Der Gerüstbau hat sich in den letzten 40 Jahren technisch und marktwirtschaftlich entwickelt.
Ohne den modernen Gerüstbau sind Bauleistungen heutzutage kaum vorstellbar.
Die Baukonstruktion von Gerüstkonstruktionen ist mit der Zeit komplizierter geworden und weichen sehr oft von Regelausführungen ab.
Eine Abweichung von der Regelausführung erfordert eine komplette, nachprüfbare statische Berechnung. Dabei sind Angaben über Bauteile und -stoffe mit Werkstoffangaben und Belastungsgrenzen erforderlich.
In diesem Buch wird die statische Berechnung für ein 90m hohes- Arbeits- und Schutzgerüst der Gerüstgruppe 3 für das plettac-Kombigerüst SL 70 mit Volholz-Belägen der Feldweite 2,5m aufgestellt. Betrachtet wird dabei repräsentativ ein 25 m langes Gerüst mit 10 Feldern. Für den Materialtransport wird ein Aufzug an das Gerüst angeschlossen.
Die Untersuchung befasst sich im Wesentlichen
- mit einer Berechnung des Haupttragwerks rechtwinklig zur Fassade
- mit der Horizontallastabtragung parallel zu Fassade
Nach Aufstellung der Lastannahmen werden die Schnittgrößen nach der Elastizitätstheorie unter Annahme einer linear-elastischen Spannungs-Dehnungs-Beziehung nach Theorie 2.Ordnung ermittelt.
Gerüstkupplungen werden dabei durch Ersatzstäbe erfasst.
Der Tragsicherheitsnachweis für die tragenden Bauteile wird nach dem Verfahren EL-PL durchgeführt.
Zum Schluss werden die Ankerkräfte rechtwinklig zur Fassade, parallel zur Fassade sowie die größte rechnerische Auflagerkraft unter den Spindeln zusammengefasst.
Inhaltsverzeichnis
1. Allgemeines
1.1 Baustoffe und Bauteile
1.1.1 Querschnittswerte und Kenngrößen
1.1.2 Beanspruchbarkeiten
1.1.3 Nachweisformat
2. Lastannahmen
2.1 Konstruktionsgewicht
2.2 Verkehrslasten
2.3 Windlasten
3. Zusammenstellung von Grundwerten
3.1 Vertikalrahmen SL70
3.2 Schutzwandpfosten auf Dachfangrahmen
3.3 Schutzdach auf Ausleger 74/50
3.4 Beanspruchung der Vertikalen Gerüstzüge aus dem Aufzug
3.5 Lastfälle
3.6 Lastfallkombinationen nach DIN 4420 Teil 1, Abs. 5.4.5
4. Haupttragwerk rechtwinklig zur Fassade ohne Berücksichtigung der Lasten aus dem Aufzug
4.1 Statische Ersatzsysteme
4.2 Ankerraster
4.3 Teilsysteme
4.4 Systemannahmen
4.5 Schnittgrößen Teilsystem 1
4.5.1 Geometrie
4.5.2 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
4.5.3 Berechnung
4.6 Schnittgrößen Teilsystem 2
4.6.1 Geometrie
4.6.2 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
4.6.3 Berechnung
4.7 Schnittgrößen Teilsystem 3
4.7.1 Geometrie
4.7.2 Einwirkungen - Lastkombination A - Arbeitsbetrieb
4.7.3 Berechnung
4.7.4 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
4.7.5 Berechnung
4.8 Tragsicherheitsnachweise
4.8.1 Tragsicherheitsnachweise mit Lochspiel
4.8.2 Ankerkräfte/Federkräfte
4.8.3 Tragsicherheitsnachweise ohne Lochspiel
4.8.4 Ankerkräfte/Federkräfte
4.8.5 Zusatzmaßnahmen für den unteren Riegel
5. Haupttragwerk rechtwinklig zur Fassade mit Berücksichtigung der Lasten aus dem Aufzug
5.1 Statische Ersatzsysteme
5.2 Ankerraster
5.3 Teilsysteme
5.4 Systemannahmen
5.5 Schnittgrößen Teilsystem 1
5.5.1 Geometrie
5.5.2 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
5.5.3 Berechnung
5.6 Schnittgrößen Teilsystem 2
5.6.1 Geometrie
5.6.2 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
5.6.3 Berechnung
5.7 Schnittgrößen Teilsystem 3
5.7.1 Geometrie
5.7.2 Einwirkungen - Lastkombination A - Arbeitsbetrieb
5.7.3 Berechnung
5.7.4 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
5.7.5 Berechnung
5.8 Tragsicherheitsnachweise
5.8.1 Tragsicherheitsnachweise mit Lochspiel
5.8.2 Ankerkräfte/Federkräfte
5.8.3 Tragsicherheitsnachweise ohne Lochspiel
5.8.4 Ankerkräfte/Federkräfte
6. Horizontallastabtragung parallel zur Fassade
6.1 Allgemeines
6.2 Zusammenstellung von Grundwerten
6.2.1 Vertikalrahmen SL70
6.2.2 Schutzwandpfosten auf Dachfangrahmen
6.2.3 Schutzdach auf Ausleger 74/50
6.2.4 Horizontalbeanspruchung aus dem Aufzug
6.3 Lastfälle
6.4 Lastfallkombinationen nach DIN 4420 Teil 1, Abs. 5.4.5
7. Haupttragwerk parallel zur Fassade ohne Berücksichtigung der Lasten aus dem Aufzug
7.1 Statische Ersatzsysteme
7.2 Ankerraster
7.3 Teilsysteme
7.4 Systemannahmen
7.5 Schnittgrößen Teilsystem 1
7.5.1 Geometrie
7.5.2 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
7.5.3 Berechnung
7.6 Schnittgrößen Teilsystem 2
7.6.1 Geometrie
7.6.2 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
7.6.3 Berechnung
7.6.4 Einwirkungen - Lastkombination A - Arbeitsbetrieb
7.6.5 Berechnung
7.7 Tragsicherheitsnachweise
7.7.1 Tragsicherheitsnachweise mit Lochspiel
7.7.2 Tragsicherheitsnachweise ohne Lochspiel
8. Haupttragwerk parallel zur Fassade mit Berücksichtigung der Lasten aus dem Aufzug
8.1 Ankerraster
8.2 Schnittgrößen Teilsystem 1
8.2.1 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
8.2.2 Berechnung
8.3 Schnittgrößen Teilsystem 2
8.3.1 Einwirkungen - Lastkombination B - Größte Windlast
8.3.2 Berechnung
8.3.3 Einwirkungen - Lastkombinationen A - Arbeitsbetrieb
8.3.4 Berechnung
8.4 Tragsicherheitsnachweise
8.4.1 Ankerkräfte / Federkräfte mit Lochspiel
8.4.2 Ankerkräfte / Federkräfte ohne Lochspiel
8.5 Nachweis der Einzelbauteile
8.5.1 Anschluss Strebe
8.5.2 Belag
8.5.3 Elastische Stützung der Vertikalrahmenzüge
8.5.4 Elastische Kopplung der Vertikalebenen
8.5.5 Parallelkupplung
8.6 Ankermittel
8.6.1 Normalanker (Schiefstellung 10°, 5°, 0°)
8.6.2 Berechnung Normalanker (Lastabtrag senkrecht zur Fassade)
8.6.3 Berechnung Normalanker (Lastabtrag parallel zur Fassade)
8.6.4 Dreiecksanker (Schiefstellung 10°, 5°, 0°)
8.6.5 Berechnung Dreiecksancker (Lastabtrag senkrecht zur Fassade)
8.6.6 Berechnung Dreiecksancker (Lastabtrag parallel zur Fassade)
8.6.7 Berechnung Normalanker (Lastabtrag parallel zur Fassade) Schiefstellung Gerüsthalter: 45°, Schiefstellung Ösenschraube:10°
8.6.8 Berechnung Normalanker (Lastabtrag parallel zur Fassade) Schiefstellung Gerüsthalter: 10°, Schiefstellung Ösenschraube:10°
8.6.9 Nachweis Ankermittel
9. Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der statischen Berechnung für ein 90 Meter hohes Arbeits- und Schutzgerüst des Typs plettac-Kombigerüst SL 70. Das Hauptziel der Arbeit besteht darin, die Tragsicherheit des Gerüstes bei verschiedenen Lastkombinationen nachzuweisen, wobei insbesondere Abweichungen von den Regelausführungen des Zulassungsbescheids Z-8.1-29 berücksichtigt werden.
- Strukturelle Analyse des Haupttragwerks rechtwinklig zur Fassade
- Horizontallastabtragung parallel zur Fassade
- Berücksichtigung von Zusatzlasten durch einen angeschlossenen Aufzug
- Nachweis der Ankermittel unter verschiedenen Einwirkungen
- Theoretische Untersuchung von Tragfähigkeit und Stabilität unter Berücksichtigung von Imperfektionen
Auszug aus dem Buch
1. Allgemeines
Im Rahmen der Diplomarbeit von cand. ing. Sefa Kars wird die statische Berechnung für ein 90m hohes Arbeits- und Schutzgerüst der Gerüstgruppe 3 für das plettac-Kombigerüst SL 70 mit Vollholz-Belägen der Feldweite 2,50 m aufgestellt. Betrachtet wird dabei repräsentativ ein 25 m langes Gerüst mit 10 Feldern. Die voraussichtliche Standzeit des Gerüstes liegt unter 14 Monaten und wird vor einer geschlossenen Fassade aufgebaut.
Das Gerüst wird mit einem Netz bekleidet. Der aerodynamische Kraftbeiwert rechtwinklig der zum Einsatz kommenden Netze beträgt cf = 0,6. Schutzdächer sind im vertikalen Abstand von max.30 m einzubauen. Die oberste Ebene wird mit einem Dachfanggerüst auf Konsole ausgestattet, wobei die Konsolbreite 30 cm beträgt. Zusätzlich wird für den Materialtransport ein Aufzug Typ GEDA 500 ZP an das Gerüst angeschlossen.
Die folgende Berechnung führt die Nachweise ausreichender Tragsicherheit für das plettac-Kombigerüst SL 70 mit folgenden Abweichungen von Regelausführungen des Zulassungsbescheids Z-8.1-29. Die maximale Standhöhe des Gerüstes beträgt 90m zuzüglich Höhenausgleichs. Im Zulassungsbescheid ist die Standhöhe auf 24m begrenzt. Die Verankerung erfolgt mit kurzen, am Innenständer mit Normalkupplung befestigtem Gerüsthaltern. Die Gerüsthalter werden nur in den Geschossdecken verankert. Als Ankermittel zur Befestigung der Gerüsthalter werden Ösenschrauben verwendet, die nicht bis zur Öse eingeschraubt werden, sondern maximal 10 cm aus der Fassade auskragen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Allgemeines: Einführung in das Projekt eines 90m hohen Arbeits- und Schutzgerüstes und Definition der Abweichungen von den Standard-Regelausführungen.
2. Lastannahmen: Definition der charakteristischen Werte für Konstruktionsgewichte, Verkehrslasten und Windlasten.
3. Zusammenstellung von Grundwerten: Ermittlung grundlegender Lasten für Gerüstknoten, Schutzwandpfosten und Schutzdächer sowie Festlegung der Lastfälle.
4. Haupttragwerk rechtwinklig zur Fassade ohne Berücksichtigung der Lasten aus dem Aufzug: Statische Analyse des Gerüsttragwerks in Querrichtung unter Standard-Einwirkungen.
5. Haupttragwerk rechtwinklig zur Fassade mit Berücksichtigung der Lasten aus dem Aufzug: Erweiterte statische Analyse des Quer-Haupttragwerks unter zusätzlicher Belastung durch den Aufzug.
6. Horizontallastabtragung parallel zur Fassade: Erläuterung des Mechanismus zur Abtragung von Horizontallasten und Spezifikation der verwendeten Ankermittel.
7. Haupttragwerk parallel zur Fassade ohne Berücksichtigung der Lasten aus dem Aufzug: Statische Analyse des Gerüsttragwerks in Längsrichtung ohne zusätzliche Aufzugslasten.
8. Haupttragwerk parallel zur Fassade mit Berücksichtigung der Lasten aus dem Aufzug: Statische Analyse des Längs-Haupttragwerks unter Einbeziehung der Aufzugslasten sowie Nachweise der Einzelbauteile und Ankermittel.
9. Zusammenfassung: Abschließendes Resümee der statischen Berechnungen und der Tragsicherheitsnachweise für das gesamte System.
Schlüsselwörter
Stahlbau, Gerüstbau, Kombigerüst SL70, Statische Berechnung, Lastannahmen, Tragsicherheitsnachweis, Windlast, Horizontallastabtragung, Ankermittel, Ösenschrauben, Dreiecksanker, Baustatik, Lastkombinationen, Materialtransport, Aufzugslasten.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der statischen Berechnung eines 90 Meter hohen Arbeits- und Schutzgerüstes des Typs plettac-Kombigerüst SL 70.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die zentralen Themen sind die Tragfähigkeit des Haupttragwerks in und rechtwinklig zur Fassade sowie die fachgerechte Horizontallastabtragung und Verankerung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist der rechnerische Nachweis ausreichender Tragsicherheit des Gerüstsystems, insbesondere unter Berücksichtigung von Abweichungen vom bestehenden Zulassungsbescheid.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Berechnung erfolgt auf Basis der Elastizitätstheorie nach Theorie 2. Ordnung mittels eines Stabwerksprogramms.
Welche Aspekte werden im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in verschiedene Berechnungsmodelle für das Haupttragwerk, die Lastannahmen für unterschiedliche Betriebszustände und die expliziten Nachweise der Bauteile und Ankermittel.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit am besten charakterisieren?
Stahlbau, Gerüstbau, Statik, Tragfähigkeit, Windlast, Ankermittel und Aufzugslasten.
Wie werden die Auswirkungen des Aufzugs auf das Gerüst modelliert?
Die Lasten aus dem Aufzug werden als zusätzliche, charakteristische Einwirkungen an den entsprechenden Knotenpunkten in das statische Gesamtsystem integriert.
Welche Rolle spielen die Ankermittel in dieser statischen Berechnung?
Die Ankermittel (Ösenschrauben und Gerüsthalter) sind kritische Komponenten zur Horizontallastabtragung; ihre Brauchbarkeit wird iterativ nachgewiesen und durch spezielle Anschlusssituationen (z.B. Dreiecksanker) sichergestellt.
- Quote paper
- Sefa Kars (Author), 2003, Konstruktion und Berechnung für ein 90 m hohes Arbeits- und Schutzgerüst, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/44244
