entwerfen und konstruieren im massivbau hallenbauwerke

8/20/2019 Entwerfen Und Konstruieren Im Massivbau Hallenbauwerke

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ENTWERFEN UND KONSTRUIEREN IM MASSIVBAUHALLENBAUWERKE SEITE 1

Hallenbauwerke

1. Allgemeines zu Hallenbauten

- Ziel: große Räume - wenig Konstruktion (möglichst stützenfrei)

- Verwendungszweck: Industrie-, Messe-, Sport-, Theaterhallen

- Einwirkungen: Eigengewicht, Wind, Schnee, Installationslasten, evtl.

Kranbahnlasten in Industriehallen

- Konstruktionselemente: Dach, Stützungselemente, Gründung

- Hallenquerschnitte: einschiffige-, mehrschiffige Hallen

1.1 Typische Hallenquerschnitte


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1.2 Systeme im Hallenbau

4 Knoten:

gesonderte Aussteifung durch Verbände erforderlich

Verbände

Giebelverband

3 Knoten:

statisch bestimmtgünstig bei ungleichmäßiger Baugrundsenkung bzw. unterschiedlicherFundamentsetzung z.B. bei einer Hallenerweiterung

l0 > 2 lCOL

Anbau an bestehende Halle – Ausgleich vonSetzungsunterschieden

Schüttgut


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2 Knoten:

statisch unbestimmtaber weiche Stützen: in der Regel nur in Ortbeton herstellbar:(bevorzugte Fertigteillösung)

stat. unbest. Kraft

Vorteil: gekichartige Stützen i.d.R. nur in Ortbeton

Ohne Knoten:

Ortbetonlösung

Mit Zugband

Bogen

mit Zugband ohne Zugband: große Spannweiten: bis 100 m


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2. Konstruktionselemente

2.1 Dacheindeckung

Funktion:

- Abhalten von Witterungseinflüssen- Ableitung von Horizontalkräften

Ausführungsvarianten:

- bewehrte Gasbetonplatten- Stahltrapezblech

Bei besonderen Anforderungen z.B. bei hoher Luftfeuchtigkeit, Brandschutz etc:

- Stahlbetonhohlplatten- Spannbetonhohlplatten- Stahlbetonplatten

Stützweiten: 2,50 - 6,00 m

2.2 Pfetten

Stützweiten: 5 bis 10 m (12 m) (l > 8 m evtl. vorspannen)

Typischer Querschnitt: Auflagerdetail am Binder:

Neigung 1:20

Dachneigung durch unterschiedlich ausgeklinkte Pfetten:


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2.3 Binder

L=10 - 80m (90m)Fertigteilbinder in der Regel immer vorgespannt (>12 m)

ProfileRechteckträger:

bei kleinen Spannweiten

T – Träger: I - Träger:

bei schlanken Trägern

Vorspannung mit sofortigem Verbund: Vorspannung mit nachträglichem

Verbund:

Ab 25 m in der Regel Verbreiterung des

Untergurtes zur Unterbringung der

Spannlitzen

parabelförmige Spanngliedführung

Längsausbildung

- parallelgurtiger Binder:

- Satteldachbinder:

- Fischbauchbinder:

- Keilbinder:

Schlankheiten:- Stahlbetonbinder 1/15-1/17- Spannbetonbinder 1/18-1/25 (bei 30 m: l/16-1/22, ab 30 m: 1/13-1/16)


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Fertigteilbinder

Einsparung der hohen Leergerüstkosten durch Vorfertigung

Wirtschaftliche Spannweite 12 bis 24 m

Kosten ab 30 m steigen überproportional an

Zulässige Transportlänge: L < 20,00 m (25,00 m)

Zul. Gesamtgewicht: 40 t (56 t)

Vorspannung mit sofortigem Verbund im Werkspannbett

Parallelgurtiger Binder

Die gerade Vorspannung hat den Nachteil, daß die Vorspannkraft nicht dem

Momentenverlauf entspricht. Abhilfe in Ausnahmefällen wie z.B. hohen Stückzahlendurch:

- Abgestufte Spannbewehrung:

( - ) ( - )

( - ) ( - )

( - ) ( - )

( + )

( + )

( + )

abgestufte Spann-bewehrung

Zugspannungen amTrägerende

anzustreben: ausge-glichene Momenten-verteilung

M G+Q+P :

Abgestufte Spannbewehrung durch Hüllrohre, die den Verbund bei einem Teil der

Spannlitzen am Trägerende verhindern

- Anpassung an den Momentenverlauf durch Umlenken der Spanndrähte:


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Satteldachbinder

(.+ )

( - )

( - )

( - )

M / z :

< l/2

(.+ )

Umlenkkraft im First

max M / z

Binder mit geneigter Unterseite

Sehr günstige Form, da die Vorspannkraft mit dem Momentenverlauf gut

übereinstimmt.

Zur Herstellung muß jedoch der Spannbettboden keilförmig aufgedoppelt werden.


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Fischbauchbinder

Wegen parabelförmigem Spanngliedverlauf: Vorspannung mit nachträglichem

Verbund

Für kurze Stützweiten und große Belastung (günstige Beeinflussung der schiefen

Hauptspannung)

Parallelgurtiger T-Träger

kostengünstig: parallelgurtiger T-Träger mit konstanter Steg- und Gurtdicke ohne

Stegvouten

Dachförmige I-Träger

aufwendig: filigrane dachförmige I-Träger, da eine Aufdoppelung der Schalungerforderlich wird.


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Nachweis der Kippsicherheit

Die Kippsicherheit muß bei der Montage, im Bau- und im Endzustand gewährleistetsein.Nach DIN 1045-1, Kap. 8.6.8. (2) ist die Kippsicherheit ausreichend wenn:

4

3

50h

lb

ot ⋅

≥

Voraussetzung:Gabellagerung an den Enden durch Kipphalterung an den Stützen

a) b)

Bei b) ist wegen der Schubweichheit der Elastomerlager die Aufnahme derHorizontalkraft durch Dollen zu sichern.Nach DIN 1045-1, Kap. 8.6.8. (5), ist die Gabel so zu bemessen, daß einTorsionsmomentT Rd =V Ed · l eff / 300 aufgenommen werden kann.

Bei einer weichen Kipphalterung muß ggf. die Federsteifigkeit der Gabelberücksichtigt werden.


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2.4 Andere Träger bei Hallen

Fachwerksysteme

Schlankheit: l/12 - l/16

Sheddachkonstruktionen


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HP - Schalen

übliche Bauteilbreite bis 3 m

Kranbahnträger

- Rechteckträger mit möglichst zentrischer Vorspannung, da die ständige Lastklein und die veränderliche Last groß ist (positive und negativeBiegemomente).

- Es werden im allgemeinen Kranbahnträger aus Stahl bevorzugt.

- Der Kranbahnträger kann zur Längsaussteifung herangezogen werden.

- Falls Stützen gespart werden sollen, kann der Kranbahnträger zur Abfangungder Binderlasten dienen. Hierbei ist das Verhältnis MQ / MG günstiger.


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2.5 Horizontalaussteifung

1. Variante:

Die Aussteifung erfolgt durch Dachverbände in Verbindung mit Wandscheiben.

2. Variante:

- Die Aussteifung erfolgt durch eine Dachscheibe in Verbindung mit Wand-scheiben. Die Dachscheibe kann auch durch die Dacheindeckung gebildetwerden.

- Für Dacheindeckungen aus Porenbetonplatten, Hohlplatten oderTrapezbleche gibt es entsprechende Zulassungen.

- Ausbildung für Porenbeton:


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3. Variante:

Die Stabilisierung der Halle erfolgt durch in Fundamente eingespannte Stützen.Hierbei kann man auf die Ausbildung einer Scheibe in der Dachebene verzichten, dadie Horizontalkräfte von den Stützen direkt abgetragen werden.

2.6 Stützen

Funktion:

- Auflager für Dachbinder

- Weiterleitung der Kräfte in den Baugrund

Einwirkungen:

Vertikal: - Auflagerkräfte der Binder

- Eigengewicht

- evtl. Kranbahnlasten

Horizontal: - Wind

- Schiefstellung

- evtl. Anprallasten (z.B. aus Gabelstapler)

- evtl. Horizontalkräfte aus Kran (Massenkräfte, Schräglauf)

Querschnitt:

- In der Regel rechteckig, wenn die bevorzugte Belastungsrichtung aus Wind etc. inHallenquerrichtung.

- Bei der Querschnittsbreite sind die Mindestabmessungen für die Stützengabel zubeachten.(ein konstanter Querschnitt ist schalungstechnisch günstiger)

Weiterleitung der Horizontalkräfte:

Standsicherheit im Montagezustand und bei gelenkiger Auflagerung der Binder im

Endzustand durch Fundamenteinspannung.

Evtl. Aussteifung in Hallenlängsrichtung durch Wandscheiben zwischen den Stützen.

Falls tragende, aussteifende Wandscheiben fehlen, muß die horizontale Aussteifungin Längsrichtung ebenfalls durch Stützen übernommen werden.

Koppelung der Stützen in Längsrichtung durch Randträger und in Querrichtung durchBinder.


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Schiefstellung mindestens l/200

Bei Lastausmitten nach Theorie II.Ordnung sind die Drehfedersteifigkeiten derFundamente zu berücksichtigen.

Diese Gesamtausmitte (incl. Lastausmitte nach Theorie II. Ordnung) muß vomFundament aufgenommen werden.

2.7 Fundamente

klaffende Fuge (mit Lastausmitte n. Theorie II. Ordnung s. Heft 400 S. 71)

- aus ständiger Last: Lastausmitte e < b/6 (keine klaffende Fuge)

- aus Gesamtlast Lastausmitte e < b/3 (Klaffung bis zum Schwerpunkt)

Bei Kranbahnen kann die Lastexzentrizität durch exzentrisch angeordneteFundamente ausgeglichen werden.

Köcherfundament: Blockfundament

(wegen Wirtschaftlichkeit bevorzugt):


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2.8 Wände zwischen den FT- Stützen

Funktion:

- Abhalten von Witterungseinflüssen

- evtl. Aussteifung

Ausführungsvarianten:

- Porenbetonwandelemente, nur bedingt als Aussteifung geeignet (bewehrteGasbetonwände) und somit evtl. einzelne Ortbetonwandscheiben mit Randriegelnzur Stabilisierung der Stützen erforderlich.

- Stahlkassettenwände mit Trapezblech

- Doppelfiligran, Problematisch bei aussteifender Scheibe: Einfädeln der horizontalen

Bewehrung

Aussteifende Wandscheiben

- Ortbeton mit nachträglichem, schubfestem Anschluss an die Fertigteilstützen durchKlappbewehrung. Nachteil: hoher Schalungsaufwand.

- Betonfertigteilwandelemente durch verzahnte Vergussfuge als aussteifendeScheibe, schubfeste Verbindung bei Aufteilung in horizontale Wandstreifendurch Querkraftdorne möglich. Nachteil: hohes Montagegewicht

Ausführungsbeispiel:

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