DE4100141A1 - Tragstruktur aus uebereinander angeordneten stahlbetonfertigteil-sektionen fuer turmartige bauwerke und schornsteine sowie sektion fuer die tragstruktur - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragstruktur in Stahlbetonfertigteilbauart für turmartige Bauwerke und Schornsteine.

Man kennt Schornstein-Tragstrukturen in Stahlbeton­ fertigteilbauart, die aus etagenartig übereinander angeordneten Stahlbetonfertigteil-Sektionen aufge­ baut sind. Die einzelnen Sektionen haben in der Regel - grob gesprochen - die Gestalt einer umlaufenden Wand, so daß man von ringförmigen, oben und unten offenen Sektionen sprechen kann. "Ringförmig" steht als Oberbegriff für diverse mögliche Sektionsgeo­ metrien, insbesondere im wesentlichen quadratisch,, im wesentlichen rechteckig, im wesentlichen polyedrisch, im wesentlichen kreisrund.

Bisher hatten die Sektionen oben und unten jeweils eine im wesentlichen ebene Stirnseite. Zum Errichten der Tragstruktur hat man die einzelnen Sektionen jeweils mit einer Zwischenschicht aus Beton aufeinandergesetzt. Da die Sektionen und die Trag­ struktur ein sehr hohes Gewicht haben, ergab sich die erforderliche Festigkeit des Bauwerks gegenüber seit­ lichen Scherbeanspruchungen durch die in den Über­ gängen zwischen den übereinander benachbarten Sektionen herrschenden Druckkräfte.

Dennoch ist es wünschenswert, die Festigkeit von Tragstrukturen aus aufeinandergesetzten Sektionen gegenüber seitlichen Scherbeanspruchungen zu erhöhen. Dies gilt ganz besonders für Tragstrukturen, die in erbebengefährdeten Gebieten errichtet werden sollen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Tragstruktur in Stahlbetonfertigteilbauart für turmartige Bauwerke und Schornsteine, mit folgenden Merkmalen:

• a) die Tragstruktur ist mit etagenartig überein­ ander angeordneten Sektionen aufgebaut, die als Stahlbetonfertigteile ausgebildet sind;
• b) bei mindestens einem Teil der Übergänge zwischen zwei übereinander benachbarten Sektionen weist mindestens eine der beiden Sektionen eine sich im wesentlichen in der Wandverlaufsrichtung der Sektion erstreckende Nut auf und weist mindestens die andere der beiden Sektionen Bewehrungsstäbe auf, die mit Abschnitten aus der Stirnseite der zweitgenannten Sektion in Richtung auf die Nut der erstgenannten Sektion vorragen;
• c) an dem betrachteten Übergang ist zwischen den benachbarten Stirnseiten der zwei übereinander benachbarten Sektionen eine Betonschicht vorge­ sehen, welche die Nut füllt und die vorragenden Abschnitte der Bewehrungsstäbe einbettet, so daß eine formschlüssige Verankerung zwischen den zwei Sektionen gebildet ist.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Tragstruktur in Stahlbetonfertigteilbauart für turmartige Bauwerke und Schornsteine, mit folgenden Merkmalen:

• a) Die Tragstruktur ist mit etagenartig übereinander angeordneten Sektionen aufgebaut, die als Stahl­ betonfertigteile ausgebildet sind;
• b) bei mindestens einem Teil der Übergänge zwischen zwei übereinander benachbarten Sektionen weist die untere Sektion an ihrer oberen Stirnseite nach oben vorragende Bewehrungsstababschnitte auf und weist die obere Sektion an ihrer unteren Stirnseite nach unten vorragende Bewehrungsstababschnitte auf;
• c) an dem betrachteten Übergang ist zwischen den benach­ barten Stirnseiten der zwei übereinander benachbarten Sektionen eine Betonschicht vorgesehen, welche die vorragenden Bewehrungsstababschnitte einbettet, so daß eine formschlüssige Verankerung zwischen den zwei Sektionen gebildet ist.

Aufgrund der formschlüssigen Verankerung der beiden übereinander benachbarten Sektionen ist dort die Scherfestigkeit der Tragstruktur entscheidend erhöht. Beanspruchungen selbst durch heftigere Erdbeben oder außergewöhnlich große Windlasten können aufgenommen werden. Senkrechte Bewehrungsstabbündel, als Biege­ zugbewehrung der Tragstruktur, welche die Sektionen von unten nach oben durchziehen, sind - soweit vorhanden - von der Aufnahme seitlicher Scherkräfte weitgehend entlastet und dadurch gegen Risse in Quer­ richtung gesichert. Dies sichert auch die eigentliche Aufgabe der Biegezugbewehrung unter Vermeidung fremder Zwänge.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung genauer abgehandelt und/ oder in Unteransprüchen beansprucht.

In der vorliegenden Anmeldung wird von Tragstruktur gesprochen, weil das fertige turmartige Bauwerk oder der fertige Schornstein normalerweise außer der Tragstruktur noch weitere Bestand­ teile aufweist, insbesondere den oder die in der Tragstruktur angeordneten Schornsteinzüge, Rauchgas­ zuführungen zu den Schornsteinzügen, gegebenenfalls besondere Bauteile zur Gestaltung des Schornstein­ kopfes, Aufstiegstreppen oder -leitern und dergleichen mehr.

Als Beispiele für Bauwerke mit der erfindungsgemäßen Tragstruktur werden genannt: Schornsteine, Türme, Pfeiler, Wasserbehältertürme, Silos oder dergleichen.

Ferner wird darauf hingewiesen, daß die Sektionen nicht unbedingt als ringsum umlaufende Wandteile ausgebildet sein müssen, sondern daß die Sektionen alternativ auch - wenn man in deren Umfangsrichtung fortschreitet - aus mehreren Teilsektionen zusammengesetzt sein können.

Vorzugsweise sind alle Übergänge zwischen übereinander benachbarten Sektionen in der erfindungsgemäßen Weise ausgeführt. Es ist jedoch alternativ möglich, nur in ausgewählten Bereichen der Tragstruktur die erfindungs­ gemäße Übergangsverankerung vorzusehen, z. B. an den­ jenigen Stellen, wo besonders große Scherbeanspruchungen aufgrund der geschilderten Belastungen zu erwarten sind.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich eine Stahlbeton­ fertigteil-Sektion für eine Tragstruktur für turmartige Bauwerke und Schornsteine, die aus den etagenartig übereinander angeordneten Sektionen aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektion an ihrer unteren Stirnseite eine sich im wesentlichen in Wandverlaufsrichtung erstreckende Nut und an ihrer oberen Stirnseite in dem der Nut entsprechenden Bereich vorragende Bewehrungsstab­ abschnitte aufweist. Alternativ kann die Sektion an ihrer unteren Stirnseite nach unten vorragende Beweh­ rungsstababschnitte und an ihrer oberen Stirnseite nach oben vorragende Bewehrungsstababschnitte aufweisen.

Diese Sektion kann eine oder mehrere der­ jenigen Weiterbildungsmerkmale aufweisen, wie sie in der Anmeldung im Zusammenhang mit der gesamten Tragstruktur beschrieben sind.

Die beschriebene Nut läuft vorzugsweise entlang des gesamten Umfangs der betreffenden Sektion. Es ist jedoch alternativ möglich, die Nut nur für einen oder mehrere Teillängen des Umfangs der betreffenden Sektion vorzusehen. Ferner ist es möglich, zwischen der Innenseite und der Außenseite der betreffenden Sektionsstirnseite mehrere Nuten nebeneinander vorzu­ sehen. Entsprechendes gilt dann für die vorragenden Abschnitte der Bewehrungsstäbe. Insbesondere im Fall der Aufteilung auf mehrere Nutabschnitte kann auch der untere Grenzfall von nur einem Bewehrungsstab, der in den betreffenden Nutabschnitt vorragt, aus­ reichend sein.

Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines teilweise schematisiert dar­ gestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Tragstruktur für turmartige Bauwerke und Schornsteine;

Fig. 2 einen Querschnitt längs II-II der Trag­ struktur von Fig. 1 derart, daß eine Sektion der Tragstruktur von unten her angesehen wird, wobei der Maßstab größer als in Fig. 1 ist;

Fig. 3 in einem senkrechten Schnitt längs III-III einen Ausschnitt der Tragstruktur von Fig. 1, wobei der Maßstab größer als in den Fig. 1 und 2 ist;

Fig. 4 in einem Schnitt analog Fig. 3 eine weitere Ausführungsform.

Die in Fig. 1 gezeichnete Tragstruktur 2 besteht im wesentlichen aus etagenartig aufeinandergesetzten Sektionen 4. Die einzelnen Sektionen 4 haben einen im wesentlichen rechteckigen Hohlquerschnitt (vgl. Fig. 2) und sind oben und unten offen. Die einzelnen Sektionen sind im wesentlichen gleich ausgebildet, wenn man von Stellen der Tragstruktur 2 mit be­ sonderer Funktion, z. B. der nicht eingezeichneten Rauchgaszuführung zum Inneren der Tragstruktur 2, absieht. Typischerweise sind die Sektionen 4 jeweils 1 bis 2,5 m hoch und ist die gesamte Schornstein- Tragstruktur 30 bis 150 m hoch. Die horizontal ge­ messenen Abmessungen der Sektionen 4 können in weiten Grenzen variieren. Andere Querschnitts­ formen als in Fig. 2 gezeichnet sind möglich, bei­ spielsweise im wesentlichen quadratisch, im wesent­ lichen rund, im wesentlichen polyedrisch, Querschnitts­ formen mit äußeren, in Längsrichtung der Trag­ struktur verlaufenden Rippen und dergleichen. Zwischen den einzelnen Sektionen 4 befindet sich jeweils eine in Fig. 1 nicht eingezeichnete, aber in Fig. 3 sichtbare Schicht aus Beton. Die einzelnen Sektionen 4 sind Stahlbetonfertigteile, die am Errichtungsort der Tragstruktur 2 oder in einer Fabrik mittels einer geeigneten Innenschalung und einer geeigneten Außenschalung hergestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine Sicht auf die untere Stirnseite 6 einer Sektion 4b. Die Sektion 4b besteht im wesent­ lichen aus vier ebenen Wänden, die integral über abgeschrägte Eckbereiche 8 miteinander verbunden sind. In jedem Eckbereich 8 befindet sich ein im Querschnitt kreisrunder, vertikaler Kanal 10. Bei der fertigen Tragstruktur 2 verlaufen in den Kanälen 10 Bewehrungsstabbündel, die in Fig. 2 nicht eingezeichnet sind. Die Bewehrungsstabbündel sind jeweils so lang, daß sie zu mehreren Sektionen 4 gehören. Für die gesamte Höhe der Tragstruktur 2 sind pro Kanal 10 jeweils mehrere miteinander ver­ bundene Bewehrungsstabbündel übereinander vorge­ sehen. Nach dem Aufsetzen einer Sektion 4 auf den darunter bereits stehenden Teil der Tragstruktur 2 werden die Kanäle 10 dieser Sektion 4 mit darin angeordnetem Bewehrungsstabbündel mit Beton ausge­ gossen.

Die untere Stirnseite 6 der in Fig. 2 gezeichneten Sektion 4b weist in jeder Wand der Sektion 4b eine Nut 12 auf, die sich entlang der Verlaufsrichtung der betreffenden Wand erstreckt. Die Nuten 12 münden mit ihren beiden Enden jeweils in einen Kanal 10, können jedoch auch jeweils kurz vor einem Eckbereich 8 enden. Die Nuten 12 befinden sich jeweils etwa in der Mitte zwischen der Außenseite 14 und der Innenseite 16 der be­ treffenden Wand. Jede Nut 12 könnte auch in ihrer Länge in mehrere Nutabschnitte unterteilt sein. Außerdem wäre es möglich, eine längs des gesamten Umfangs der Sektion 4b durchgehende, einzige Nut 12 vorzusehen. Ferner wird auf die Möglichkeit hin­ gewiesen, in der unteren Stirnseite pro Wand jeweils mehrere Nuten 12 nebeneinander vorzusehen.

In Fig. 3 erkennt man eine der Nuten 12 im Schnitt. Die Nut 12 ist etwa trapezförmig mit der längeren Trapezseite nach unten weisend. Die der in Fig. 3 oberen Sektion 4b unten benachbarte Sektion 4a hat eine ebene, obere Stirnseite 18. Außer den üblichen Bewehrungsstäben 20 weist die Sektion 4a etwa in der Mitte zwischen der Außenseite 14 und der Innenseite 16 Bewehrungsstäbe 22 auf, die im Beton der Sektion 4a eingegossen sind und an der oberen Stirnseite 18 nach oben vorragen. Beim gezeichneten Ausführungs­ beispiel sind die Bewehrungsstäbe 22 etwa haar­ nadelförmig, wobei der über die obere Stirnseite 18 vorragende Bewehrungsstababschnitt 24 umgekehrt U-förmig ist. Es versteht sich, daß rechtwinklig zur Zeichnungsebene der Fig. 3 mehrere derartige Bewehrungsstäbe 22 hintereinander vorgesehen sind und daß die Bewehrungsstäbe 22 überall dort vorge­ sehen sind, wo sich entsprechend an der unteren Stirnseite 6 der oberen Sektion 4b eine Nut 12 be­ findet. Die vorragenden Bewehrungsstababschnitte 24 ragen bis in die zugehörige Nut 12 der oberen Sektion 4b. Alternativ können die Bewehrungsstäbe 22 auch um 90° gegenüber der zeichnerischen Dar­ stellung in Fig. 3 gedreht sein, so daß die U-Form des vorragenden Abschnitts 24 längs der Wandver­ laufsrichtung der Sektion 4a ausgerichtet ist. Ferner wird darauf hingewiesen, daß die vorragenden Abschnitte 24 auch anders als U-förmig gestaltet sein können, beispielsweise einfach als gerade nach oben ragende Stabendbereiche oder als Stabend­ bereiche mit Abbiegung oder dergleichen. Die U-Form ist allerdings besonders praktisch, weil man dort bequem zum Anheben der Sektion 4a mit einem Kran angreifen kann.

In Fig. 3 erkennt man auch die weiter vorne bereits angesprochene Betonschicht 26 zwischen der oberen Stirnseite 18 der unteren Sektion 4a und der unteren Stirnseite 6 der oberen Sektion 4b. Zur Erzeugung der Betonschicht 26 kann man nach Aufsetzen der oberen Sektion 4b auf die untere Sektion 4a mit vor­ bestimmtem Abstand Beton von den Kanälen 10 her ein­ fließen lassen oder von der Innenseite 16 oder der Außenseite 14 her einbringen. Eine Alternative besteht darin, zunächst Beton auf die obere Stirnseite 18 der unteren Sektion 4a aufzubringen und dann die obere Sektion 4b aufzusetzen. Der Beton der Betonschicht 26 füllt die Nuten 12 aus. Die vorragenden Abschnitte 24 sind in der Betonschicht 26 eingebettet. Nach dem Abbinden der Betonschicht 26 entsteht auf diese Weise eine formschlüssige Verankerung zwischen den zwei übereinander benachbarten Sektionen 4a und 4b.

Es versteht sich, daß die untere Sektion 4a an der unteren Stirnseite analog ausgebildet ist, wie die obere Sektion 4b an deren unterer Stirnseite 6 und daß die obere Sektion 4b an ihrer oberen Stirnseite analog ausgebildet ist wie die untere Sektion 4a an deren oberer Stirnseite 18, einschließlich Be­ wehrungsstäben 22 und vorragenden Bewehrungsstab­ abschnitten 24.

Der Aufbau der Übergänge zwischen zwei übereinander benachbarten Sektionen 4a und 4b kann gleichsam auch umgekehrt sein wie in Fig. 3 gezeichnet, also Nuten 12 in der oberen Stirnseite 18 der unteren Sektion 4a und nach unten vorragende Bewehrungsstababschnitte 24 an der unteren Stirnseite 6 der oberen Sektion 4b. Ferner ist es möglich, in beiden Stirnseiten 6 und 18 Nuten 12 zu haben. Schließlich ist es möglich, an beiden Stirnseiten 6 und 18 vorragende Bewehrungsstababschnitte 24 zu haben.

Die Wandstärke der Sektionen 4 und die Abmessungen der Nuten 12 und der vorragenden Bewehrungsstababschnitte 24 hängen von den statischen Erfordernissen der betreffenden Tragstruktur 2 ab. Als typisches Beispiel werden eine Wandstärke von 20 cm, eine Nutbreite von 8 cm, eine Nuttiefe von 4 cm und eine Schichtdicke der Betonschicht 26 von 5 cm genannt.

Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 4 weist die obere Sektion 4b an ihrer unteren Stirnseite 6 keine Nut auf. Die vorragenden Bewehrungsstababschnitte 24 sind nicht etwa in der Mitte zwischen der Innenseite 16 und der Außenseite 14 der Sektionen 4 angeordnet. Vielmehr sind bei der unteren Sektion 4a die vertikalen Beweh­ rungsstäbe 20, die sich relativ nahe der Innenseite 16 befinden, so lang, daß sie an der oberen Stirnseite 18 nach oben mit Abschnitten 24a vorragen. Bei der oberen Sektion 4b sind diejenigen Bewehrungsstäbe 20, die sich relativ nahe der Außenseite 14 befinden, so lang, daß sie an der unteren Stirnseite 6 nach unten mit Abschnit­ ten 24b vorragen. Die vorragenden Bewehrungsstabab­ schnitte 24a und 24b sind etwa halb so lang oder etwas länger wie die Dicke der Betonschicht 26. Die Beton­ schicht 26 bettet die vorragenden Bewehrungsstababschnit­ te 24a und 24b ein. Senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 4 ist eine Reihe vorragender Bewehrungsstabab­ schnitte 24a und eine Reihe vorragender Bewehrungsstab­ abschnitte 24b vorgesehen.

Es versteht sich, daß alternativ die vorragenden Be­ wehrungsstababschnitte 24a auch benachbart der Außen­ seite 14 und die vorragenden Bewehrungsstababschnitte 24b benachbart der Innenseite 16 vorgesehen sein können. Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 eignet sich besonders für Einsatzfälle, bei denen die Tragstruktur 2 in Ge­ bieten errichtet wird, in denen nicht mit besonders schweren Erdbeben gerechnet werden muß. Hinsichtlich der Einbringung der Betonschicht 26 gilt dasjenige, was im Zusammenhang mit Fig. 3 gesagt worden ist.

Der Beton der Betonschicht 26 ist vorzugsweise ein schwindungsarmer Fließbeton, der einen Kunststoffzusatz enthält.

Claims (9)

1. Tragstruktur (2) in Stahlbetonfertigbauart für turmartige Bauwerke und Schornsteine, mit folgenden Merkmalen:

• a) die Tragstruktur (2) ist mit etagenartig über­ einander angeordneten Sektionen (4) aufgebaut, die als Stahlbetonfertigteile ausgebildet sind;
• b) bei mindestens einem Teil der Übergänge zwischen zwei übereinander benachbarten Sektionen (4a, 4b) weist mindestens eine der beiden Sektionen eine sich im wesentlichen in der Wand­ verlaufsrichtung der Sektion erstreckende Nut (12) auf und weist mindestens die andere der beiden Sektionen Bewehrungsstäbe (22) auf, die mit Abschnitten (24) aus der Stirnseite (18) der zweitgenannten Sektion (4a) in Richtung auf die Nut (12) der erstgenannten Sektion (4a) vorragen;
• c) an dem betrachteten Übergang ist zwischen den benachbarten Stirnseiten (6, 18) der zwei über­ einander benachbarten Sektionen (4a, 4b) eine Betonschicht (26) vorgesehen, welche die Nut Nut (12) füllt und die vorragenden Abschnitte (24) der Bewehrungsstäbe (22) einbettet, so daß eine formschlüssige Verankerung zwischen den zwei Sektionen (4a, 4b) gebildet ist.

2. Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsstäbe (22) bis in die Nut (12) der erstgenannten Sektion (4b) vorragen.

3. Tragstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorragenden Abschnitte (24) der Bewehrungs­ stäbe U-förmig sind.

4. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) im wesentlichen trapezförmig ist.

5. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) im wesentlichen in der Mitte zwischen der Innenseite (16) und der Außenseite (14) der be­ treffenden Sektion (4b) ist.

6. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) in der unteren Stirnseite (6) der oberen Sektion (4b) vorgesehen ist und die Bewehrungs­ stäbe (22) von der oberen Stirnseite (18) der unteren Sektion (4a) vorragen.

7. Tragstruktur (2) in Stahlbetonfertigteilbauart für turmartige Bauwerke und Schornsteine, mit folgenden Merkmalen:

• a) die Tragstruktur (2) ist mit etagenartig übereinander angeordneten Sektionen (4) aufgebaut, die als Stahl­ betonfertigteile ausgebildet sind;
• b) bei mindestens einem Teil der Übergänge zwischen zwei übereinander benachbarten Sektionen (4a, 4b) weist die untere Sektion (4a) an ihrer oberen Stirnseite (18) nach oben vorragende Bewehrungsstababschnitte (24a) auf und weist die obere Sektion (4b) an ihrer unteren Stirnseite (6) nach unten vorragende Be­ wehrungsstababschnitte (24b) auf;
• c) an dem betrachteten Übergang ist zwischen den benach­ barten Stirnseiten (6, 18) der zwei übereinander be­ nachbarten Sektionen (4a, 4b) eine Betonschicht vor­ gesehen, welche die vorragenden Bewehrungsstabab­ schnitte (24a, 24b) einbettet, so daß eine form­ schlüssige Verankerung zwischen den zwei Sektionen (4a, 4b) gebildet ist.

8. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Übergänge zwischen übereinander benach­ barten Sektionen (4) mit der formschlüssigen Ver­ ankerung ausgebildet sind.

9. Stahlbetonfertigteil-Sektion (4) für eine Tragstruktur (2) für turmartige Bauwerke und Schorn­ steine, die aus den etagenartig übereinander angeordneten Sektionen (4) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektion (4) an ihrer unteren Stirnseite (6) eine sich im wesentlichen in Wandverlaufsrichtung erstreckende Nut (12) und an ihrer oberen Stirnseite (18) in dem der Nut (12) entsprechenden Bereich vor­ ragende Bewehrungsstababschnitte (24) aufweist.