Lasten aus Erdbeben

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FH KA Lasten aus Erdbeben

Fb AB L-Erdbeb

Behälterbau Seite 1/3

Lasten aus Erdbeben

(skizze)

Skizze schematisch – Erdbebenlasten an einem aufgeständerten Behälter:

unten: Druckverteilung entlang des Umfanges; oben: Schwingungsfigur

1 Lastverteilung entlang des Umfanges

Erdbebenlasten resultieren aus einer Horizontalbeschleunigung des Bodens, der das Bauwerk auf grund seiner Massenträgheit nicht folgen will.

Ingenieurbüro Dr. Knödel Bearbeiter: Dr.-Ing. Peter Knödel

Humboldtstr. 25a, D-76131 Karlsruhe Bearbeitungsstand: 23.11.2003

Tel. (07 21) 9 61 31 69, Fax 9 61 77 - 77 Druck 27.09.03 21:07:00

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Fb AB L-Erdbeb

Zur Berechnung stellt man sich veranschaulichend vor, die Bauwerksmasse würde in folge einer äußeren Last horizontal beschleunigt werden.

Diese Horizontalbeschleunigung beträgt auch in Erdbebenzone 4 maximal 15 % der Erdbescheunigung. Dies bedeutet zwar eine Auslenkung des Gewichtspfeiles "nur" um arc tan (0,15) = ca. 9º

aber bei einem Wasserbehälter mit D = 10 m;

H = 10 m;

V = 785 m³ G = 7850 kN

beträgt die resultierende Erdbeben-Horizontalkraft HE = ca. 1100 kN

In der Draufsicht (siehe obige Skizze) stellt man sich vor, die Füllung sei in Richtung des Erdbeben-Angriffes in gleichdicke Scheiben geschnitten. Jede Scheibe bewirkt dann

entsprechend ihrer Länge eine Horizontallast, gedacht als "Sog" auf die "Luvseite" und Druck auf die "Leeseite". Insgesamt entsteht eine Belastung, die nach der Beziehung

p(φ) = p0 * cos(φ)

entlang des Umfanges verteilt ist.

Den Maximalwert p0 erhält man aus der Beziehung p0 = HE / (π * R)

Der Maximalwert ist damit genau doppelt so groß, als hätte man die Erdbebenlast gleichmäßig auf den ganzen Umfang verteilt.

p,mittel = HE / (2π * R)

Das Schwappen der Flüssigkeit braucht in kleinen bis mittleren Behältern nicht berücksichtigt zu werden.

2 Schnittgrößen

Bei kleinen und mittleren Behältern werden die Schnittgrößen aus Erdbeben in der Behälterwand selbst üblicherweise nicht nachgewiesen:

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Die cos(φ)-förmige Flächenlast ist eine schalengerechte Belastung, die im Aufstandskreis eine cos(φ)-förmige Längskraft nx hervorruft, deren Maximalwerte genügend genau mittels

σx = Mx / W(Kreisring) bestimmt werden können.

Für dünnwandige Kreisringquerschnitte (auch für die Abmessungen von Beton-Behältern) gilt:

W = π * R² *T

Bei Behältern auf Einzelstützen muß man besonders aufpassen (siehe Verformungsfigur in der obigen Skizze):

Ideal sind Kreuzverbände (oder eine drucksteife Diagonale).

Falls dies nicht möglich ist – z.B. wegen der erforderlichen Durchfahrt von Fahrzeugen – muß man möglichst steife Rahmen bauen. Hier ist nicht nur auf die Festigkeitsbemessung zu achten, sondern auch darauf, daß die Horizontalverfomrungen nicht zu groß sind. Wenn das Bauwerk horizontal weich ist, nimmt die Eigenfrequenz ab, und man darf unter Umständen das

Näherungsverfahren in DIN 4149 nicht mehr anwenden.

3 Literatur

[1] DIN 4149: Bauten in deutschen Erdbebengebieten.

Teil 1: Lastannahmen, Bemessung und Ausführung üblicher Hochbauten. April 1981.

Teil 1 A1: Lastannahmen, Bemessung und Ausführung üblicher Hochbauten. Än- derung 1, Karte der Erdbebenzonen.

Beiblatt 1: Zuordnung von Verwaltungsgebieten zu den Erdbebenzonen. April 1981.

[2] Karte der Erdbebenzonen für Baden-Württemberg. Landesvermessungsamt Ba- den-Württemberg 1972, III. Aufl. 1988, im Auftrag des Innenministeriums.

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