Statische und dynamische Berechnung eines Industrieschornsteines aus Stahlbeton im Vergleich zu Mauerwerk (PDF)

Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
Mit der vorgelegten Diplomarbeit weist der Autor seine Kenntnisse und Fähigkeiten bei der wissenschaftlichen Herangehensweise an eine technische Aufgabenstellung in einem vorgegebenem Zeitrahmen nach.
Die Aufgabenstellung lautete, einen im Jahr 1959 errichteten Industrieschornstein aus Mauerwerk nach den im Jahr 2004 für massive freistehende Schornsteine gültigen Normen (DIN EN 13084, Eurocodes usw.) statisch nachzuweisen. Es sollte weiterhin eine Variante aus Stahlbeton mit den gleichen Außenabmessungen berechnet und die Unterschiede herausgearbeitet werden.
Ein besonders ausführlich behandelter Schwerpunkt sind die Windlastannahmen nach Eurocode 1 (DIN V ENV 1991-2-4:1996-12). Dabei werden die Windlasten nicht nur nach dem vereinfachten, sondern auch nach dem genaueren Verfahren ermittelt. Beide Verfahren arbeiten mit statischen Ersatzlasten und dem sog. dynamischen Beiwert. Im genaueren Verfahren wird der Themenbereich der böenerregten Bauwerksschwingungen erläutert, wobei die Ermittlung der Eigenfrequenz, der Erregerfrequenz und der Bauwerksdämpfung abgehandelt wird.
Da eine bemessungsmaßgebende Komponente die Temperaturdifferenz zwischen Tragrohrinnen- und Tragrohraußenwand darstellt, werden die daraus resultierenden Biegemomente ermittelt.
Die Schnittgrößenermittlung und die Superposition der angreifenden Lasten werden eingehend behandelt. Die Grenzzustände der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit nach Eurocode werden genauso ausführlich behandelt wie die aus der geforderten Dauerhaftigkeit resultierenden Anforderungen bezüglich der Begrenzung der Rissbreite und der notwendigen Betoneigenschaften.
Als Vorbetrachtung für die Bemessung des Stahlbetonquerschnitts ist es notwendig zu ermitteln, in welchem Zustand sich der Stahlbetonquerschnitt befindet. Es ist abzugrenzen zwischen dem ungerissenen Zustand (Zustand I), der Phase der Erstrissbildung und dem Bereich der abgeschlossenen Rissbildung (Zustand II). Es muss dann die der realen Belastung widerstehende Steifigkeit des Querschnitts in Form des Flächenträgheitsmoments 2. Grades berechnet werden.
Die Bemessung bzw. der Nachweis des Schornsteinquerschnitts wird rechnergestützt (XPLA 6.30 und XBEM 6.31 von D.I.E. Statiksoftware GmbH, INCA2 von Uwe Pfeiffer) durchgeführt. Die Nachweise der Kippsicherheit, der Schubspannungen und der Stabilität werden geführt.
Konstruktive Details wie die Fuchsöffnung, der Stahlbetonkonsolen und die Bewehrungsführung [...]