Statische Berechnungen
Inhalt
1 Mühle Hohnhorst 21.1 Vorbemerkungen 21.2 Grundlagen 21.2.1 Baugrund 21.2.2 Lastannahmen 31.2.3 Geländehöhen und Wasserstände 31.2.4 Materialien und Dauerhaftigkeitsanforderungen 41.2.5 Technische Vorschriften 41.3 Statische Berechnung 51.3.1 Pos. 1 Unterfangung des vorhandenen Mühlengebäudes 51.3.2 Pos. 2 Gründung und aufgehendes Mauerwerk 61.3.3 Pos. 3 Rohrdurchlass 61.3.4 Pos. 4 Dammbalken zum Aufstau des Gewässers 7
2 Mühle Helzendorf 102.1 Vorbemerkungen 102.2 Grundlagen 102.2.1 Baugrund 102.2.2 Lastannahmen 102.2.3 Geländehöhen und Wasserstände 112.2.4 Materialien und Dauerhaftigkeitsanforderungen 112.2.5 Technische Vorschriften 112.3 Statische Berechnung 122.3.1 Pos. 1 Decke Rahmendurchlass 122.3.2 Pos. 2 Wände und Sohle Rahmendurchlass 142.4 Pos. 3 Trenndamm 16
3 Bünkemühle 173.1 Vorbemerkungen 173.2 Grundlagen 173.2.1 Baugrund 173.2.2 Lastannahmen 183.2.3 Geländehöhen und Wasserstände 183.2.4 Materialien und Dauerhaftigkeitsanforderungen 183.2.5 Technische Vorschriften 193.3 Statische Berechnung 193.3.1 Pos. 1 Rohrdurchlass als Fertigteil unter Zufahrtsstraße 203.3.2 Pos. 2 Rahmendurchlass unter Feldweg aus Betonfertigteilen 213.3.3 Pos. 3 Rohrdurchlass als Fertigteil unter Nebenstraße 22
Literaturverzeichnis
Schneider: Tabellen für Ingenieure, 17. AuflageGünter Meyer / Ralf Meyer: Rissbreitenbeschränkung nach DIN 1045
G:\5030\5030 B\Texte\Erläuterungen\2012-01-31 Entwurfsstatik.odt
1 Mühle Hohnhorst
1.1 Vorbemerkungen
Im Rahmen der Flurbereinigung Warpe werden Anpassungen im Verlauf desBückener Mühlenbaches durchgeführt. Dazu sind im Bereich der Mühle Hohn-horst Bauwerke und Bauteile zu errichten bzw. Arbeiten an vorhandenen Bau-werken durchzuführen. Diese Bauwerke und Bauteile werden hier in statisch-konstruktiver Hinsicht betrachtet und teilweise vorbemessen.
Dabei handelt es sich im Einzelnen um folgende Bauteile:
• Unterfangung des vorhandenen Mühlengebäudes am Gewässer• Neuaufbau der Gründung und des aufgehenden Mauerwerks zur Auflagerung
des Mühlenrades• Rohrdurchlass als Überfahrt über das Gewässer• Dammbalken zum Aufstau des Gewässers
1.2 Grundlagen
Grundlage für die folgende statische Berechnung sind die Unterlagen der Ent-wurfsplanung.
1.2.1 Baugrund
Zur Bestimmung der Bodenbeschaffenheit wurden Baugrunderkundungen inForm von Sondierbohrungen durch die RODE Umweltschutz GmbH, HolterStrasse 67, 31613 Wietzen, durchgeführt. Dabei wurden Bohrprofile bis zu einerTiefe von 4,0 m gezogen. Aus den entsprechenden Ergebnissen wurden größ-tenteils Fein- und Mittelsande sowie Schluff ermittelt. Für diese Bodenarten wer-den mittlere bodenmechanische Kennwerte angesetzt.
2/23
www.idn-consult.de
1.2.2 Lastannahmen
ständige Lasten:
Wasser: γ = 10 kN/m³Stahlbeton: γ = 25 kN/m³Beton: γ = 24 kN/m³Stahl: γ = 78,50 kN/m³Mauerwerk: γ = 18 kN/m³Holz: γ = 5 kN/m³
veränderliche Lasten:
q = 10 kN/m² für landwirtschaftlichen Verkehrq = 5 kN/m² für Fußgängerverkehrq = 5 kN/m² als unendliche Streckenlast für leichten Verkehrq = 10 kN/m² als unendliche Streckenlast für allgemeinen Verkehrq = 0,8 kN/m als horizontale Geländerlast
Witterungslasten: Schnee- und Windlasten entsprechend 1055
Bodenkennwerte:
Sand/Sand-Schluff γ = 19 kN/m³unter Auftrieb γ = 10 kN/m³Reibungswinkel φ = 30°
1.2.3 Geländehöhen und Wasserstände
Sohle NN + 27,60 mGelände NN + 29,00 m bis NN + 29,60 mmax. Stauhöhe NN + 28,90 m
3/23
www.idn-consult.de
1.2.4 Materialien und Dauerhaftigkeitsanforderungen
Unterfangung: XF 3, XA 1, WF
Erf. Betongüte: C 25/30
Streifenfundament: XC 4, XF 3, XA 1, WF
Erf. Betongüte: C 25/30
Betondeckung: cnom
= 40 mm
Bewehrung: BSt 500 S
Baustahl: S 235 JR
Mauerwerk: Mz 12/III
Holz: Sortierklasse S10
Brettschichtholz: GL 28c
1.2.5 Technische Vorschriften
DIN 1055 Einwirkungen auf Tragwerke
DIN 1045 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton
DIN 1054 Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau
DIN-Fachbericht 101 Einwirkungen auf Brücken
EAU Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen 10. Auflage
ZTV-W (L 215) Wasserbauwerke aus Beton- und Stahlbeton
4/23
www.idn-consult.de
1.3 Statische Berechnung
1.3.1 Pos. 1 Unterfangung des vorhandenen Mühlengebäudes
Im Bereich des vorhandenen Mühlengebäudes muss zur Anlage der Sohlgleitedie Gewässersohle aufgenommen und ca. 0,5 m tiefer neu aufgebaut werden.Da die Gründungsebene des Mühlengebäudes davon beeinflusst werden kann,ist zur Vermeidung eines Grundbruches eine Unterfangung entsprechend DIN4123 – Ausschachtungen, Gründungen und Unterfangungen im Bereich beste-hender Gebäude – erforderlich. Auf der sicheren Seite liegend wird die Unterfan-gung bis ca. 1,0 m unter derzeitiger Gewässersohle heruntergeführt. Die Ausfüh-rung der Unterfangung erfolgt durch abschnittsweises freilegen (max. b = 1,25 m)der vorhandenen Gründung, tieferschachten und ausbetonieren mit Magerbeton.Nach Erreichen einer ausreichenden Druckfestigkeit im vorhergehenden Ab-schnitt kann der nächste Abschnitt in gleicher Weise hergestellt werden. Bei dervorhandenen Gebäudebreite von ca. 6,0 m sind daher die Unterfangungsarbei-ten in 5 Abschnitten auszuführen.
Um eine ausreichende Kraftübertragung zwischen vorhandener Gründung undUnterfangung zu gewährleisten, sollte die Oberkante des Magerbetons zunächsttiefer bleiben und der Zwischenbereich nachträglich ausgefüllt bzw. mit Quellmör-tel verpresst werden. Die Breite der Unterfangung wird entsprechend der vorhan-denen Gründung ausgeführt.
5/23
www.idn-consult.de
1.3.2 Pos. 2 Gründung und aufgehendes Mauerwerk
Auf der dem Mühlengebäude gegenüber liegenden Gewässerseite muss auf-grund der Vertiefung der Gewässersohle ebenfalls tiefer gegründet werden. We-gen der eingeschränkten Platzverhältnisse wird hier ein Abbruch des vorhande-nen Mauerwerks einschließlich Fundament und anschließender Wiederaufbauvorgesehen. Das auf dem Mauerwerk aufgelagerte Mühlenrad muss zur Durch-führung der Arbeiten am Gewässer ohnehin zunächst demontiert werden. An-schließend können Mauerwerk und Fundament abgebrochen und beseitigt wer-den. Die neue Gründung wird entsprechend der Unterfangung am Mühlengebäu-de ca. 1,0 m unter derzeitiger Gewässersohle eingebaut. Hier wird in gleicherBreite wie im Bestand (ca. 0,8 m) ein bewehrtes Streifenfundament angeordnet(Höhe ca. 1,0 m). Das aufgehende Klinkermauerwerk (d = 50 cm; Mauerwerks-güte Mz12/III) sowie die Betonvorsprünge werden anschließend wie im Bestandneu errichtet.
1.3.3 Pos. 3 Rohrdurchlass
Der Rohrdurchlass unter vorhandenem landwirtschaftlichen Betriebsweg wird alsWellstahlrohrfertigteil ausgeführt. Die Belastung aus Erdauflast und Verkehrslastwird dabei über den Rohrumfang als Normalkraft abgetragen. Über die allseitigeEinbettung im Erdreich werden die Kräfte letztlich dem stützenden Erddruck ent-gegengesetzt. Entscheidend für die Bemessung der stützenden Wirkung auspassivem Erddruck sind die vorhandenen Bodenparameter. Zur Ableitung derAuflasten ist über dem Rohrdurchlass eine Mindestüberdeckung von 60 cm erfor-derlich.
6/23
www.idn-consult.de
Gewählt: Hamco MultiPlate 152 x 22 Profil PK 6 (Kreisprofil)
1.3.4 Pos. 4 Dammbalken zum Aufstau des Gewässers
An der Mühle soll eine Möglichkeit zum Aufstau des Gewässers vorgesehen wer-den. Dazu werden Dammbalken aus Holz (b/d = 20/15 cm) mit einer lichten Brei-te von 1,5 m eingesetzt. Der maximale Wasserdruck beträgt hier: 10,0 x 1,3 =13,0 kN/m². Zur Lastabtragung werden die Dammbalken beidseitig in Stahlprofileeingelassen. Als Holzgüte wird Nadelholz Sortierklasse S10 angesetzt.
Holzträger C24SYSTEM Länge Querschnittswerte--------------------------------------------------------------------Feld L (m) b (cm) h (cm) Iy (cm4) 1 1.50 konstant 20.0 15.0 5625.0
BELASTUNG Lasttyp : 1=Gleichlast über L , 2=Einzellast bei a (kN,m) 3=Einzelmoment bei a , 4=Trapezlast von a – a+b 5=Dreieckslast über L, 6=Trapezlast über L------------------------------------------------------------------------------------Feld Typ EG Gr g_l/r q_l/r Faktor Abstand Länge ausPOS Phi 1 1 N 0.00 2.60 1.00
7/23
www.idn-consult.de
Einwirkungen:Nr Kl Bezeichnung ψ0 ψ1 ψ2 γ Led-------------------------------------------------------------------------------N 8 sonstige veränderliche Laste 0.80 0.70 0.50 1.50 lang
Ergebnisse für 1-fache Lasten--------------------------------------------------------------------Feldmomente Maximum ( kNm , kN )--------------------------------------------------------------------Feld Mf M li M re V li V re 1 x0 = 0.75 0.73 0.00 0.00 1.95 -1.95
Stützmomente Maximum ( kNm , kN )--------------------------------------------------------------------Stütze M li M re V li V re max F min F 1 0.00 0.00 0.00 1.95 1.95 0.00 2 0.00 0.00 -1.95 0.00 1.95 0.00
Auflagerkräfte ( kN )--------------------------------------------------------------------Stütze aus g max q min q Vollast max min 1 0.00 1.95 0.00 1.95 1.95 0.00 2 0.00 1.95 0.00 1.95 1.95 0.00Summe: 0.00 3.90 0.00 3.90 3.90 0.00
Ergebnisse für γ-fache LastenTeilsicherheitsbeiwert γG=1.35 feldweise konstantFeldmomente Maximum ( kNm , kN )--------------------------------------------------------------------Feld Mfd Mdli Mdre V li V re 1 x0 = 0.75 1.10 0.00 0.00 2.93 -2.92
Stützmomente Maximum ( kNm , kN )--------------------------------------------------------------------Stütze Mdli Mdre Vdli Vdre max F min F 1 0.00 0.00 0.00 2.92 2.93 0.00 2 0.00 0.00 -2.92 0.00 2.92 0.00
Bemessung: DIN 1052:2008 C24-------------------------------------------------------------------- Nutzungsklasse 3 kdef = 2.00 γM = 1.30
Spannungen mit FLBemHo901 gerechnet. (Version 9.0.2.0)
Normalspannungen b/h = 20/15Der Druckgurt ist kontinuierlich gehalten.Feld x My,d σd,o σd,u km kmod σd/fm,dNr. (m) (kNm) ( N/mm² )--------------------------------------------------------------------
8/23
www.idn-consult.de
1 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.75 1.10 -1.46 1.46 1.00 0.55 0.14 1.50 0.00 0.00 0.00 1.00 0.55 0.00
Schubspannungen b/h = 20/15Stütze x Vz,d τD kmod τd/fv,dNr. (m) (kN) (N/mm²)--------------------------------------------------------------------1 re 0.183 2.21 0.11 0.55 0.132 li 0.183 -2.21 0.11 0.55 0.13
Auflager fc,90,k = 2.50 N/mm²--------------------------------------------------------------------Stütze b d max F kmod kc90 σc,90,d fc,90,d ηNr. (cm) (cm) (kN) ( N/mm² ) 1 10.0 20.0 2.9 0.55 1.00 0.11 1.06 0.11 2 10.0 20.0 2.9 0.55 1.00 0.11 1.06 0.11
Die effektiven Auflagerlängen sind nach 10.2.4 (48) vergrößert.
Nachweis Gebrauchstauglichkeit nach DIN 1052:2008 kdef = 2.00zul w q,inst < L/300 wfin,rare-wg,inst < L/200 wfin,perm < L/200
wg wq wfinFeld x inst fin inst rare perm rare perm ηNr. (m) (cm) (cm) (cm)--------------------------------------------------------------------1 0.75 0.00 0.00 0.03 0.06 0.04 0.06 0.04 0.07
9/23
www.idn-consult.de
2 Mühle Helzendorf
2.1 Vorbemerkungen
Im Rahmen der Flurbereinigung Warpe werden Anpassungen im Verlauf desMesterbruchgrabens und der Graue durchgeführt. Dazu sind im Bereich derMühle Helzendorf Bauwerke und Bauteile zu errichten bzw. Arbeiten an vorhan-denen Bauwerken durchzuführen. Diese Bauwerke und Bauteile werden hier instatischer Hinsicht betrachtet und teilweise vorbemessen.
Dabei handelt es sich im Einzelnen um folgende Bauteile:
• Rahmendurchlass unter der Kreisstraße aus Fertigteilen• Trenndamm zu vorhandenem Teich
2.2 Grundlagen
Grundlage für die folgende statische Berechnung sind die Unterlagen der Ent-wurfsplanung.
2.2.1 Baugrund
Zur Bestimmung der Bodenbeschaffenheit wurden Baugrunderkundungen inForm von Sondierbohrungen durch die RODE Umweltschutz GmbH, HolterStrasse 67, 31613 Wietzen, durchgeführt. Dabei wurden Bohrprofile bis zu einerTiefe von 4,0 m gezogen. Aus den entsprechenden Ergebnissen wurden größ-tenteils Fein- und Mittelsande sowie Schluff ermittelt. Für diese Bodenarten wer-den mittlere bodenmechanische Kennwerte angesetzt.
2.2.2 Lastannahmen
ständige Lasten:
Wasser: γ = 10 kN/m³Stahlbeton: γ = 25 kN/m³Beton: γ = 24 kN/m³
veränderliche Lasten:
q = 2 x 240 kN Achslast + 9 kN/m² für Fahrzeugverkehr
10/23
www.idn-consult.de
q = 5 kN/m² als unendliche Streckenlast für leichten Verkehrq = 10 kN/m² als unendliche Streckenlast für allgemeinen Verkehr
Witterungslasten: Schnee- und Windlasten entsprechend 1055
Bodenkennwerte:
Sand/Sand-Schluff γ = 19 kN/m³unter Auftrieb γ = 10 kN/m³Reibungswinkel φ = 30°
2.2.3 Geländehöhen und Wasserstände
Sohle NN + 25,20 mGelände NN + 28,00 mUK Rahmendurchlass NN + 24,65 m (lichte Öffnung)OK Rahmendurchlass NN + 26,40 m (lichte Öffnung)OK Fahrbahn (Kreisstr.) NN + 28,20 m
2.2.4 Materialien und Dauerhaftigkeitsanforderungen
Rahmendurchlass XC 4, XD 1, XF 3, XA 2, WA
Erf. Betongüte: C 35/45 wu (C 30/37 wu LP)
Betondeckung: cnom
= 55 mm
Bewehrung: BSt 500 S
2.2.5 Technische Vorschriften
DIN 1055 Einwirkungen auf Tragwerke
DIN 1045 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton
DIN 1054 Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau
DIN FB 101 Einwirkungen auf Brücken
EAU Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen 10. Auflage
ZTV-W (L 215) Wasserbauwerke aus Beton- und Stahlbeton
11/23
www.idn-consult.de
2.3 Statische Berechnung
Der vorhandene Mesterbruchgraben kreuzt im Bereich der Mühle Helzendorf aufca. 16,00 m Länge die Kreisstraße. Aufgrund der Gewässerverlegung und deserforderlichen Querschnitts wird der vorhandene Rohrdurchlass abgebrochenund durch einen Rahmendurchlass mit Fertigteilen ersetzt. Der lichte Querschnittbeträgt auf Basis der berechneten Abflussmenge Breite x Höhe = 2,50 x 1,75 m.Da aus wasserwirtschaftlichen Erfordernissen auch im Rahmendurchlass dieSohle mit Sohlensubstrat und anschließender Berme angelegt werden muss,kann der Rahmendurchlass im Querschnitt nur in zwei Teilen hergestellt werden.Sohle und Wände können als ein Bauteil in U-Form hergestellt und eingebautwerden, die Decke muss nachträglich aufgesetzt werden.
Die Decke dient zur Abtragung der vertikalen Lasten aus Erdreich, Straßenauf-bau und Fahrzeugverkehr sowie zur Aussteifung der Wände. Daher wird einequerkraftschlüssige Verbindung zwischen Wänden und Decke vorgesehen. Auf-grund des nachträglichen Einbaus der Decke kann die seitliche Anfüllung mitErdreich erst nach Montage der Decke erfolgen. In Längsrichtung muss der Rah-mendurchlass aufgrund der erforderlichen Aushubarbeiten mit Teilsperrung derKreisstraße in zwei Abschnitten hergestellt werden. Zwischen den beiden Ab-schnitten wird eine konstruktive Verbindung vorgesehen, um insbesondere un-gleichmäßige Setzungen verhindern zu können.
2.3.1 Pos. 1 Decke Rahmendurchlass
Geometrie: zweiseitig gelagerte Platte ohne Einspannung h = 30 cmStützweite der Decke = 2,80 m
Belastung: Fahrbahnaufbau (0,30 x 24) g = 7,2 kN/m²Erdüberdeckung (1,20 x 19) g = 22,8 kN/m²EG Decke (0,30 x 25) g = 7,5 kN/m²ständige Lasten g = 37,5 kN/m²
Achslast (2 x 240 / 3,10 / 3,00) q = 51,6 kN/m²Lastverteilung unter 45° in der Fahrbahn und unter 30° im ErdreichVerkehrslast q = 9,00 kN/m²Verkehrslasten q = 60,6 kN/m²
12/23
www.idn-consult.de
Bemessung: Beton C 35/45 wu (C 30/37 wu LP)Expositionsklassen XC 4, XD 1, XF 3, XA 2, WA
Mindestbewehrung nach ZTV - W 215erf. a
S = 0,001 x 3000 cm² = 3,00 cm²/m
oben und unten kreuzweise
aus statischer Vorbemessungerf. a
S = 13,7 cm²/m unten in Tragrichtung
zur Rißbreitenbegrenzung (zul. wk = 0,25 mm)
Rißbreitenbegrenzung nach DIN 1045-1 Abs. 11.2.4
Querschnittsabmessungen (Rechteck)
h = 0,300 m d = 0,228 m
b = 1,000 m
Materialeigenschaften
Beton: C35/45 6
fctm
= 3,2 MN/m²
fct,eff
= 3,2 MN/m²
Ecm
= 33300 MN/m²
αe = 6,306
Bewehrung (Betonrippenstahl)
ds = 14 mm (Durchmesser Bewehrungsstahl in der Zugzone)
s = 10,0 cm (Abstand Bewehrungsstahl)
as = 15,39 cm² / m (Bewehrungsmenge je Seite)
cnom
= 55,0 mm d1 = 72 mm
ds,Bü
= 10 mm (Durchmesser Bügel / Querbewehrung)
Schnittgrößen
M = 94 kNm / m
N = 0 kN / m
z = 0,240 m (Innerer Hebelarm aus Bemessung, Zustand II)
σs = 255 MN/m²
Ac,eff
= 0,150 m²
13/23
www.idn-consult.de
Berechnung
eff ρ = 1,03 %
sr,max
= 310 mm
εsm
-εcm
= 0,73 0/00
wk = 0,23 mm
gewählt: ø 14 / 10 unten und oben kreuzweise
2.3.2 Pos. 2 Wände und Sohle Rahmendurchlass
Geometrie: elastisch gebetteter Rahmenquerschnitt h = 30 cmAchsmaß der Sohle = 2,80 mAchsmaß der Wände = 2,05 m
Belastung: Eigengewicht des Rahmenquerschnitts wird direktim Programm berücksichtigt
Auflast Decke (aus Vorbemessung) g = 52,5 kN/m
Auflast Decke (aus Vorbemessung) q = 84,8 kN/m
Erddruck Wandkopf (0,28 x 1,50 x 19) eagh = 7,98 kN/m²Erddruck Wandfuß (0,28 x 3,55 x 19) eagh = 18,89 kN/m²
Erdruck aus Verkehrslast (0,28 x 60,6) eaph = 16,97 kN/m²
Bemessung: Beton C 35/45 wu (C 30/37 wu LP)Expositionsklassen XC 4, XD 1, XF 3, XA 2, WA
Mindestbewehrung nach ZTV - W 215erf. a
S = 0,001 x 3000 cm² = 3,00 cm²/m
beidseitig kreuzweise
aus statischer Vorbemessungerf. a
S = 6,9 cm²/m Einspannung Wand in Sohle
zur Rißbreitenbegrenzung (zul. wk = 0,25 mm)
14/23
www.idn-consult.de
Rißbreitenbegrenzung nach DIN 1045-1 Abs. 11.2.4
Querschnittsabmessungen (Rechteck)
h = 0,300 m d = 0,23 m
b = 1,000 m
Materialeigenschaften
Beton: C35/45 6
fctm
= 3,2 MN/m²
fct,eff
= 3,2 MN/m²
Ecm
= 33300 MN/m²
αe = 6,306
Bewehrung (Betonrippenstahl)
ds = 10 mm (Durchmesser Bewehrungsstahl in der Zugzone)
s = 10,0 cm (Abstand Bewehrungsstahl)
as = 7,85 cm² / m (Bewehrungsmenge je Seite)
cnom
= 55,0 mm d1 = 70 mm
ds,Bü
= 10 mm (Durchmesser Bügel / Querbewehrung)
Schnittgrößen
M = 52 kNm / m
N = 0 kN / m
z = 0,240 m (Innerer Hebelarm aus Bemessung, Zustand II)
σs = 276 MN/m²
Ac,eff
= 0,150 m²
Berechnung
eff ρ = 0,52 %
sr,max
= 239 mm
εsm
-εcm
= 0,79 0/00
wk = 0,19 mm
gewählt: ø 10 / 10 beidseitig kreuzweise
15/23
www.idn-consult.de
2.4 Pos. 3 Trenndamm
Zwischen dem Mesterbruchgraben und einem südlich davon gelegenen Teichliegt ein vorhandener Trenndamm. Dessen grabenseitige Böschung ist aufgrundunterschiedlicher Wasserstände (Differenz ca. 2,20 m) einer nicht unwesentli-chen Belastung ausgesetzt. Die vorhandene Böschung wird durch den neuenUnterhaltungsweg in geringem Maße zusätzlich in vertikaler Richtung belastet.Da jedoch der Graben um 5,0 m versetzt und das vorhandene Grabenprofil mitErdreich verfüllt wird, bleibt die vorhandene Böschungsbruchsicherheit erhalten.Weitere Nachweise sind daher nicht erforderlich.
16/23
www.idn-consult.de
3 Bünkemühle
3.1 Vorbemerkungen
Im Rahmen der Flurbereinigung Warpe werden Anpassungen im Verlauf der Calle, des Caller Dorfbaches und der Graue durchgeführt. Dazu sind im Bereichder Bünkemühle Bauwerke und Bauteile zu errichten bzw. Arbeiten an vorhande-nen Bauwerken durchzuführen. Diese Bauwerke und Bauteile werden hier in sta-tischer Hinsicht betrachtet und teilweise vorbemessen.
Dabei handelt es sich im Einzelnen um folgende Bauteile:
• Rohrdurchlass als Fertigteil unter Zufahrtsstraße "Helzendorf"• Rahmendurchlass unter Feldweg aus Betonfertigteilen• Rohrdurchlass als Fertigteil unter Nebenstraße "Heideweg"• Stahlrohr als Brückenbauwerk für eine Gewässerkreuzung• Fundamente/Widerlager zur Gründung des Stahlrohres
3.2 Grundlagen
Grundlage für die folgende statische Berechnung sind die Unterlagen der Ent-wurfsplanung.
3.2.1 Baugrund
Zur Bestimmung der Bodenbeschaffenheit wurden Baugrunderkundungen inForm von Sondierbohrungen durch die RODE Umweltschutz GmbH, HolterStrasse 67, 31613 Wietzen, durchgeführt. Dabei wurden Bohrprofile bis zu einerTiefe von 4,0 m gezogen. Aus den entsprechenden Ergebnissen wurden größ-tenteils Fein- und Mittelsande sowie Schluff und in einigen Gewässerabschnitteneinzelne Torflinsen ermittelt. Für diese Bodenarten werden mittlere bodenmecha-nische Kennwerte angesetzt. Aufgrund der normalerweise geringen Tragfähigkeitbleiben die einzelnen Torflinsen unberücksichtigt. Hier werden im Zuge der Bau-arbeiten örtliche Überprüfungen und gegebenenfalls punktuelle Bodenaus-tauschmaßnahmen durchgeführt. Für Nachweise der Fundamente wird entspre-chend der beschriebenen Bodenarten eine maximal zulässige Bodenpressungvon 150 kN/m² angesetzt.
17/23
www.idn-consult.de
3.2.2 Lastannahmen
ständige Lasten:
Wasser: γ = 10 kN/m³Stahlbeton: γ = 25 kN/m³Beton: γ = 24 kN/m³
veränderliche Lasten:
q = 2 x 240 kN Achslast + 9 kN/m² für Fahrzeugverkehr
q = 5 kN/m² als unendliche Streckenlast für leichten Verkehrq = 10 kN/m² als unendliche Streckenlast für allgemeinen Verkehr
Witterungslasten: Schnee- und Windlasten entsprechend 1055
Bodenkennwerte:
Sand/Sand-Schluff γ = 19 kN/m³unter Auftrieb γ = 10 kN/m³Reibungswinkel φ = 30°
3.2.3 Geländehöhen und Wasserstände
Sohle Caller Dorfbach NN + 21,04 m bis 21,91 mSohle Graue NN + 21,99 m bis 22,25 mGelände NN + 22,50 m bis 23,60 m
3.2.4 Materialien und Dauerhaftigkeitsanforderungen
Rahmendurchlass XC 4, XF 3, XA 2, WF
Erf. Betongüte: C 35/45 wu (C 30/37 wu LP)
Betondeckung: cnom
= 40 mm
Einzelfundamente XC 2, XF 1, WF
Erf. Betongüte: C 25/30
Betondeckung: cnom
= 40 mm
18/23
www.idn-consult.de
Bewehrung: BSt 500 S
Baustahl S 235
3.2.5 Technische Vorschriften
DIN 1055 Einwirkungen auf Tragwerke
DIN 1045 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton
DIN 1054 Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau
DIN 18800 Stahlbauten
DIN FB 101 Einwirkungen auf Brücken
EAU Empfehlungen des Arbeitsausschusses Ufereinfassungen 10. Auflage
ZTV-W (L 215) Wasserbauwerke aus Beton- und Stahlbeton
3.3 Statische Berechnung
Der vorhandene Caller Dorfbach wird in wesentlichen Abschnitten neu profiliertund ausgebaut. Daher müssen an mehreren Wegkreuzungen vorhandene Durch-lässe vergrößert werden. An zwei Stellen ist aufgrund der Höhenlage der Einbaueines neuen Rohrdurchlasses realisierbar. Entsprechend den wasserwirtschaftli-chen Berechnungen muss dabei an der Kreuzung mit der unbefestigten Zufahrts-straße "Helzendorf" auf 9,0 m Länge das Profil auf eine Breite von 2,50 m vergrö-ßert werden. Im Bereich der Nebenstraße "Heideweg" ist auf 5,0 m Länge eineProfilbreite von 2,0 m erforderlich. An der Kreuzung mit einem Feldweg bei Ge-wässer-km 0+465 ergibt sich aus dem vorhandenen Geländeprofil eine geringereÜberdeckung, als die für Fertigteilrohrdurchlässe erforderlichen 60 cm. Daherwird hier auf 4,0 m Länge ein Rahmendurchlass aus Betonfertigteilen mit einemlichten Querschnitt von 2,0 x 1,0 m vorgesehen. Die vorhandenen Durchlässewerden abgebrochen.
Durch die geplanten Maßnahmen wird das Abflussvolumen der Graue deutlichreduziert. Es verbleibt jedoch ein geringes Volumen von maximal 50 l/s, welchesim Bereich der Gewässerkreuzung mit dem Caller Dorfbach auf einer Länge vonca. 100 m durch eine Stahlrohrleitung geführt wird. Als Querschnitt ist entspre-chend hydraulischer Berechnung eine Leitung DN 400 mit einem Gefälle von0,25 % erforderlich. Dieses Stahlrohr wird überwiegend im Erdreich verlegt. Aufca. 11,0 m Länge wird jedoch der Caller Dorfbach frei tragend überspannt, so
19/23
www.idn-consult.de
dass das Stahlrohr hier gleichzeitig als Brückentragwerk dient. Beidseitig derneuprofilierten Gewässerböschung werden Stahlbetonfundamente zur Abtragungder vertikalen und horizontalen Lasten vorgesehen.
3.3.1 Pos. 1 Rohrdurchlass als Fertigteil unter Zufahrtsstraße
Der Rohrdurchlass unter der vorhandenen Zufahrtsstraße wird als Wellstahlrohr-fertigteil ausgeführt. Die Belastung aus Erdauflast und Verkehrslast wird dabeiüber den Rohrumfang als Normalkraft abgetragen. Über die allseitige Einbettungim Erdreich werden die Kräfte letztlich dem stützenden Erddruck entgegenge-setzt. Entscheidend für die Bemessung der stützenden Wirkung aus passivemErddruck sind die vorhandenen Bodenparameter. Zur Ableitung der Auflasten istüber dem Rohrdurchlass eine Mindestüberdeckung von 60 cm erforderlich.
Gewählt: Hamco MultiPlate 200 x 55 Profil MA 4 (Maulprofil)
20/23
www.idn-consult.de
3.3.2 Pos. 2 Rahmendurchlass unter Feldweg aus Betonfertigteilen
Aufgrund der Geländehöhe ergibt sich für den Durchlass unter dem vorhandenenFeldweg eine maximale Höhendifferenz zwischen OK Weg und UK Durchlass-decke von 30 cm. Daher wird hier ein Rahmendurchlass aus Betonfertigteilen miteiner lichten Öffnung von 2,0 x 1,0 m vorgesehen. Maßgebend für die Dimensio-nierung wird die erforderlichen Deckenstärke, welche hier statisch vorbemessenwird. Wände und Sohle des Rahmendurchlasses werden mit gleicher Dicke aus-geführt.
Geometrie: zweiseitig gelagerte Platte ohne Einspannung h = 20 cmStützweite der Decke = 2,20 m
Belastung: Erdüberdeckung (0,10 x 19) g = 1,9 kN/m²EG Decke (0,20 x 25) g = 5,0 kN/m²ständige Lasten g = 6,9 kN/m²
Verkehrslast q = 10,0 kN/m²
Bemessung: Beton C 35/45 wu (C 30/37 wu LP)Expositionsklassen XC 4, XF 3, XA 2, WF
Mindestbewehrung nach ZTV - W 215erf. a
S = 0,001 x 2000 cm² = 2,00 cm²/m
oben und unten kreuzweise
aus statischer Vorbemessungerf. a
S = 3,0 cm²/m unten in Tragrichtung
zur Rißbreitenbegrenzung (zul. wk = 0,25 mm)
Rißbreitenbegrenzung nach DIN 1045-1 Abs. 11.2.4
Querschnittsabmessungen (Rechteck)
h = 0,200 m d = 0,145 m
b = 1,000 m
Materialeigenschaften
Beton: C35/45 6
fctm
= 3,2 MN/m²
fct,eff
= 3,2 MN/m²
21/23
www.idn-consult.de
Ecm
= 33300 MN/m²
αe = 6,306
Bewehrung (Betonrippenstahl)
ds = 10 mm (Durchmesser Bewehrungsstahl in der Zugzone)
s = 25,0 cm (Abstand Bewehrungsstahl)
as = 3,14 cm² / m (Bewehrungsmenge je Seite)
cnom
= 40,0 mm d1 = 55 mm
ds,Bü
= 10 mm (Durchmesser Bügel / Querbewehrung)
Schnittgrößen
M = 10 kNm / m
N = 0 kN / m
z = 0,160 m (Innerer Hebelarm aus Bemessung, Zustand II)
σs = 203 MN/m²
Ac,eff
= 0,100 m²
Berechnung
eff ρ = 0,31 %
sr,max
= 176 mm
εsm
-εcm
= 0,58 0/00
wk = 0,10 mm
Gewählt: ø 10 / 25 unten und oben kreuzweise
3.3.3 Pos. 3 Rohrdurchlass als Fertigteil unter Nebenstraße
Der Rohrdurchlass unter der vorhandenen Nebenstraße wird als Wellstahlrohr-fertigteil ausgeführt. Die Belastung aus Erdauflast und Verkehrslast wird dabeiüber den Rohrumfang als Normalkraft abgetragen. Über die allseitige Einbettungim Erdreich werden die Kräfte letztlich dem stützenden Erddruck entgegenge-setzt. Entscheidend für die Bemessung der stützenden Wirkung aus passivemErddruck sind die vorhandenen Bodenparameter. Zur Ableitung der Auflasten istüber dem Rohrdurchlass eine Mindestüberdeckung von 60 cm erforderlich.
Gewählt: Hamco MultiPlate 200 x 55 Profil MA 1 (Maulprofil)
22/23
www.idn-consult.de
Aufgestellt: Bearbeitet:
Ingenieur-Dienst-Nord GmbH Dipl.-Ing. Andreas von ReekenTragwerksplanung
Projekt-Nr. 5030-B
Oyten, 31.01.2012
i. V.
Prof. Dr.-Ing. Rolf Anselm
23/23
www.idn-consult.de