DER STAHLBAU
S c h r i f t l e i t u n g : Br.-Sng. A. H e r t w i g , G eh. Regierungsrat, Professor an d er Technischen H ochschule Berlin, B erlin-C harlottenburg 2, Technische HochschuleFernsprecher: C I Steinplatz 0011
Professor W. R e i n , Breslau, Technische H ochschule. — F ernsprecher: Breslau 421 61
B e i l a g e T ^ T T T D A T T T T T / r " '1 T U N T T T Z Fachschrift fflr das g£- z u r Z e i t s c h r i f t \ J \ I ~ V | j / \ l J X l \ v v I 1 I \ 1 l \ sam te B auingenieurw esen
Preis des Jahrganges 10 RM und Postgeld
5. Jahrgang BERLIN, 19. August 1932 Heft 17
A lle R e c h te V o r b e h a lte n .
M ontagekran für das S ch iffsh eb ew erk N ied erfin ow .
Von R egierungsbaum eister a. D. K u rt W ü st, zur Zeit N iedcrfinow . II. G e s c h w i n d i g k e i t e n 25 t H e b e n ...
Für die A ufstellung der 7500 t Stahlkonstruktion sow ie eines Teiles der 3500 t M aschinenteile und 3800 t G egengew ichte des Schiffshebe- Werkes in N iederfinow wird ein fahrbarer Portalkran verw andt, der w ohl .
der bislang g rö ß te '*
M ontagekran sein
&
. . . 4,5 m /m in mit 43 PS 6 t H e b e n ...20 „ . 43 PS 25 und 6 t K atzfah ren ... 3 . „ H ubm otoren K ra n fa h re n ... 10 „ . 2 X 28 PS S t r o m a r t ... 220/380 V D rehstrom .
Anzahl der Fahrw agen
Anzahl d er Räder je Fahrw agen (als D oppel
balancier ausgebildet)
Abb. 1. D er M ontagekran im Betrieb bei der A ufstellung der S tahlkonstruktton (Sept. 1931).
T e l l e d e r H i l f s b r ü c k e a l s M o n t a g e h i l f s v e r b a n d z w is c h e n d e n R a h m e n s t i e l e n d e s H e b e w e r k g e r ü s t e s .
K ranbahn zu verlegen, wodurch die K ranbrücke 8,80 m üb er die P ortalstützen auskragend und
a u sg eb ild et w erden m ußte. Diese Rücksichtnahm e auf den vorhan
d enen G ru n d b a u 1) beeinflußte w eitgehend auch die gesam te M ontage des K ranes, da das G elände zw ischen der K ranfahrbahn für den Zu
sam m enbau und die A ufstellung der M ontagegeräte nicht benutzt w erden konnte.
D ie G e w i c h t e , A b m e s s u n g e n , T r a g f ä h i g k e i t u n d m a s c h i n e l l e A u s r ü s t u n g des K ranes sind die folgenden:
I. G e w i c h t e
S tahlkonstruktion des G erüstes ... 178,3 t 4 F ahrw agen m it A n t r i e b ...20,8 t
25 t-K atze m it F l a s c h e ... 3,3 t 6 t-K atze m it F l a s c h e ... 1,0 t Seile, Seilw agen und U m l e n k r o l l e n ... 3,7 t H ub- und F ahrw erke im M aschinenhaus...1 9 ,9 t
dürfte (Abb. 1).
Seine Abmessun- „ , , . ,
gen (Abb. 2) ergeben > IIL K r a n f a h r w e r k (s. a. Abb. 2) sich aus d er Größe' \ A chsstand der F a h rw a g e n .
d es H ebew erks- 1 g erü stes selbst von 100 m Länge, 34 m Breite und 60 m Höhe bzw . 52 m H öhe über G elände, w elches der Kran um faßt. Zur V erm eidung unzu
lässiger B elastungen aus der Kranbahn auf die D ichtung des G rundbaues, die ein
schließlich d er vor
h andenen E rdlast 1000 kg/m 2 nicht überschreiten durfte, ergab sich eine Fahr
bahnbreite (Spur
w eite) von 46,70 m.
Aus der gleichen B edingung w ar es auch notw endig, das T ransportgleis für die A nfuhr der K on
struktion auf der Südseite um w eitere 5 m außerhalb d e r mit ihren K atzbahnen südlich durchfahrbar
30 000 mm
Radstand der L au fräd er. . . ... 1200 — 1600 — 1200 mm
D urchm esser der Laufräder . 700 mm
M axim aler R addruck. . . . 24 t.
IV. K a t z e n 25 t 6 t
S p u r w e i t e ... 2 300 mm 1 500 mm R a d s t a n d ... 1 600 . 1 000 »
Anzahl der Räder . . . . 4 4
D urchm esser der R äder . . 700 , 700 n
S c h i e n e n p r o f i l ... K ranschiene Nr. 2 K ranschiene Nr. 1 H ubhöhe über Flur . . . 52 300 mm 52 300 mm H ubhöhe u n ter F lur . . . 7 900 . 7 900 »
Norden
NSrd/fortah/ü/ze Sud/forta/s/ü/re
H olzteile des M aschinenhauses und B esichtigungssteges
48,7 t 10,0 t G esam tes B etriebsgew icht 237,0 t.
') Vgl. Bautechn.1930, H eft 45, S. 676.
** •— Abb. 2. A bm essungen des Kranes.
B esondere B eachtung verdienen noch einige E inzelheiten:
D er Kran ist für W inddruck bis 200 k g /m 2 standsicher, jedoch wird er bei m ehr als 50 kg/m 2 B etriebsw ind und des Nachts verankert. In statischer H insicht sind die P ortale Z w eigelenkrahm en m it Z ugband;
Stützen u nd K ranbrücke zusam m en bilden einen D reigelenkbogen mit der südlichen Stütze als P endelstütze (Abb. 2).
Die gesam te B edienung erfolgt vom S teuerstand des M aschinenhauses aus, w elches sich in 30 m H öhe auf dem Q uerriegel zwischen den beiden nördlichen P ortalstützen befindet. Um m öglichst g eringe Schrägkräfte aus B etriebslast auf das K rangerüst zu bekom m en, haben Hub- und Katz- fahrw erk gem einsam en A ntrieb und können infolgedessen nicht gleichzeitig in B etrieb g esetzt w erden. Je d e P ortalstütze hat einen eigenen FahrmotQr, der sich auf dem Fahrw agen befin d et; durch K upplung der beiden An-;
lasser erfolgt eine gem einsam e Steuerung.
130
W ü s t , M ontagekran für das Schiffshebew erk Niederfinow D E R S T A H L B A UB e i l a g e z u r Z e i t s c h r i f t „ D ie B a u t e c h n ik "
Bel derartig w eitgespannten Kranen b esteh t bei verschiedener Stützen
b elastung die G efahr des V oreilens einer Stütze und hieraus ein Verecken d er Portalbrücke. Zur Ü berw achung des gleichm äßigen Fahrens beider Stützen leuchtet bei Einschaltung für jeden F ahrm otor im Führerstand eine w eiße Lam pe auf. Auf den
beiden K ranbahnen befinden sich in kurzen A bständen gleichsitzende An
schläge, bei deren Ü berfahren für jed e S tützenseite eine rote Lam pe auf
leuchtet. Z eigen d ie beiden weißen Lam pen, solange sie brennen, den ordnungsm äßigen Lauf der F ahr
m otoren selb st a n , so gib t eine S törung des gleichzeitigen A ufleuch
tens des roten Lam penpaares dem Kranführer eine gegenseitige V er
schiebung der P ortalstützen an.
Diese läßt sich nach Entkuppeln der A nlasser durch V erfahren einer Stütze berichtigen. D iese einfache Kontroll- elnrichtung hat sich als völlig aus
reichend erw iesen.
Die K r a n b a h n b e ste h t aus E isenbahnschienen Profil 15 m it Tire- fonds unm ittelbar auf dicht an dicht verlegten K iefernschw ellen 18/26 b e festigt und auf eingeschläm m ten S andboden verlegt. Nach 18m onatl-
g er B etriebsdauer w eist diese einfache K ranbahnausbildung trotz des hohen Raddruckes von 24 t und som it eines Fahrw agendruckes von 4 X 24 = 96 t nur geringe S enkungen auf, die den Kran, da die Fahr
w agen als D oppelbalanciers ausgebildet sind, nicht beeinflussen.
Bei dem Aufbau des Kranes w ar die
30 m ostw ärts
die Baugrube ver- Abb. 4. Freihochbau der oberen H albportale nach fahren, um den Auf- erfolgter V erbindung der unteren H albportale bau m it Rücksicht durch die H ilfsbrücke; Einbau der Kopfstücke
auf den Vorhände- und Traversen,
nen G eländeabfall in
einem G eländeteil auszuführen, in dem sich b e i fortschreitender M ontage eine sichere und ausreichende A bspannung der Portalstützen erm öglichte.
G leichzeitig w aren auf der Nord- und S üdseite zw ei Stahl-Standm aste von 40 m H öhe geneigt aufgestellt, w elche die unteren H albrahm en der Portalstützen, je 15 t, die liegend auf dem Boden m ontiert w aren, auf
zurichten und auf die Portalfüße abzusetzen hatten (Abb. 3). Auf diese 30 m hohen, abgespannten und frei stehenden H albportale w urde dann die durch die Standm aste hochgezogene H ilfsbrücke abgesetzt, um zwischen den beiden P ortalstützen w ährend der w eiteren M ontage bis zu 60 m H öhe
eine feste V erbindung zu schaffen (Abb. 4).
D ieser w eitere Freihochbau g e schah dann durch zw ei versteifte H olzm aste, die klam m erartig m it ihrer H altekonstruktion die Stützen um faßten und die auf dem Boden in Schüssen von 11 m Länge zusam m en
gebauten S tü tzen teile (je 2,5 t) hoch
zogen. Sie selbst » k letterten “ dann jew eils um eine Schußlänge höher und bauten zuletzt gem einsam das Kopfstück (10 t) als V erbindung der beiden Stützen eines P ortales ein (Abb. 4).
An einer in den Portalköpfen b e findlichen Traverse (Abb. 4 u. 5) w urde die H ilfsbrücke bis in 57 m Höhe hochgezogen und diente dort als M ontagebühne, auf der dann der Z usam m enbau des 70 t schw eren M ittelteiles der K ranbrücke m it Hilfe eines kleinen h andbew egten Portal
kranes ausgeführt w urde. Die beiden K ragarm e der K ranbrücke (je 15 t) w urden als G anzes m it einem hölzernen A usleger hochgezogen (Abb. 5).
Nach F ertigstellung w urde die H ilfsbrücke abgelassen und in zw ei H älften zerlegt, um dann bei dem späteren Aufbau der einzelnen R ahm en des
H ebew erkgerüstes ln deren halber Höhe als M ontagehilfsver
band zu dienen (s. a.
Abb. 1). Indem man diesen doppelten Zweck der Hilfs
brücke bei ihrer kon
struktiven D urchbil
dung von Anfang an vorgesehen hatte, w ar es ohne M ehr
kosten möglich g e w esen, eine w esen t
liche Erhöhung der Sicherheit für den Aufbau des Kranes zu schaffen. Im letz
ten M ontagezustand w ar der Kran mit etw a 5000 m G e
sam tseillänge ab g e
spannt.
Die B erechnung und Lieferung der Stahlkonstruktion des Kranes erfolgte durch die Firm a A u g . K lö n n e , D ort
m und, d er maschi
nellen und elektri
schen Einrichtung durch die D e m a g A .-G ., D uisburg. Die M ontage übernahm die für den G esam taufbau der Stahlkonstruktion des Schiffshebew erkes gebildete A rbeitsgem einschaft aus den Firm en A u g . K l ö n n e , D ortm und, J. G o l l n o w & S o h n , S tettin, G u t e h o f f n u n g s h ü t t e A .-G ., O b erh au sen , und M i t t e l d e u t s c h e S t a h l w e r k e A .-G ., Lauchham m er.
Abb. 3. A ufstellung der unteren H albportale m ittels Standm asten.
Abb. 5.
H ilfsbrücke in 57 m Höhe als M ontagebühne für das M ittelteil
der Kranbrücke.
Räumlich gekrüm m te Stahlbrücken.
Von D ipl.-Ing. H a rry G o ttfe ld t und W illy G e h le n , Berlin.
Bei der Linienführung von Eisenbahnen soll darauf geachtet w erden, daß alle K unstbauten nach M öglichkeit in der G eraden liegen. • Stahl
brücken beispielsw eise, bei denen dies nicht der Fall ist, erfahren hier
durch eine recht m erkliche K ostenerhöhung: Die U nregelm äßigkeiten des Fahrbahngerippes verteuern die W erkstattarbeiten, durch die häufig not
w endige V ergrößerung des H auptträgerabstandes erhöht sich das Fahr
bahngew icht, und auch die H auptträger selbst w erden schw erer. Folgen m ehrere solcher Ü berbauten aufeinander, so stoßen sie üb er den Zw ischen
pfeilern unter einem stum pfen W inkel zusam m en. Häufig m üssen dann die äußeren H auptträger eine größere S tützw eite erhalten als die inneren.
Auch das A ussehen eines solchen B rückenzuges ist nicht befriedigend;
w ird doch selb st dem Laien der W iderspruch auffallen zw ischen den
J a h r g a n g 5 H e f t 17
1 9 . A u g u s t 1 9 3 2 G o t t f e l d t u. G e h l e n , Räumlich ge kr ümmt e Stahlbrücken
131
Knickpunkten über den Zw ischenpfeilern und dem Zweck des ganzen Bauwerkes, der Ü berführung eines naturgem äß stetig gekrüm m ten G leises.
Trotz aller dieser G ründe lassen sich natürlich B rückenbauw erke, auf denen die B ahnachse in einer K urve liegt, nicht im m er v erm eiden. In den letzten Jahren ist nun in solchen Fällen in steigendem M aße von einer Bauw eise G ebrauch gem acht w o rd en , die sich von der üblichen, vorstehend erw ähnten grundsätzlich dadurch unterscheidet, daß die Brücken
achse nicht eine Sehne der B ahnachse bildet, sondern mit dieser zusam m en
fällt. Die H auptträger liegen dem gem äß im G rundriß in Kurven, also im allgem einen auf zur Bahnachse konzentrischen K reisen 1). Sind es B lechträger, so w erden sie stetig gekrüm m t; die
G urte von Fachw erkträgern können zw ischen den K notenpunkten auch geradlinig verlaufen.
Die Q uerträger w ird man bei dieser A usführung zw eckm äßig radial anordnen, so daß die Fahr
bahnfelder zw ar nicht m ehr rechteckig, aber doch unter sich gleich w erden. Diese K onstruk
tion kann w egen d er schw ierigeren W erkstatt
arbeit w eder eine V erbilligung noch w egen der räum lichen Z usatzm om ente in den Haupt- und Q uerträgern eine G ew ichtsersparnis er
bringen; eh er dürfte das G egenteil der Fall sein.
F ür die W ahl dieser Bauw eise müssen daher jew eils besondere G ründe vorliegen.
Bel dem ersten der im folgenden be
sprochenen drei Bauwerke liegen diese G ründe klar zutage. Die Schienen dieser K ohlenabsturz
b a h n 2) (Abb. 1) ruhen unm ittelbar auf den in 1,5 m A bstand angeordneten H auptträgern.
Letztere m üssen sich daher der Kurve, die einen Radius von 180 m hat, besonders genau anschm iegen. Bei ebenen H auptträgern w äre dies nur durch eine seh r enge S tützenstellung zu erreichen gew esen. Eine solche V erm ehrung der Stützenzahl w ar aber nicht nur w egen der betrieblichen Erfordernisse des K ohlenlager
platzes unerw ünscht, sondern auch w egen des m angelhaften Baugrundes, der ziem lich teure Fundierungen erforderte. So w aren in diesem Fall gekrüm m te H auptträger die zw eck
m äßigste und auch wirtschaftlich vorteilhafteste Lösung.
V orhanden sind zw ei in einer K urve von 180 m Radius liegende Ü berbauten m it rd. 13,7 m Stützw eite. Die geschw eißten H auptträger haben Stehbleche 1500-12.
Abb. 2. Straßenunterführung am Bahnhof Ruhleben d. Berliner Hochbahn.
Zwei w eitere räum lich gekrüm m te Stahlbrücken w urden in den letzten Jahren in V erlängerungsstrecken der B erliner Hochbahn errichtet. Das eine dieser B auw erke dient als Ü berbrückung einer Straße in einer D am m
strecke kurz vor dem neu en E ndbahnhof R uhleben Im äußersten W esten
•) E ine Z usam m enstellung derartiger älterer B auw erke findet sich anläßlich der Beschreibung einer hierhergehörigen Brücke be i B ü h l e r : „Die n eue A arebrücke der G äubahn bei O lte n “, Bautechn. 1930, H eft 29/32;
s .a . K a p s c h : Die Eisenkonstruktionen der V iadukte und Brücken der H am burger H ochbahn. D. Bauztg. 1914, S. 593.
2). Vgl. M a s s e n b e r g : G eschw eißte Elsenbahnbrücke mit Stützw eiten der einzelnen Ö ffnungen bis zu 15 m. Bauing. 1931, H eft 40.
d er S tad t (Abb. 2), das andere befindet sich in einem V iadukt mit zwölf F eldern von je 28,5 m Stützw eite, der von der H ochbahnstation Nordring zum U ntergrundbahnhof Pankow (Vinetastraße) im Norden Berlins überleitet.
V ier dieser zwölf Ö ffnungen liegen in einer Kurve von 400 m Radius (Abb. 3).
An die B auw erke einer städtischen Schnellbahn sind mit Rücksicht auf ihren M assenverkehr und ihre Lage im Stadtbild ganz besonders w eitgehende Ansprüche in technischer und künstlerischer B eziehung zu stellen. D aher dürfte es von besonderem Interesse se in , die G ründe kennenzulernen, welche die Bauherrin in diesen beid en Füllen zur W ahl des in Rede stehenden System s bew ogen h a b e n 3).
Auf den neueren Strecken der Berliner H ochbahn liegen die G leise auf Q uer
schw ellen ln einem S ch o tterb ett, das beider
seits von K abelkästen begrenzt ist. Die B reite des S chotterbettes ist überall die gleiche;
dies erw ies sich als äu ß erst vorteilhaft für die G leisübcrw achung, da zur F eststellung der richtigen G leislage nur der konstante A bstand zw ischen A bschlußw and und Schiene nach
zuprüfen ist. Es lag nahe, sich diesen Vorteil auch in den gekrüm m ten Strecken zu sichern, indem man auch hier die A bschlußbleche der G leisachse folgen ließ. Diese Bleche greifen in die B uckelplatten hinein und sind zu diesem Zweck unten segm entförm ig beschnitten (vgl.
Abb. 8, Pkt. „a“). Bei rechteckiger A usbildung des F ahrbahnrostes und gekrüm m ten Ab
schlüssen w ären nun alle diese S egm ente und ebenso die B ohrungen säm tlicher Q uerträger verschieden gew orden.
Es w ar daher nur eine logische Fortsetzung des einm al eingeschlagenen G edankenganges, w enn man nun auch die äußere Begrenzung der K abelkästen, d. h. im Regelfall der u n te n liegenden Fahrbahn die H auptträger, der Krüm m ung folgen ließ und dadurch w ieder durchw eg gleiche Fahrbahnfelder erzielte.
G leichzeitig wird hierdurch die ln Kurven erforderliche V ergrößerung des H auptträger
abstandes auf das geringste Maß beschränkt.
Dies ist gerade bei städtischen Schnellbahnen besonders erw ünscht, einm al im Interesse der natürlichen Belichtung der Straße und der unteren Stockw erke der anliegenden G ebäude, dann auch mit Rück
sicht auf die m eist sehr geringe K onstruktionshöhe der Q uerträger.
Abb. 3. H ochbahnviadukt in der Schönhauser. A llee, Berlin.
Bei dem V iadukt im Norden Berlins folgen die H auptträger In strenger D urchführung d er vorstehenden G rundsätze auch dem Ü bergangsbogen;
ebenso w ächst in diesem Bereich ihr A bstand stetig an. Da an der gleichen Stelle auch ein Knick des G efälles von 1 :7 0 0 auf 1 :31 liegt, läßt die geom etrische B erechnung des System s an Schw ierigkeit allerdings nichts m ehr zu w ünschen übrig. F ür diesen einm aligen M ehraufw and tauscht man ab er nicht nur die ständige E rleichterung der G leisunterhaltung,
3) D er folgende A bschnitt fußt auf M itteilungen von H errn O ber
ingenieur O l l e r t von der Berliner N ordsüdbahn-A .-G ., dem auch an dieser Stelle für seine liebensw ürdige U nterstützung g edankt w erde.
Abb. 1. K ohlenabsturzbahn im G aswerk B erlin-N eukölln.
S c h i e n e n a u f d e n H a u p t t r f l g e r o b e r g u r t e n n o c h n i c h t v e r l e g t . Im H i n t e r g r ü n d e z w e i g e k r ü m m t e Ü b e r b a u t e n .
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G o t t f e l d t u. G e h l e n , Räumlich gekr ümmt e Stahlbrücken DER S T A H L B A UB e i l a g e z u r Z e i t s c h r i f t » D ie B a u l e c h n l k “
darauffolgenden belastet sind. Die R esultierende p en d elt rasch und stark hin und her. H ierdurch w erden die F undam ente mit der Zeit in den in Berlin m eist vorhandenen, verhältnism äßig welchen Sandboden hinein
g erü ttelt, und Stützensenkungen von m ehreren Z entim etern sind an der Tagesordnung. Bei dem neuen System dagegen w erden die B rem skräfte z auf kürzestem W ege in die F undam ente
' y ab g eleitet. D ieser V orteil dürfte gerad e bei / ~ x städtischen S chnellbahnen, bei denen mit / häufigem A uftreten starker Brems- und / A nfahrkräfte zu rechnen ist (zumal bei der s y Fußplatte, hier vorhandenen Neigung 1 :3 1 ) schw er T7^ ' / genug w iegen, um bei Beachtung der eben
—y / ß -A c . - geschilderten N achteile der bisherigen An-
jc / / ■ / x Ordnung die W ahl des System s zu recht-
~/y / ~~ fertigen.
Abb. 7. Die vorstehend als eingespannt bezeich- neten Stützen sind nicht in der üblichen W else verankert, sondern haben einen so breiten Fuß erhalten, daß sie nach beiden Richtungen ohne A nker standsicher sind (Abb. 6). Die be
kannten N achteile von V erankerungen: unkontrollierbare V orspannungen, G efahr des A bröstens, Schw ierigkeiten bei der M ontage usw. w erden durch diese A usbildung verm ieden. Für die Erm ittlung der F undam entpressung un ter der 2,0 X 2,2 m großen, 30 mm starken G rundplatte ste h t ein exaktes V erfahren zur V e rfü g u n g 4). D ieses V erfahren möge noch durch einen V oraussetzung hierfür ist, daß die Lagerung in w aagerechtem Sinne
statisch bestim m t ist, daß also im G egensatz zu der sonst üblichen An
ordnung nur ein festes, dagegen zwei allseitig bew egliche und ein längs;
bew egliches Lager vorgesehen w erden (Abb 5).
D er V iadukt in der Schönhauser A llee (Abb. 3) w eist n eben den ge
krüm m ten H auptträgern noch eine ganze Reihe w eiterer interessanter Einzelheiten auf, zumal im V ergleich mit d er alten, 1913 in Betrieb genom m enen Strecke. L etztere hat N orm alstützw eiten von nur 12 m;
die F estp u n k te befinden sich auf einzelnen m assiven Pfeilern, die das G esam tbild der Stahlkonstruktion recht störend unterbrechen. Bei dem neuen V iadukt w urden die Stützw eiten auf W unsch der städtischen Tief
^2-M -20 A r¥m ~tz
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Abb. 8. Q uerschnitt durch den Ü berbau des V iaduktes
in der Schönhauser A llee.
rtoosootts- j f í o m - n .
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JäSSO-ß
TS5-6S-7
min:3700; ntaieJS65
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Hucke/blech (durch—Unnnengedev/ef)<—
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H inw eis auf die Erm ittlung der Standsicherheit ergänzt w erden, da diese an sich einfache F rage zunächst einige V orstellungs
schw ierigkeiten bereitet. Man beachte, daß ein Kippen der S tütze nur um eine der K anten x — x od er y —y , nicht aber um einen E ckpunkt der F u ß p latte erfolgen kann (Abb. 7). Für das Kipp
m om ent um y —y ist nun lediglich das V erhältnis der K räfte A und Z m aßgebend, die G röße d er Kraft Y dagegen belanglos;
4) Vgl. P o h l , Z ahlentafeln zur B estim m ung der N ullinie und der größten E isenpressung im R echteckquerschnitt bei Lastangriff außerhalb des K erns und A usschluß von Z ugspannungen. Eisen
bau 1918, H eft 10.
xso-son
SchnittJb-Jb. Schnittc-c.
Abb. 6. Stütze des H ochbahnviaduktes in der Schönhauser Allee, sondern auch eine ästhetisch in hohem Maße befriedigende, dabei ingenieur
technisch bedingte und b egründete Form des ganzen B auw erkes ein.
Ein w eiterer Vorteil b esteh t in der Freizügigkeit hinsichtlich der V er
teilung der Stützen. Bei schräg einm ündenden Seitenstraßen sind häufig sehr unregelm äßige Stützenstellungen notw endig. Liegt die G leisachse an solchen Stellen in einer Kurve, so ergeben sich bei der gew öhnlichen A usbildung der Ü berbauten recht gezw ungene A nordnungen. W erden da
gegen die H auptträger stetig gekrüm m t, so können die Stützen, zum al bei G elenkträgern od er noch besser bei durchlaufenden H auptträgern, ohne w eiteres in schief zur B ahnachse liegenden A chsen vorgesehen w erden.
Man h a t in Berlin ü brigens auch die B eobachtung gem acht, daß bei den für städtische Schnellbahnen leid er nicht im m er zu verm eldenden kleinen Radien (in Berlin r nlln = 75 in, neuerdings möglichst r ^ l 2 5 m ) die A bw eichung d er A usdehnungsrichtung der gew öhnlichen Ü berbauten von der R ichtung der Schienen am bew eglichen Lager unheilvolle Folgen haben kann (Abb. 4). D er G esam tquerschnitt der Schienen (einschließlich der Strom schienen) ist so groß und ihre L agerung im Schotter so starr, daß u. U. eh er an den in der Q uerrichtung festen Lagern Brüche eintrelen, als daß die Schienen der von ihrer eigenen Richtung abw eichenden A us
dehnung nachgeben. Bei räum lich gekrüm m ten Ü berbauten läßt sich diese G efahr durch zw eckentsprechende Lagerung verm elden, weil dann die L ängenänderung in tangentialer Richtung erfolgen kann.
bauverw altung, w ie bereits erw ähnt, auf 28,5 m vergrößert. Säm tliche Stützen b estehen aus Stahl. Die H auptträger und ebenso der von der B uckelbiechebene g eb ild ete W indverband sind K oppelträger, m it je einem G elenk in jedem Feld. Die G elenke sind längsbew eglich, die Lager auf den unten eingespannten Stützen fest. Die K ragarm e haben eine Länge von 5,5 m. Die Q uerkräfte des V erbandes w erden zw ischen den zu beiden Seiten der G elenke in 0,5 m A bstand liegenden Q uerträgern durch Knaggen übertragen. Die W ahl eines solchen Tragsystem s ist nach üblicher A nsicht für Eisenbahnbrücken nicht ganz zw eckm äßig, w eil sich säm tliche Einflußlinien nach einer Seite hin bis zum E nde des ganzen System s (Im vorliegenden Fall also ungünstigst üb er zwölf Öffnungen) erstrecken. Dabei ist aber zu bedenken, daß die O rdinaten sehr bald abklingen, so daß die A usw ertung von etw a vier bis fünf Ein
flußflächen in der Regel bereits ausreicht. B etrachtet man im G egensatz hierzu die A ufnahm e der Brem skräfte bei der früher in Berlin üblichen A nordnung von P endelportalen, die nur hin und w ied er von festen Pfeilern unterbrochen w erden, so zeigt sich, daß hier die Brem skräfte ln un
v erm inderter Größe durch säm tliche Ü berbauten zw ischen zw ei festen Pfeilern hindurchw andern m üssen. An den festen Stützen treffen dann u. U. sehr große w aagerechte mit geringfügigen senkrechten Kräften zu
sam m en, so daß die E rzielung ausreichender Standsicherheit auf große Schw ierigkeiten stößt. Es kann näm lich der Fall elntreten, daß die auf der festen S tütze ruhenden Ü berbauten von Zuglasten frei und nur die
J a h r g a n g 5 H e f t 17
1 9. A u g u s t 1 9 3 2 G o t t f e l d t u. G e h l e n , Räumlich g e kr ümmt e Stahlbrücken
133
entsprechendes gilt für die andere Achse. Man erhält zw ei W erte der Standsicherheit, von denen selbstverständlich der kleinere m aßgebend Ist.
Die F ußkonstruktion d er Stütze steh t in ein er besonders abgedeckten G rube und verschw indet völlig unter dem Bürgersteig. Auf die A bdichtung der G rube w urde die größte Sorgfalt verw endet.
Die in rd. 1,75 m A bstand vorgesehenen A ussteifungen der H aupt
träger stehen auch in dem stark geneigten Teil des V iaduktes mit Rücksicht auf das bessere A ussehen absolut senkrecht; nur die Q uerträger mit ihren A nschlußw inkeln sind senkrecht zur H auptträgerneigung angeordnet. Be
zeichnend für die K onstruktionsbedingungen einer städtischen Schnellbahn ist die außerordentlich beschränkte B auhöhe der Q uerträger; um noch mit W alzträgern auskom m en zu können, m ußten trotz der bereits sehr engen Teilung noch breitflanschige Peiner Träger gew ählt w erden, und zw ar ergab die statische B erechnung in dem nicht gekrüm m ten Teil bei 7,4 m H auptträgerabstand ein I P 4 5 ; vgl. den Q uerschnitt durch den Ü berbau, Abb. 8. Selbstverständlich w ar erw ünscht, das gleiche Profil, m öglichst ohne kostspielige V erstärkungen, auch in der gekrüm m ten Strecke bei H auptträgerabständen bis zu 7,77 m und zusätzlichen Einflüssen der F liehkraft beibehalten zu können. Um dies zu erm öglichen, w urde die lastverteilende W irkung des m ittleren Längsträgers herangezogen.
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i. Abb. 11.
blech von der Stärke des Steges greift. Der untere Flansch des Q uerträgers Ist unm ittelbar, d. h. ohne Zw ischenschaltung eines K onstruktionshöhe be
anspruchenden K notenbleches, mit dem U ntergurt der H auptträger vernietet.
Die B eschreibung des B auw erkes w erde mit einem H inw eis auf die A usbildung des m ittleren Längsträgers abgeschlossen. Dieser Träger liegt, entgegen der üblichen A usführung, oberhalb der Q uerträger (Abb. 8).
H ierdurch wird erreicht, daß jed es G leis seinen besonderen B ettungs
koffer hat und daher besonders g u t gegen seitliche V erschiebungen g e sichert ist. N aturgem äß wird auch die kontinuierliche A usbildung des Trägers einfacher. Die Buckelbleche sind unter den unteren Flansch des Trägers g en ietet; die untere G urtplatte ist statisch nicht erforderlich und dient nur zur gleichm äßigen V erteilung der in den N ieten entstehenden Zugspannungen. Im übrigen trug man hinsichtlich dieser Zugspannungen Im vorliegendem Fall keine B edenken, da die Buckelbleche durch ihre langgestreckte Form nahezu als Tonnenbleche w irken, d. h. den H aupt
teil ihrer Last u nm ittelbar an die Q uerträger abgeben w erden. Die M ontage der Brücken geschah in einfachster W else. Ein in Straßenhöhe fahrender P ortalkran, der das ganze Bauwerk überspannte, legte die schw ereren Telle, wie H aupt- und Q uerträger, auf provisorische Holzböcke.
Ein kleinerer, auf den H auptträgerobergurten verfahrbarer Bockkran er
ledigte den Einbau der übrigen B auteile.
Die S traßenunterführung am Bahnhof Ruhleben stim m t ln vielem m it dem vorstehend G eschilderten überein. Insbesondere ist die Q uer
schnittsausbildung die gleiche. Die H auptträger sind G elenkträger üblicher Bauweise, mit je einem G elenk in den Seitenöffnungen, dicht neben den P endelstützen (Abb. 12). Die B uckelblechebene g eh t bei dieser Brücke A bb. 9.
Abb. 9 zeigt einen Teil dieses T rägerstranges mit dem für die Berliner Hochbahn vorgeschriebenen Lastenschem a. Hiernach wird sich eine recht brauchbare N äherungsiösung ergeben, w enn man d ie K ontinuität des Längsträgers nur auf der Strecke 0—6 in Rechnung stellt. Paßt man noch durch geringfügige Ä nderungen den R adstand dem Q uerträgerabstand an, so erhält man das in A bb. 10 dargestellte System . Die Auflager der Q uerträger durfte man starr annehm en, da die H auptträger bei dem vor
liegenden B auw erk im V erhältnis zu den Fahrbahnträgern außerordentlich steif sind. Dann Ist das System der Abb. 10 noch fünffach statisch un-
A bb. 10.
bestim m t. Als statisch unbestim m te G rößen w urden die Drücke X 1 bis X 5 zwischen dem L ängsträger und den fünf m ittleren Q uerträgern eingeführt.
Bei der vorliegenden sym m etrischen B elastung ist X l — X s und X 2 — X t , so daß nur drei E lastizitätsgleichungen zu lösen sind. Das Ergebnis zeigt Abb. 11 an H and der B elastung und der M om entenlinie des m ittleren Längsträgers. Die E ntlastung der Q uerträger b etru g über 20°/0; auch in diesem Teil des B auw erkes konn
ten d aher unbedenklich I P 45 V er
w endung finden. E igentüm licher
w eise h at das durch X 3 erzeugte negative M om ent in dem von Radlasten nicht besetzten Q uer
träger 3 (Abb. 10) fast d ie gleiche ab so lu te G röße w ie das positive M om ent in den am w enigsten ent
lasteten Q uerträgern 2 und 4.
G esondert w urde die Rahm en
steifigkeit des B auw erkes unter
sucht; hierzu w urde das in B l e i c h , T heorie und B erechnung der eisernen Brücken, Berlin 1924, geg eb en e V erfahren benutzt. Es zeigte sich, daß die an sich ge
ringe Steifigkeit des einzelnen Q uerträgers durch die enge Auf
einanderfolge der Rahm en aus
geglichen w urde, so daß die Rechnung eine reichliche Sicherheit ergab.
V oraussetzung hierfür w ar natürlich eine solide A usbildung der R ahm enecke (vgl. A bb. 8). D er obere Flansch des I P 45 w urde zu diesem Zweck w eg
geklinkt und durch vier W inkel m it zw ischenliegenden F u ttern ersetzt.
B eiderseits des Steges liegen Laschen, zwischen w elche ,von oben ein Eck
ais W indverband von W iderlager zu W iderlager durch, ln die letzteren ist eine Stahlkonstruktion eingebaut, an die die W ind- und F liehkräfte ab
gegeben w erden. Die Ü bertragung erfolgt in der M itte der schiefen End
querträger, dte als Träger auf drei Stützen gelagert sind. F erner ist der üb er die Q uerträger laufende m ittlere Längsträger auf der Seite der festen Lager durch einen G elenkstab an einen ebenfalls ln das W iderlager ein
gelassenen Bremsbock angeschlosscn. D er K rüm m ungsradius beträgt rd. 200 m.
Die B erechnung der zuletzt beschriebenen Brücke erfolgte in der gleichen W eise, w ie in den in F ußnote 1 angegebenen Q uellen für die dort behandelten B auw erke dargelegt. D ieses N äherungsverfahren ergab für die M om ente des ebenen Trägers infolge ständiger Last in erster N äherung eine V ergrößerung um etw a 3 ,5 Vo- Eine W iederholung der Rechnung zwecks Erzielung eines verbesserten N äherungsw ertes erschien mit Rücksicht auf die G eringfügigkeit dieses V erm ehrungsfaktors nicht notw endig. Die für den ebenen Träger crrechneten M om ente aus V erkehrs
last w urden daraufhin genau genug um 4°/o erhöht. Auf W unsch der Reichsbahn als A ufsichtsbehörde w urde die Berechnung einem Ingenieur
büro zur B egutachtung übergeben. N eue G esichtspunkte für die Berechnung räum lich gekrüm m ter Stahlbrücken ergaben sich hieraus übrigens nicht.
Bei dem V iadukt in der Schönhauser A llee ist der Einfluß der K rüm m ung offenbar noch erheblich geringer. Die für den ebenen Träger crrechneten M om ente w urden daher einfach um den geschätzten Faktor von 2 % erhöht.
G anz anders lagen die V erhältnisse bei dem Ü berbau für das G as
w erk N eukölln, da für die G röße der Z usatzm om ente neben dem K rüm m ungsradius in erheblichem Maße auch der H auptträgerabstand m aßgebend ist, der hier nur 1,5 m beträgt. Der an erster S telle g e nannte V erfasser hat inzw ischen ein exaktes V erfahren für die B erechnung von räum lich gekrüm m ten Stahlbrücken en tw ick e lt6), über das dem nächst In ein er gesonderten A rheit berichtet w erden soll und das hier erstm alig angew endet w urde.
Die B erechnung, L ieferung und M ontage der drei vorstehend b e schriebenen, räumlich gekrüm m ten Stahlbrücken erfolgte durch die Firm a S t e f f e n s & N ö l l e A.-G., Berlin-Tem pelhof.
!) D issertation Technische H ochschule B erlin; Die A rbeit erscheint dem nächst In der „Bautechnlk*.
134
H a j n a l - K ö n y i , Der Momentenausgl ei ch in den Endfeldern von durchlaufenden Trägern B e i i a s e z u r Z e i t s c h r if t . D i e B a u t e c h n i k “D er M om entenau sgleich in den Endfeldern von durchlaufenden Trägern.
A lle R e c h te V o r b e h a lte n . Von Sr.=3ng- K. H a jn a l-K ö n y i, D arm stadt.
Die plastischen F orm änderungen der Baustoffe bew irken in manchen Fällen einen A usgleich zwischen den G rößtw erten der M om ente von statisch unbestim m ten K onstruktionen. D iese Erscheinung kann unter gew issen V oraussetzungen bei der Bem essung eines Tragw erkes berück
sichtigt w erden, w odurch u. U. recht erhebliche M aterialersparnisse zu erzielen sind. Im Z usam m enhang dam it en tsteh t die A ufgabe, den M om entenveriauf bzw . die Schlußlinie der M om entenfläche so zu b e stim m en, daß die größten positiven und negativen M om ente ihrem A bsolut
w ert nach gleich w erden.
In dem kürzlich erschienenen Buch von Dr. K a n n 1) wird der M om enten
ausgleich bei einigen System en n äher untersucht, und zw ar beim durch
laufenden Träger, bei zw eistieligen und bei geschlossenen R echteckrahm en.
Dr. K a n n grenzt auch die B edingungen bezüglich der plastischen Form änderungen ab, an w eiche das Z ustandekom m en eines derartigen M om enten- verlaufes g ebunden ist; auf diese soll jedoch hier nicht eingegangen w erden. Den Fall, daß der M om entenausgleich ohne plastische Form änderungen, also sozusagen von selbst entsteht, bezeichnet Dr. K a n n als .n atü rlich en M om entenausgleich“.
Belm durchlaufenden, an seinen Endauflagern frei aufliegenden Träger sind m eistens die M om ente im Endfeld m aßgebend. Ein M om enten
ausgleich findet dann statt, w enn die G leichung
(1) M F = Als (absolut)
erfüllt ist. H ier b ed eu te t M F das größte positive M om ent im Endfeld, Af5 das M om ent über der ersten Innenstütze.
Dr. K a n n gibt im II. K apitel seines Buches (S. 18 bis 28) die Lösung dieser A ufgabe für zehn verschiedene B eiastungsfälle an. D er von ihm eingeschlagene W eg ist jedoch etw as um ständlich, besonders w enn es sich um die Zusam m enw irkung von m ehreren verschiedenartigen Lasten handelt. Nachfolgend soll ein einfacheres V erfahren zur A uffindung der die Gl. (1) befriedigenden Schlußlinie g ezeigt w erden.
G eht man bei einem auf d er einen Seite frei aufliegenden Balken vom freien Auflager aus, w elches im folgenden Im mer links gedacht w erden soll, so ist bekanntlich das B iegungsm om ent M an einer beliebigen S telle x
(2) M = f Q d x
o
w
\F nq | o b e d e u te t den Inhalt der Q uerkraftfläche zw ischen dem A uflager und zwischen der S telle x . Ist das betreffende Feld direkt belastet — was bei der hier vor
liegenden A ufgabenstel
lung im m er der Fall ist — , so b esteh t die Q uerkraftfiäche im all
gem einen aus zwei Tei
len m it entgegengesetz
tem Vorzeichen. An der Stelle, wo diese beiden Teilflächen aneinander grenzen (x 0), tritt das größte Feldm om ent M F auf. H ier ändert die Q uerkraft ihr V orzeichen entw eder sprunghaft, oder sie wird zu 0. Bei der üblichen Festsetzung der V orzeichen ist der linke F läch en teil, der m it F[ bezeichnet w er
den so ll, positiv, der rechte negativ, sein A b
solutw ert sei Fr . Es g elten som it folgende G leichungen2) (vgl. Abb. 1):
(3) M . f Q d x = [ F q ] ^ = F l und
(4) M s = / < ? d x — f Q d x + j Q d x = + [ F q £ o = F t - F r
0 0 A’o
Aus Gi. (1) folgt u n ter V erw ertung d er Gl. (3) und (4):
4 = F i - F r ! oder
(5) = 2 F.
•) Sr.=2>ng. Felix K a n n : D er M om entenausgleich durchlaufender Trag
g eb ild e im S tahlbau. E ine neue Statik als G rundlage für w irtschaftliches K onstruieren. V erlag de G ruyter, 1932.
2) Das hier G esagte behält sein e G ültigkeit natürlich auch im S onder
alle, daß die Q uerkraft auf einer ganzen Strecke verschw indet.
Die F orderung der GL (1) ist also gleichbedeutend m it der B edingung, daß d er Inhalt des rechten Teils der Q uerkraftfläche d o p p e l t so groß sein m uß wie der Inhalt des linken Teils. Die B edeutung der B edingungs
gleichung (5) wird für einen allgem einen Belastungsfall durch Abb. 1 ver
anschaulicht, die keiner w eiteren Erklärung bedarf. Es h an d elt sich um die Auffindung einer solchen Schlußlinie der Q uerkraftfläche oder m it anderen W orten um eine solche Zerlegung der gesam ten B elastung des F eldes R — £ P + / P d x in die A uflagerkräfte A = « R und B = ( 1 — a) R, daß der linke Teil der Q uerkraftfläche halb so groß wird w ie der rechte.
In die B edingungsgleichung kann entw eder der O rt x ü des größten F e ld m om entes M f , bzw . das Teilungsverhältnis | 0 = oder das T eilungs
verhältnis <% eingesetzt w erden. Ist x 0 von vornherein b ek an n t (z. B. bei E inzellasten mit sprunghaftem Ü bergang der Q uerkraft vom Positiven ins N egative), so w ird « gesucht, w obei es genügt, « auf diejenige Einzellast zu beschränken, w elche an der S telle x 0 angreift (vgl. P 2 in Abb. 1). Bei v erteilter B elastung ist es dagegen m eistens zw eckm äßiger, x 0 bzw. f 0 als U nbekannte einzuführen. Tritt A i^ im Bereich einer Streckenlast an einer Stelle auf, wo die Q uerkraftlinie keinen Sprung erleidet, so kann J 0 auf die betreffende Strecke od er einen Teil derselben (anstatt auf die ganze 'Feldw eite I) bezogen w erden, wie es eben rechnerisch am bequem sten ist.
Der Vorteil der GL (5) g eg en ü b er dem unm ittelbaren A nschreiben der M om ente liegt auf der H and, da die Q uerkraftlinie von einer um einen G rad niedrigeren O rdnung ist als die M om entenlinie. Der V orteil ist um so größer, je verw ickelter die B elastung ist, aber auch schon in den ein
fachsten G rundfällen ist die V ereinfachung zu erkennen, w ie dies der V ergleich der nachfolgenden B eispiele m it der angeführten Q uelle bestätigt (Abb. 2 u. 3).
I - X o
inftlfiTTw Fi
Die B edingungsgleichung (5) kann für x 0 unm ittelbar angeschrieben w erden:
P ( / ~ 2 * ° - = 2 ^ - od er x l + 2 l x 0 — l2 — 0, woraus
*0= 7 ( j / 2 - l ) .
Abb. 2. G leichm äßig verteilte V ollbelastung (Fall 1 bei Dr. Kann).
j __ L l- a
I
. Xp-a.
i
Die B edingungsgleichung (5) kann für
« u n m ittelb ar angeschrieben w erden:
(/ — «) • P • (/ - a) = 2 « P ■ a, woraus
/ — a
" “ 7 + ö "
Abb. 3. Eine E inzellast in beliebiger Stellung (Fall 6 bei Dr. Kann).
Es ist nicht ohne Interesse, den hier b eh an d elten M om entenausgleich als Sonderfall einer verallgem einerten G leichung (1) aufzufassen. S etzt man
( la ) n M F = M s (absolut)
und läßt n zw ischen 0 und co alle W erte durchw andern, so um faßt diese G leichung alle M öglichkeiten eines auf der einen Seite m om entenfrei g elagerten F eldes. Aus G l.( la ) folgt die v erallgem einerte Form von Gl. (4):
n F l = F - F l und (4 a)
(5a) i f = ( n f l ) f ;
/z = 0 m it M s = 0 ist der G renzfall des an beiden Enden frei auf- liegenden Balkens, für w elchen sich aus Gl. (5a).
Fr = F '
ergibt. Diese B eziehung besagt, daß bei dem beiderseitig frei gelagerten Balken die Inhalte des linken und des rechten Teiles, oder noch a ll
gem einer g esag t: d er positiven und negativen Teile der Q uerkraftfläche einander gleich sind, ein Z usam m enhang, d er w ohl w enig beachtet w ird, d er aber unm ittelbar einleuchtet, w enn m an nur daran denkt, daß das B iegungsm om ent als Integral der Q uerkraftfläche sow ohl von links als auch von rechts her erm ittelt w erden kann.
n = 1 ist d er vorstehend erörterte Sonderfall, w elcher die V eranlassung zu dieser U ntersuchung g eg eb en hat.
n = oo führt zum V erschw inden des linken Teils der Q uerkraftfläche (F , = 0) und entspricht som it dem F all der vollkom m en kräftefreien Auf
lagerung auf der einen S eite bzw . dem einseitig eingespannten (Krag-) Träger.
J a h r g a n g 5 H e i t 17
1 9 . A u g u s t 1 9 3 2 S t e p h a n , Stählerne Fabrikschornsteine
135
A lle R e c h te V o r b e h a lte n .
Stählerne F ab riksch ornstein e.
Von Professor P.
D er S tahlbau hat in w enigen Jahren riesige Fortschritte gem acht und A nw endungsgebiete gefunden, an die man noch vor gar nicht so langer Z eit kaum gedacht hat. Auf einem G ebiet ist er —- von seltenen Aus
nahm en ab gesehen — recht rückständig geblieben, das ist der Bau von F abrikschornsteinen. Auch heute noch gelten F abrikschornsteine aus Stahl nur bei kleineren Lokom obil-A nlagen als angebracht u nd w erden durch aus S teinen aufgebaute oder aus B eton gestam pfte ersetzt, w enn der B etrieb entsprechende M ittel erübrigt hat.
D em nach m üßten dem S tah l-S ch o rn stein große, schw erw iegende M ängel anhaften. Bei sorgfältigem Suchen findet man etw a folgende:
1. Der Stahlm antel wird im Innern von den schw efligen G asen zerfressen und außen vom Rost; infolgedessen sinkt die Festigkeit und S tabilität m it der Zeit.
2. W enn eine V erankerung aus irgendeinem G runde ausfällt, ver
schw indet d ie Standsicherheit des B auw erkes, sobald der Wind stark von der Seite der fehlenden V erankerung w eht.
3. Infolge des guten W ärm edurchganges durch die dünne Stahlw and w erden die aufsteigenden F euergase stark abgekühlt und dadurch der Zug verschlechtert.
Das ist alles, und dem oberflächlichen, voreingenom m enen D enken g en ü g t es auch. A ber wie steh t es tatsächlich dam it?
Z uerst Punkt 3: Als norm ale R auchgasgeschw indigkeit setzt man 4 m /sek an; ein 36 m h o h er Schornstein w ird also in 9 sek durchström t.
Als norm ale E intrittstem peratur der Rauchgase in den Schornstein rechnet man 3 0 0 ° C. N im m t man als Tem peratur der A ußenluft — 2 0 ° bei einem Sturm von 35 m /sek W indgeschw indigkeit, entsprechend dem W inddruck 150 kg/m 2, an, so ergibt eine um ständliche W ärm erechnung, daß die A us
trittstem p eratu r an der M ündung eines 36 m hohen und 0,45 m w eiten Schornsteins nur noch etw a 100° b eträg t, w ährend sie freilich bei W ind
stille nahezu auf den doppelten Betrag komm t.
Der Einw and 3 ist also für einige w enige, besonders ungünstige Stunden zutreffend, w enn m an sagt, daß der W ärm eaustausch infolge der ziem lich hohen R auchgasgeschw indigkeit und der m öglichen sehr hohen W indgeschw indigkeit vorübergehend erheblich w erden kann.
Das m acht natürlich nichts für die Schornsteine von Sägew erken u. dgl., wo der Brennstoff um sonst und reichlich anfällt. An anderen Stellen Ist ein einfaches M ittel dagegen die innere A uskleidung mit einer rd. 10 cm dicken Betonschicht, der mit L eichtigkeit noch Scham ottepulver beigem engt w erden kann. Dann ist der W ärm eaustausch zwischen den Rauchgasen und der äußeren Luft kaum verschieden von dem eines aus Beton gestam pften Schornsteines.
Die A usführung macht sich bei richtiger O rganisation des Aufbaues sehr einfach: Der Stahlm antel wird in zusam m engenieteten Teilen von etw a 6 m Länge angeliefert, die m it Hilfe eines M astenkranes m it den zu? V erschraubung nötigen In n e n w in k e ln aufeinander gesetzt w erden.
Das richtige A ufsetzen w ird von einem , bei großen D urchm essern von zw ei Mann kontrolliert, die auf einem B ohlenbelag stehen, der seinerseits auf der etw a 1,2 m unter dem oberen Rande aufhörenden B etonausfütterung liegt. Nach dem Zusam m enschrauben w ird vom Kran auf den oberen Rand des neuen Schusses die fertig
zusam m engebaute A rbeitsbühne gesetzt, von der an einer K ette, in der H öhe v er
schiebbar, ein F utterzylinder aus S tah l
blech mit kegeligem Deckel hängt. Der Zylinder führt sich mit seinem unteren E nde in der schon v orhandenen Aus- stam pfung und oben durch leicht ab
schraubbare Lappen, so daß er an den W inkelringen vorbeige
bracht w erden kann, m it soviel Spiel, daß N ietköpfe oder A bw eichungen von der g enauen Kreisform bei den N ietnähten nicht stören. Vom Kran aus w ird G ußbeton in einen auf der Bühne angeord
neten Trichter m it einem anhängenden V erteilu n g s
schlauch g egeben und von der Bühne aus fest
gestam pft.
D er Schornstein wird b leib t ab er im m er noch
Abb. 1.
S te p h a n , Altona.
B leibt nur noch der zw eite Punkt der obigen A ufstellung. H ier m uß eine sachgem äße B erechnung stattfinden, die etw as w eiter g eh t als die zur Zelt vorgeschriebene, daß man die Stärke der A nker nur aus der 'W indkraft u n ter der V oraussetzung, daß alle A nker w irken, mit der für den gew öhnlichen Flußstahl gelten d en Beanspruchung <tz — 800 kg/cm 2 erm ittelt und sich im übrigen um die H öhe d er tatsächlichen B eanspruchung gar nicht küm m ert. W ie hier zw eckm äßig vorzugehen ist, w ird am besten an einem Z ahlenbeispiel gezeigt.
M ittelgroße Schornsteine käm en ganz g u t m it einem Satz von vier A nkern aus, die alle in derselben H öhe angreifen. Die doppelte V er
ankerung in zw ei verschiedenen H öhen gib t eben die in Punkt 2 verlangte Sicherheit, die dort nur vom S tandpunkt des voreingenom m enen und über den Sachverhalt selb st m angelhaft unterrichteten G egners als nicht vor
handen bezeichnet w urde.
Es handele sich um einen Schornstein von m ittlerer H öhe und ver
hältnism äßig kleinem Innendurchm esser nach der Abb. 1. Zahlenm äßig sei g eg eb en :
Innendurchm esser d (. = 0,45 m, A usfütterungsstärke s ( = 0,10 m, B lechstärke s = 3 mm,
also A ußendurchm esser d a — 0,656 m,
H albm esser der A ngriffstellen d er V erankerung ra = H öhen h 0 = 2,20 m, fit — 14,00 m, h2 — 13,00 m, h 3
A bstand der vier sym m etrisch gelegenen V erankerungspunkte B odenhöhe von der Schornsteinachse a — 10,50 m.
H ierm it ergibt sich h'o : t ! h
a — r„
■ 0,37 m,
»4,80 m, in
tg «2 =
= 1,600, cos «2 = 0,530, sin a 2 = 0,848;<g«3 h 0 + h x h 2
a — r . = 2,883, cos «3 = 0,327, sin ¡x3 = 0,942.
Als größter, noch eben gut brauchbarer W ert ist etw a t g « 3 ~ 3 anzusehen;
daraus ist nötigenfalls d er A bstand a zu bestim m en. Es ergibt sich hieraus von selbst, daß solche Schornsteine nur da anw endbar sind, wo für die V erankerungen genügend Raum vorhanden ist.
Man b erechnet jetzt die A nkerlängen:
4 = h i± A ± A = 3 4 0 0 m, /2 = h°-+ ll> = 19,10 m.
sin a3 ~ sin «2
Die größte W indbelastung der Schornsteinsäule ist bei p 150 kg/m 2
W inddruck 2 _
<7i = - 3 -P d a = 65,6 kg/m.
Die Schornsteinsäule ist ein prism atischer, gleichm äßig mit <7, b elasteter Träger auf drei gleich hohen S tü tzen ; die elastische N achgiebigkeit der A nker wird also nicht berücksichtigt, um den Rechnungsaufw and in Ü bereinstim m ung mit dem praktischen W ert zu halten. Es ergibt sich dann ln b ekannter W else die A uflagerkraft
AL Sx___
2 Oh + h 2) Ch
hi+ ‘' A M ^[(ih + h3y
N 3 = 700 kg.
A?)
Aus der M om entengleichung ln bezug auf die A uflagerstelle 2:
N t h x - \ • h \ — N 3 h., — I 0 2 -|- !h f
folgt dann N t — 366 kg
und aus der Sum m engleichung
N x -{- N 2 + N 3 = q l (h x + h 2 + /;3) N 2 = 1026 kg.
Die größte Zugkraft tritt in einer V erankerung auf, wenn der Wind in der Richtung von der V erankerung auf die Säule w eht. Man erhält sofort die Spannkräfte
AL _____ „ AL
= 2130 kg.
0, - — —— = 1936 kg, S 3
1 C O S * 2 C O S a 3
Nach der Vorschrift ist hieraus der A nkerquerschnitt zu berechnen mit d — 800 kg/cm 2: ,, S s
F, =
= 2,66 cm 2,durch diese A usfütterung naturgem äß teurer, sehr billig und leicht im V erhältnis zu einem gem auerten oder B etonschornstein.
M it der A usfütterung wird auch der oben als Punkt 1 genannte Ein
wand beseitigt. Sie schützt den Stahlm antel gegen jeden chem ischen Einfluß der Rauchgase, und die A ußenseite läßt sich ja durch den gebräuch
lichen A nstrich recht gut gegen Rosten sichern.
also die Stärke der R undanker ä 0-= 19 mm.
D am it ist die übliche Berechnung b een d et, die völlig offen läßt, daß die A nker eine gew isse, nicht geringe V orspannung haben m üssen, deren G röße m an gew öhnlich dem G utdünken oder, vorsichtiger ausgedrückt, der Erfahrung des Richtm eisters anheim gibt. Er zieht die A nker Im allgem einen so stark an, daß ungefähr — ein paar 100 kg/cm 2 m ehr oder w eniger gelten als belanglos — die sonst zulässige B eanspruchung von 1200 kg/cm 2 bei größtem W inddruck ln der ungünstigsten Richtung heraus
kom m t. W ünschensw ert ist e s , dem R ichtm eister von vornherein ein Maß d er vorzunehm enden A nspannung aufzugeben, das durch die folgende Ü berlegung erhalten w ird.
Das G ew icht eines Ankers b erechnet sich mit dem Zuschlags
w ert 1,06 für die A ugen zu
. s* u
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: 45 kg bzw. G3 — 73 kg.136
S t e p h a n , Stählerne Fabrikschornsteine D E R S T A H L B A UB e i l a g e z u r Z e i t s c h r i f t » D ie B a u t e c h n ik "
Die auf die vorderen A nker ausgeübte W indkraft b eträg t 2
f t = -ö ' P d k '■ a2 • f t = 27 kg bzw. Q3 — 54 kg, 1,03 w ieder einen Zuschlag für die A ugen bildet.
Die W indkräfte auf die seitlichen A nker betragen 2 . p S / 2 • ft = 37 kg bzw. C? 5 = 61 kg.
Die W indbelastung der auf der Leeseite befindlichen A nker kann geradlinig abgestuft angenom m en w erden, von 0 am oberen E nde steigend bis auf die höchste W indiast am unteren E n d e, so daß ihr G esam t
betrag wird i 1
ft' = 2 ’ ft bzw- ft' = Y ' f t ’
Für die Kräfte am oberen H altering in Richtung des W indes gilt dann d er Z usam m enhang
( f t - S 3') cos « 3 = % + ( ^ + ) sin « 3 + 2 • & ,
¡ « 3 /
woraus folgt S 3 — S 3 = 2420 kg.
B ezeichnet m an den lotrechten D urchhang der A nkerm itte mit / , so gilt die bek an n te Form el für den A nker auf der W indseite
f — ^ (g -1__ —- h ~ 8 S 3 l ° 3 + cos<
und für den auf der L eeseite, wo der W inddruck b estreb t ist, den A nker zu strecken, mit d erselben auch für die D reiecklast zutreffenden Form el
f ’ — ^ (q f t _ . 1 .
/a — 8 S 3 r 3 cos « , )
Tatsächlich sind un ter der oben getroffenen V ereinfachung beide D urchhänge d ieselb en , gleich den bei der A ufstellung — ohne W irkung des W inddruckes — vorgegebenen. Die G leichsetzung liefert
q f t ____
S s' 3 2 cos « 3 = 0 0 3 5 7
f t + -
f t
C O S « 3
Setzt man dieses V erhältnis in die obige G leichung für die Differenz d er beiden Kräfte ein, so folgt
S 3 = 2510 kg und S 3 = 90 kg.
Ensprechend erhält man für die untere V erankerung S 2 — 2550 kg und S./ = 520 kg.
Die größten Kräfte in beiden V erankerungen sind nahezu gleich.
Man erhält hieraus als größte Beanspruchung
(Sr> ----
7t
T
= 964 kg/cm 2, S 2
wenn der den Ankern von vornherein gegebene D urchhang den vor
stehenden Ü berlegungen entspricht. Seine G röße läßt sich jetzt aus der obigen G leichung bestim m en:
/ 3 = 0,336 m und entsprechend / 2 = 0,090 m.
M ißt man auf der Schornsteinsäule von der B efestigungsstelle der A nker die Strecke 4/ 3 bzw . 4/ 2 h eru n ter und zeichnet die Endm arken an, so m uß man beim E ntlangvisieren an den untersten A nkerenden gerade die M arken sehen, w enn der D urchhang richtig eingestellt ist.
Die größten Spannkräfte ln den seitlichen A nkern, wo W inddruck und E igengew icht senkrecht zu ein an d er stehen, betragen
ft
11 + Q 2 = 1550 kgNo 1
h i
<7i 2
. ( / /
Es w ird ferner
S.
( f t + h2 + f t) 2 + I f t ' • cos
(ft'
« 3 + ■ f t ’ ■ sin « 3 + 2 i + f t ) + ( f t ’ • sin « 3 -J- -g~ • f t ' • cos a3 -f- f t j raft
: 2597 kg.
->2
S2
N 2 2C O S « 2 3
f t
• tg « 2 +dem nach .!
also die B eanspruchung
cos « 2 5004 + 520 = 5524 kg,
S * - = 1937 kg/cm 2.
5004 kg,
• S2
Die größte B eanspruchung der Schornsteinsäule braucht im allgem einen nicht nachgerechnet zu w erden. Sie w erde hier für den A usnahm efall niedergeschrieben, daß der obere Z uganker auf der W indseite fehlt.
Das G esam tgew icht der Stahlsäule Ist mit äs 1,10 für die Ü b er
blattungen, W lnkelrlngc usw.
f t = 71 dm s '/ ( f t + f t + f t ) ?3 = 1690 kg- Dann ist die D ruckbeanspruchung in der A uflagerstelle 2:
f t -
ft + ft ft + ft + ft
3
+ o - - f t + ( f t ' + 2 5 6) s in « 3— f t / - c o s« 3
64,8 (945 + 110 + 1976 — 3) = 3
= 47 kg/cm2 und die größte B iegungsbeanspruchung:
1
■ d . .
<7.
2 ( f t + f t) 2 + 2
+ f t ft ft
1
' f t f t + f t ' ( f t • cos «:i + f t • sin «3)
• f t ' ( f t • sin «3- , (1 037 500 + 1 350 + 41 450 + 79 330 + 10 900) = lUOo
■ C O S a 3)
= 1106 kg/cm 2, also <t(l + <sb = 1153 kg/cm 2.
Bel höheren und besonders stärkeren Schornsteinen m uß man, um b equem e A bm essungen zu erhalten, den A bstand a vergrößern und die Anzahl d er A nker erhöhen, b ei besonders großen Schornsteinen bis auf 16 in derselben H öhe angreifende. Ihre B erechnung ist auch dann noch ziemlich einfach, w enn auch etw as um ständlicher als die hier für den bequem sten Fall durchgeführte.
Es b ie te t noch Interesse, festzustellen, w ie stark die Schornstein
w andung w erden muß, w enn man auf die V erankerung ganz verzichtet.
Die dann eintretende D ruckbeanspruchung ist gering, für je 10 m H öhe b ei 1 0 % Zuschlag für Ü berlappungen, A ussteifungen usw. 8,65 kg/cm 2.
F ür die B iegungsbeanspruchung infolge des W inddruckes gilt die einfache
Form el 2 h 2 n
= - r • d
- P d a - ■ S d h
3 f “ a 2 4 “ “*•
S etzt man hierin w ieder den W inddruck p = 150 kg/m 2, ferner m it Rück
sicht auf die hinzukom m ende D ruckspannung ab = 1150 kg/cm2 und zur V ereinfachung da = d m, so folgt, w enn h und dm in m genom m en w erden,
1 h 2
s — 1808 d„
bzw. für 11b = 1850 kg/cm2 (mit Rücksicht auf die B elastung durch Ankerzüge)
1 h 2
S ~ 2907 ‘ d m Cm'
Man erhält so die folgende Z usam m enstellung, in der die oberen Z ahlenw erte der ersteren Form el entsprechen und die unteren der zw eiten.
A ngenom m en ist dabei, daß die dünne A usfütterung nicht bei der Auf
nahm e der W indkraft m itw irkt.
und entsprechend S s — 1004 kg.
Je tz t sind noch die A nkerspannungen nachzurechnen, die eintreten, w enn bei größtem W inde die auf der Luvseite befindliche obere V er
ankerung ausfällt. W enn die u n tere ausfällt, w erden die Spannungen kleiner.
Die Schornsteinsäule w ird dann nur an den Stellen 1 und 2 der Abb. 1 gehalten. Die obere A uflagerkraft b eträg t dann
h
m d m = 0,50 1 , 0 0 1,50 2,50 m
15,0 0,248 — — —
2 0 , 0 0,442 0 , 2 2 1 __ ____
0,275 — ' - ' .--- . —
25,0 0,690 0,345 0,230 —
0,430 0,215 — ■—
30,0 0,996 0,498 0,332 0,190
0,620 0,310 0,207 —
35,0 1,354 0,677 0,451 0,271
0,843 0,422 0,281 — c r m
40,0 — 0,884 0,590 0,354 o Gill
1 , 1 0 0 0,550 0,367 0 , 2 2 0
45,0 — 1,118 0,747 0,448
— 0,697 0,465 0,278
50,0 — 0,922 0,553
— 0,860 0,574 0,344
60,0 — — — 0,796
— 1,238 0,826 0,495
70,0 — — — 1,084
— — 1,124 0,675
Als zulässig kann man In diesem A usnahm efall für den einfachen Flußstahl 37 ansetzen 2009 kg/cm 2.
Die A bm essungen des System s sind mit A bsicht so gew ählt w orden, daß die zulässigen W erte eben noch unterschritten w erden.
H ieraus ergibt sich, daß genügend w eite Schornsteine b e i m ittlerer H öhe ohne V erankerungen ausgeführt w erden können, w enn die W and
stärke vergrößert wird. Nicht zu enge Schornsteine kom m en m it einer A nkerreihe aus, w enn w ieder beim A usfallen eines A nkers etw a 2000 kg/cm2 als A usnahm espannung zugelassen w erden.
I N H A L T: M o n t a g e k r a n f ü r d a s S c h i f f s h e b e w e r k N ie d e r f i n o w . — R ä u m lic h g e k r ü m m t e S ta h l b r ü c k e n . — D e r M o m c n t c n a u s g l e l c h in d e n E n d f e l d e r n v o n d u r c h l a u f e n d e n T r ä g e r n . — S t ä h l e r n e F a b r i k s c h o r n s t e i n e .
F flr d i e S c h r i f t l e i t u n g v e r a n t w o r t l i c h : G e h . R e g i e r u n g s r a t P r o f . A . H e r t w l g , B e r l l n - C h a r lo t t e n b u r g . V e r la g v o n W ilh e lm E m s t * S o h n , B e r l i n W 8 .
D r u c k d e r B u c h d r u c k e r e i O e b r ü d e r E r n s t , B e r l i n S W 6 8 .
