Transportbedingungen im Bereich von 50 cm bis 3 m
zu wählen. Die Oberschicht 2o der Formblöcke der Schutzhülle ist mit einer äußeren
oberen Umspannung 15 (Spannring) verstehen, die am Umfang mindestens an zwei Stellen
durch eine Stütze 16 mit der unteren Umspannung 17 verbunden ist.
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Die Stütze 16 kann aus Baustahldraht so hergestellt werden, sie daß
an der unteren Umspannung 17 befestigt und durch an der ober Umspannung 15 vorgesehenen
dsen 21 lose gezogen ist. Oberhalb der oberen Schicht 20 der Formblöcke in der Sektion
14 der Schutzhülle bildet die Stütze 16 einen Bogen 38, der einerseits als Führung
zum Aufsetzen der nachfolgenden höheren Sektion der Schutzhülle, andererseits als
Use zum Anfassen der ganzen Sektion 14 der Schutzhülle von den Transportmechanismen
dient.
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Beim Aufbau von niedrigeren Schornsteinen - d.h. bis zur Höhe von
etwa 60 m - wird so vorgegangen, daß die einzelnen Stahlbetonteile 7 aufeinander
gelagert werden, wobei die in den Durchgangskanälen 8 befindlichen Vertikalbewehrungselemente
11 mit Hilfe der Gewindemuffe 13 (Fig. 9) zusammenverbunden werden.
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Das Vertikalbewehrungselement 11 ist an beiden Enden mit demselben
Gewinde versehen.
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Die Vertikalbewehrungselemente 11 werden so miteinander verbunden,
daß auf ein Ende des Elements, dessen anderen Ende im Grund einbetoniert ist, die
Gewindemuffe 13 so aufgeschraubt wird, daß ein Abschnitt des Inneren der Muffe für
den nachfolgenden Teil des Vertikalbewehrungselements 11 frei bleibt.
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Der äußere Durchmesser der Gewindemuffen 13 ist geringer als der Durchmesser
der Durchgangskanäle 8.
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Hierauf wird auf eine vorbereitete Schicht 34 von Zementmörtel der
Stahlbetonteil 7 gelagert, der Teil des Vertikalbewehrungselementes 11 wird befestigt
und dieser Zyklus wiederholt sich weiter.
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Beim Ausbau von höheren Schornsteinen und beim Behalten der dimensionsmässig
leicht herstellbaren Stahlteile 7 sind dem Schornsteingewände Bewehrungsrippen 3
zuzuordnen. Diese sind mit Durchgangs löchern 4 verstehen, in denen Zugbänder 5
gelagert sind. Die Teile der Bewehrungsrippen 3 sind mit dem gleichen Höhenmodul
wie die Stahlbetonteile 7 hergestellt und sind mit dem Schornsteingewände einerseits
mittels Lugbändern 5, die im Bewehrungsring 2 festgehalten sind, andererseits mittels
Zangen lo verbunden; diese umschließen einerseits die ZugbSnder 5 der Bewehrungsrippen
3, andererseits das Vertikalbewehrungselement 11 des Schornsteingewändes.
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Beider Montage wird es so vorgegangen, daß zunächst der mit den Bewehrungsrippen
3 versehene Unterteil 6 des Schornsteines montiert wird.
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Nach dem Aufsetzen des ersten Stahlbetonteiles 7 des Unterteils 6
des Schornsteines werden ihm die ersten Teile aller Bewehrungsrippen
3
zugeordnet. Die Berührungsfuge zwischen dem äußeren Umfang des Stahlbetonteiles
7 des Schornsteingewändes und der Bewehrungsrippe 3 wird dann mit dem Zementmörtel,
ausgefüllt, worauf an der oberen horizontalen Fuge die Verbindung mittels der Zange
lo durchgeführt wird, Die Zange umspannt mit ihrem Umfang alle Zugbänder 5 der Bewehrungsrippen
3 und mindestens eine Stahleinlage 9 des Durchgangskanals 8 des Stahlbetonteiles
7 bzw. das in diesem gelagerte Vertikalbewehrungselement 11. Nachher wird der nachfolgende
höhere Stahlbetonteil 7 aufgesetzt und die Montage bis zur Höhe des Bewehrungsringes
2 fortgesetzt, in welchem die Zugbänder 5 der Bewehrungsrippen 3 enden. Die Bewehrungsrippen
3 oder deren Paare können miteinander mittels des Bewehrungselementes 19 verbunden
sein. Dieses kann über die ganze Höhe des Unterteiles 6 des Schornsteines oder unterbrochen
oder als ein Bestandteil von unkompletter Höhe ausgeführt sein.
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Vorzugsweise befinden sich die Durchgangskanäle 8 des Vertikalbewehrungselementes
11 - im Horizntalschnitt - im Bewehrungsring zwischen den Durchgangslöchern 4 fUr
Zugbänder 5 der Bewehrungsrippen 3.
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An den Bewehrungsring 2 schließt der Oberteil 1 des Schornsteines
an, dessen Montage den gleichen Verlauf nimmt wie der Ausbau des mit mit den Bewehrungsrippen
3 nicht versehener Schornsteines bis zur Höhe von 60 m.
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Weitere Möglichkeiten des Schornsteinausbaus gehen wiederum von den
gleichen Stahlbetonteilen 7 aus. Diese werden jedoch über den Bewehrungsring 2 montiert,
welcher mit dem Grund 12 mittels in Kanälen der Stützen 32 gelagerter Zugbänder
mit Vorspannung statisch gekoppelt wird.
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Der Unterteil 6 des Schornsteines kann dann im Falle der Einmündung
über dem Gelände überhaupt entfallen und die Einmündung wird nachher bis in einen
beliebigen Stahlbetonteil 7 oberhalb des Bewehrungsringes 2 oder als ein statisch
selbständiger Bau aus den Stahlbetonteilen 7 auf die vorbeschriebene Art vorgenommen.
Der Bau ist dann mit dem Oberteil 1 des Schornsteines Itber die dauernd mit elastischer
Dichtungsmasse ausgefüllte Fuge 33 verbunden.