Die vorliegende Arbeit beschreibt die Bemessung der einzelnen Bauelemente eines Aussichtsturmes. Dieser soll in der Nähe des Waldrandes auf einer Anhöhe von etwa 700 Metern im baden-württembergischem Neuenbürg-Dennach/bei Karlsruhe gebaut werden. Seine optimale Integration in die umliegende Landschaft bildete hierbei ein wichtiges Kriterium; aus diesem Grund lag eine Holzkonstruktion nahe. Diese ist mit seiner interessanten Gestaltung der Außenstützen als Fachwerk und der verschalten Wandelemente gut gelungen. Für Wanderer und Spaziergänger wird der Turm mit einer Höhe von fast 40 Metern eine wunderbare Aussicht über die dortige Landschaft, dem Enzkreis, bieten.
Die Entwurfsunterlagen des Aussichtsturmes erstellte der freie Architekt und Stadtplaner Herr Dipl. Ing. Heinz Hummel, die Konstruktionspläne das „Ingenieurbüro Holzbau im Bruderverlag“.
Die Berechnung erfolgte als räumliches Tragwerk, wobei sich das Gesamttragwerk aus drei Einzelbestandteilen zusammensetzt; dem Turmdach, der Aussichtsplattform und dem Turmschaft. Zur Stabilität dienen vier Stahl-Außenstützen, die mit angeschweißten Horizontalstäben und Diagonalstäben ein Fachwerk bilden und am Turmschaft befestigt sind. Die Ermittlung der einzelnen Schnittkräfte geschah mit dem von Herrn Prof. Dr. Ing. H. Herrmann entwickelten Programms „FEM-Baukasten“.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Der Aussichtsturm in Neuenbürg-Dennach
- 1.1.1 Situation
- 1.1.2 Konstruktion
- 1.1.3 Holzschutz
- 1.1.4 Korrosionsschutz
- 1.2 Berechnungsgrundlagen
- 1.3 Materialkennwerte
- 1.4 Statikprogramm
- 2 Abschätzung des Schwingungsverhaltens
- 2.1 Allgemein
- 2.2 Abschätzung der Eigenfrequenz
- 2.2.1 Einseitig eingespannter Einfeldbalken
- 2.2.1.1 Allgemein
- 2.2.1.2 Abschätzung der Biegesteifigkeit
- 2.2.1.3 Abschätzung der Masse
- 2.2.1.4 Bestimmung der Eigenfrequenz
- 2.2.1.5 Nachweis der Schwingungsanfälligkeit
- 2.3 Ergebnis
- 3 Bemessung der Dachkonstruktion
- 3.1 Lastannahmen
- 3.1.1 Eigenlast
- 3.1.2 Schneelast
- 3.1.3 Windlast
- 3.1.3.1 Staudruck
- 3.1.3.2 Böenreaktionsfaktor QB
- 3.1.3.3 Abminderungsfaktor
- 3.1.3.4 Belastungsbild
- 3.1.3.5 Wirbelerregte Querschwingung
- 3.1.3.6 Sogwirkung auf Deckenunterseite
- 3.1.4 Verkehrslast
- 3.2 System und Berechnung der Lastfälle
- 3.3 Nachweis der erforderlichen Querschnittsabmessungen
- 3.3.1 Mittelstütze
- 3.3.2 Zange in Richtung der 1. Hauptachse
- 3.3.3 Ringbalken
- 3.3.4 Diagonalbalken
- 3.3.5 Sparren unten
- 3.3.6 Sparren oben
- 3.3.7 Deckenbalken
- 3.3.8 Zange in Richtung der 2. Hauptachse
- 3.3.9 Strebe
- 3.3.10 Aussteifung
- 3.4 Anschlüsse
- 3.4.1 Anschluss Mittelstütze an Zange
- 3.4.2 Anschluss Strebe an Mittelstütze
- 3.4.3 Anschluss Strebe an Zange
- 3.4.4 Anschluss Diagonalbalken an Zangel
- 3.4.5 Anschluss Ringbalken an Zange
- 3.4.6 Anschluss Diagonalbalken an Zange2
- 3.4.7 Anschluss Ringbalken an Zange2
- 3.4.8 Anschluss Sparren an Ringbalken
- 4 Bemessung der Aussichtsplattform
- 4.1 Lastannahmen
- 4.1.1 Eigenlast
- 4.1.2 Verkehrslast
- 4.2 System und Berechnung der Lastfälle
- 4.3 Nachweis der erforderlichen Querschnitte
- 4.3.1 Deckenbalken im Feldbereich
- 4.3.2 Deckenbalken im Randbereich
- 4.4 Bemessung der Diagonalträger
- 4.5 Bemessung der Hauptträger
- 5 Bemessung des Turmschaftes
- 5.1 Lastannahmen
- 5.1.1 Eigen- und Verkehrslasten
- 5.1.1.1 Belastung aus Etagendecken
- 5.1.1.2 Belastung aus Treppenaufgang
- 5.1.1.3 Belastung aus Zwischendecken
- 5.1.1.4 Belastung aus Wandelementen
- 5.1.1.5 Belastung aus Innenstützen
- 5.1.2 Windlast
- 5.1.2.1 Belastung des Turmschaftes
- 5.1.2.2 Belastung der Fachwerkbinder
- 5.2 Lastfälle
- 5.2.1 Lastfall „Eigenlast“
- 5.2.2 Lastfall „Verkehrslast“
- 5.2.3 Lastfall „Wind“
- 5.3 System und Berechnung
- 5.4 Nachweis der erforderlichen Querschnittsabmessungen
- 5.4.1 Innengurt
- 5.4.2 Wandstütze
- 5.4.3 Wanddiagonalen
- 5.4.4 Ringbalken
- 5.5 Anschlüsse
- 5.5.1 Wandelement
- 5.5.1.1a Anschluss Diagonale
- 5.5.1.1b Anschluss Randstütze
- 5.5.1.2 Anschluss Mittelpfosten
- 5.5.1.3 Anschluss Stütze
- 5.5.1.4 Querbalken
- 5.5.1.5a Anschluß Diagonale Mitte
- 5.5.1.5b Anschluss Querbalken
- 5.5.1.6a Anschluss Randstütze
- 5.5.1.6b Anschluss Ringbalken-Stütze
- Konstruktive Durchbildung des Haupttragwerks
- Konstruktive Durchbildung der Aussteifungen und Verbände
- Auswahl und Festlegung der konstruktiven Details
- Statische Berechnung und Bemessung der wesentlichen Tragwerksteile
- Abschätzung des Schwingungsverhaltens des Turms
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Konstruktion und dem statischen Nachweis eines Aussichtsturmes in Holzbauweise. Ziel ist es, ein stabiles und funktionales Tragwerk zu entwerfen, welches den Anforderungen an die Sicherheit und den Witterungsbedingungen gerecht wird.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, in der der Aussichtsturm in Neuenbürg-Dennach vorgestellt wird. Dabei werden die Situation, Konstruktion, Holzschutz, Korrosionsschutz sowie die Berechnungsgrundlagen, Materialkennwerte und das Statikprogramm erläutert. Im zweiten Kapitel wird das Schwingungsverhalten des Turms abgeschätzt. Dabei wird die Eigenfrequenz eines einseitig eingespannten Einfeldbalkens bestimmt und die Schwingungsanfälligkeit des Turms nachgewiesen. Das dritte Kapitel befasst sich mit der Bemessung der Dachkonstruktion. Hier werden die Lastannahmen, das System und die Berechnung der Lastfälle sowie der Nachweis der erforderlichen Querschnittsabmessungen für die verschiedenen Bauteile durchgeführt. Auch die Anschlüsse der Dachkonstruktion werden detailliert beschrieben. Im vierten Kapitel wird die Aussichtsplattform bemessen. Die Lastannahmen, die Berechnung der Lastfälle sowie der Nachweis der erforderlichen Querschnitte für die Deckenbalken, Diagonalträger und Hauptträger werden erläutert. Im fünften Kapitel schließlich wird der Turmschaft bemessen. Die Lastannahmen, Lastfälle, das System und die Berechnung sowie der Nachweis der erforderlichen Querschnittsabmessungen und Anschlüsse werden vorgestellt.
Schlüsselwörter
Aussichtsturm, Holzbau, Konstruktion, Statik, Bemessung, Lastannahmen, Schwingungsverhalten, Dachkonstruktion, Aussichtsplattform, Turmschaft.
- Quote paper
- Melanie Ewald (Author), 2002, Konstruktion und statischer Nachweis eines Aussichtsturmes in Holzbauweise, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/17150
