Techn. Universiẗat, Diss., 2001--Braunschweig.

Universiẗat, Diss., 2005--Stuttgart.

Im Zuge der Sanierungsarbeiten auf dem Gelände des Halloren- und Salinemuseums in Halle stellt der Wiederaufbau des Schornsteines S-1 eine besondere Herausforderung dar und bedarf einer genaueren Untersuchung. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Standsicherheit eines Mauerwerkschornsteines untersucht und speziell auf die Windlastermittlung eingegangen. Anwendung findet dies am Beispiel des Schornsteines S-1 auf dem Gelände des Halloren- und Salinemuseums in Halle. Ziel ist es, den Beispielschornstein mit seiner ursprünglichen Höhe anhand von zwei Varianten auf seine Standsicherheit nachzuweisen. Anhand der unter andrem in [DIN EN 1991-1-4,NA, 2010] beschriebenen Verfahren wurde die anzusetzenden Lasten mithilfe der Programmsoftware [Matlab, 2020] ermittelt. Dabei wurde für die Windlastermittlung nach dem Kraftbeiwertverfahren gearbeitet. Anschließend ist das Kippverhalten im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit sowie der Spannungsnachweis im Grenzzustand der Tragfähigkeit untersucht worden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden Vorschläge zur Ausführung der Verankerungsdetails am Beispielobjekt ausgearbeitet. Die ausgearbeiteten Berechnungen bieten eine gute Grundlage für die Untersuchung der Standsicherheit an Mauerwerksschornsteinen. Die Windlastermittlung kann ebenfalls auf anderes zylinderförmige Bauwerke angewendet werden.:1 Einleitung 2 Objektbeschreibung- Schornstein auf dem Gelände der Saline in Halle 2.1 Historische und thematische Einordnung der Saline in Halle 2.2 Schornstein S-1 3 Theoretische Grundlagen 3.1 Modellbildung 3.2 Lastannahmen 3.2.1 Eigenlasten 3.2.2 Schiefstellung und Exzentrizität des Schornsteines 3.2.3 Windlasten 3.2.3.1 Windlastnorm und deren Anwendung 3.2.3.2 Spitzen- bzw. Böengeschwindigkeitsdruck q,p 3.2.3.3 Strukturbeiwert C,s C,d 3.2.3.4 Kraftbeiwert c,f 3.2.3.5 Windkraft aus Kraftbeiwerten 3.2.3.6 Windkraft aus Druckbeiwerten 3.3 Schnittgrößenermittlung 3.3.1 Ermittlung der Bemessungslasten 3.3.2 Spannungsberechnung 3.4 Standsicherheitsnachweise 3.4.1 Nachweis der klaffenden Fuge im GZG 3.4.2 Externe Vorspannung 3.4.3 Spannungsnachweis im GZT 4 Anwendung auf den Schornsteins S-1 4.1 Variante 1 - Wiederaufbau mit Mauerwerk 4.1.1 Modellbildung 4.1.2 Lastannahmen 4.1.3 Schnittgrößenermittlung 4.1.4 Standsicherheitsnachweise 4.2 Variante 2 - Wiederaufbau mit Stahlblechaufsatz 4.2.1 Modellbildung 4.2.2 Lastannahmen 4.2.3 Schnittgrößenermittlung 4.2.4 Standsicherheitsnachweis 4.3 Variante 2a - Alternativer Wiederaufbau mit Stahlblechaufsatz 5 Zusammenfassung und Ausblick Anhang A Berechnungen mit Matlab A.1 Variante 1 -Wiederaufbau mit Mauerwerk A.2 Variante 2 - Wiederaufbau mit Stahlblechaufsatz B Konstruktionszeichnungen C Parameterstudie zur Blechdicke t,s

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss.

Eine Möglichkeit der Stabilisierung von verflüssigungsgefährdeten lockergelagerten wassergesättigten Sanden ist der Einsatz von kompressiblen Elementen (Luftpolstern) und Entspannungselementen (Dränagen). Auf diesen Wegen werden die infolge einer Beanspruchung entstehenden hohen Porenwasserdrücke am Ort ihrer Entstehung oder an Grenzen für zu schützende Objekte schnell abgebaut oder rasch verteilt, damit ihre Fortpflanzung beschränkt wird. Dabei wird der Porenwasserdruck auf ein Maß vermindert, bei dem noch im undränierten Zustand eine ausreichend große Scherfestigkeit im Lockergesteinsmaterial vorhanden ist, die die Sicherheit gegen Verflüssigung gewährleistet. Durch Implementierung von speziellen Randbedingungen in das Programmsystem PCGEOFIM, die den Druckaufbau an der Stelle der Beanspruchung und die Entlastung an der Barriere beschreiben, wurde die Modellierung von solchen aufgebauten Porenwasserdruckbarrieren ermöglicht. Die durchgeführten Modellversuche und die Modellierungsergebnisse bestätigen die Wirksamkeit von kompressiblen Elementen und Entspannungselementen.

Die Methode der Böschungsertüchtigung mit Erdbetonstützscheiben ist ein etabliertes Verfahren. In der Vergangenheit entwickelte Bemessungsverfahren für Böschungen mit Stützscheiben konnten sich bis heute nicht durchsetzen. Stattdessen behilft man sich in der Praxis mit einer Art Ersatzverfahren. Mit diesem Verfahren wird die Standsicherheit der Böschung mit Stützscheiben teilweise unzutreffend ermittelt. Dies wird in der Arbeit begründet und anhand von Beispielen verifiziert. Die Tragwirkung der Stützscheiben kann nur durch räumliche numerische Berechnungen ausreichend genau erfasst werden. Es wird eine zwingend erforderliche Typisierung der Stützscheiben bezüglich ihres Tragverhaltens und des Bruchmechanismus durchgeführt. Die erreichbare Stabilisierungswirkung der Stützscheiben hängt wesentlich von der Scheibengeometrie und dem Scheibenabstand ab. In der Arbeit werden für einen Scheibentypen der Versagensmechanismus, das Tragverhalten sowie deren Einflüsse ausführlich analysiert und anschließend ein Bemessungsverfahren hergeleitet. Für weitere Scheibentypen werden Vorschläge für mögliche Bemessungsverfahren angegeben.

Die Oberflächen von Erdbauwerken sind neben den von der Funktion abhängigen Beanspruchungen z. B. als Verkehrsdamm, Deponieböschung oder Deich, auch witterungsbedingten Einwirkungen ausgesetzt. Frost-Tau-Wechsel können zur Auflockerung der obersten Schichten führen und Tauperioden sowie starke Niederschläge zur Sättigung des Bodens. In letzter Zeit häufen sich Rutschungen der oberflächennahen Bereiche an Verkehrsdämmen, Lärmschutzwällen und teilweise auch an Deichen. Ursachen sind die unzureichende Festigkeit des Bodens, die fehlende Stabilisierung durch Bewuchs und Beanspruchungen durch abströmendes Wasser. Das Forschungsprojekt am ZAFT hat zum Ziel, die oberste Schicht von Böschungen zu verbessern. Es sollen wirtschaftliche Alternativen zu den klassischen Verfahren des Erd- und Grundbaus entwickelt werden, mit denen die flächendeckende Sicherung von Erdbauwerken möglich wird.

Die Oberflächen von Erdbauwerken sind neben den von der Funktion abhängigen Beanspruchungen z. B. als Verkehrsdamm, Deponieböschung oder Deich, auch witterungsbedingten Einwirkungen ausgesetzt. Frost-Tau-Wechsel können zur Auflockerung der obersten Schichten führen und Tauperioden sowie starke Niederschläge zur Sättigung des Bodens. In letzter Zeit häufen sich Rutschungen der oberflächennahen Bereiche an Verkehrsdämmen, Lärmschutzwällen und teilweise auch an Deichen. Ursachen sind die unzureichende Festigkeit des Bodens, die fehlende Stabilisierung durch Bewuchs und Beanspruchungen durch abströmendes Wasser. Das Forschungsprojekt am ZAFT hat zum Ziel, die oberste Schicht von Böschungen zu verbessern. Es sollen wirtschaftliche Alternativen zu den klassischen Verfahren des Erd- und Grundbaus entwickelt werden, mit denen die flächendeckende Sicherung von Erdbauwerken möglich wird.

Eine Möglichkeit der Stabilisierung von verflüssigungsgefährdeten lockergelagerten wassergesättigten Sanden ist der Einsatz von kompressiblen Elementen (Luftpolstern) und Entspannungselementen (Dränagen). Auf diesen Wegen werden die infolge einer Beanspruchung entstehenden hohen Porenwasserdrücke am Ort ihrer Entstehung oder an Grenzen für zu schützende Objekte schnell abgebaut oder rasch verteilt, damit ihre Fortpflanzung beschränkt wird. Dabei wird der Porenwasserdruck auf ein Maß vermindert, bei dem noch im undränierten Zustand eine ausreichend große Scherfestigkeit im Lockergesteinsmaterial vorhanden ist, die die Sicherheit gegen Verflüssigung gewährleistet. Durch Implementierung von speziellen Randbedingungen in das Programmsystem PCGEOFIM, die den Druckaufbau an der Stelle der Beanspruchung und die Entlastung an der Barriere beschreiben, wurde die Modellierung von solchen aufgebauten Porenwasserdruckbarrieren ermöglicht. Die durchgeführten Modellversuche und die Modellierungsergebnisse bestätigen die Wirksamkeit von kompressiblen Elementen und Entspannungselementen.

Die Methode der Böschungsertüchtigung mit Erdbetonstützscheiben ist ein etabliertes Verfahren. In der Vergangenheit entwickelte Bemessungsverfahren für Böschungen mit Stützscheiben konnten sich bis heute nicht durchsetzen. Stattdessen behilft man sich in der Praxis mit einer Art Ersatzverfahren. Mit diesem Verfahren wird die Standsicherheit der Böschung mit Stützscheiben teilweise unzutreffend ermittelt. Dies wird in der Arbeit begründet und anhand von Beispielen verifiziert. Die Tragwirkung der Stützscheiben kann nur durch räumliche numerische Berechnungen ausreichend genau erfasst werden. Es wird eine zwingend erforderliche Typisierung der Stützscheiben bezüglich ihres Tragverhaltens und des Bruchmechanismus durchgeführt. Die erreichbare Stabilisierungswirkung der Stützscheiben hängt wesentlich von der Scheibengeometrie und dem Scheibenabstand ab. In der Arbeit werden für einen Scheibentypen der Versagensmechanismus, das Tragverhalten sowie deren Einflüsse ausführlich analysiert und anschließend ein Bemessungsverfahren hergeleitet. Für weitere Scheibentypen werden Vorschläge für mögliche Bemessungsverfahren angegeben.