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THEMA: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage

Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 03 Sep 2011 15:45 #37685

Hallo an alle. Ich bin ganz neu hier und möchte euch ganz direkt um Hilfe bitten.
Ich habe nämlich den Auftrag erhalten, eine statische Dimensionierung einer Hagelschutzanlage samt Stützgerüst für eine Obstanlage durchzuführen. Leider habe ich da einige Schwierigkeiten den richtigen Ansatz zu finden.
Das Stützgerüst der Anlagen besteht aus etwa 4,80m langen Spannbetonsäulen (80cm im Erdreich), in einem Raster von üblicherweise ca. 3,00x8,00m gesetzt. In der Reihe in Längsrichtung werden zwischen den Säulen die Obstbäume gepflanzt mit einem Abstand von ca. 70-80cm und einer Höhe von ca. 3,50m. Oben werden die Säulen in Längs- und Querrichtung mit Stahldrähten oder Drahtseile (je nach Anlagengröße) verspannt. Diese Verspannung wird mittels Anker im Erdboden verankert. Auf der Längsverspannung liegt dann das Hagelnetz mit einem Durchhang von ca. 50cm auf. In der Anlage findet ihr auch eine Skizze als pdf.
Solche Anlagen werden in der Regel nur aufgrund von Erfahrungswerten „statisch dimensioniert“. Aber nun wurde ich um eine Dimensionierung gebeten, weil eine evtl. Optimierung erreicht werden soll.
Nun möchte ich gerne folgende Aufgaben durchführen:

1. Lastannahme, vor allem aus Wind: Wie wirken die Windkräfte auf die einzelnen Reihen der Anlage, und wie groß ist die Angriffsfläche? Der wirkt ja nicht nur auf die erste Reihe, wenn er von der Seite kommt !? Wie wirkt sich der Wind auf das Netz aus, wenn er voll in die Anlage reinfährt? Das Netz wirkt eigentlich wie ein Segel !? Was passiert z.B. in einer Hanganlage bzgl. Auf- und Abwinde? Wirken diese sich stärker bzw. nachteiliger auf die Anlage aus als bei Wind in der Ebene? Wie lassen sich somit folgende Beanspruchungen bemessen:
2. Die Kräfte in der Längs- bzw. Querverankerung, sprich auftretende Zugspannungen in den Stahldrähten / -seile infolge Hagel- und Windlast, die dann über die Anker in den Boden abgeleitet werden?
3. Wie hoch sind die Spannungen in den Säulen? Kann man da nur reine Druck- und Knickbelastungen aus Eigengewicht und Hagellast berücksichtigen, oder auch z.B. Biegespannungen infolge Horizontalkräfte aus den Verspannungen.
4. Die Anker sind in der Regel Drehanker, also eine Stange aus Stahl, an der ein spiralförmiger Teller aufgeschweißt und in das Erdreich gedreht wird. Wie groß müssen die Auflagefläche des Tellers und die Einbautiefe des Ankers bei verschiedenen Böden sein (z.B. Sandböden, Schotterböden, lehmige Böden, usw.), um die Zugkraft aus den Verspannungen aufzunehmen?
5. Sind sonst noch besondere Kräfte und Beanspruchungen zu ermitteln und zu berücksichtigen?

Ich hoffe ihr habt einigermaßen verstanden was ich zu erklären versuchte !!
Interessant wird eine solche Berechnung vor allem bei größeren Anlagen von mehreren zig Hektar und Reihenlängen von mehreren 100m.
Macht es überhaupt Sinn so etwas realitätsnah zu bemessen, oder sollte man da besser wie bisher nach Erfahrung und „Bauchgefühl“ verfahren?
Ich brauche natürlich keine detaillierte Berechnung, mir reichen schon nur die richtigen Ansätze bzw. Inputs. Vielleicht wisst ihr ja eine bestimmte Literatur oder Homepage wo man nachsehen oder sich informieren kann.
Ich bin euch bereits im Voraus sehr dankbar, denn ich komme da irgendwie nicht weiter.
Letzte Änderung: 03 Sep 2011 16:07 von mt79.
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 03 Sep 2011 17:14 #37687

Hallo MT79,

das mit dem "Bauchgefühl" ist ja wohl nicht ernst gemeint.
Wenn du Statiker bist und eine Berechnung (Freigabe) nach "Bauchgefühl" erstellen willst, solltest du deinen Beruf lieber gleich an den Nagel hängen.

Aber konkret:
Natürlich kann man diese Dinge alle berechnen und sollte dies auch tun, wenn man den Auftrag angenommen hat.
Das heißt nun für dich: Durchbeißen und Erfahrungen sammeln oder einen erfahrenen Kollegen (am besten aus deiner Gegend) zu Hilfe nehmen.

Das was dort berechnet werden muß ist in erster Linie "SEILSTATIK", wenn man dies noch nie gemacht hat, wird man den ein oder anderen
"Aha-Effekt" erleben und sich wundern, wie groß die Lasten werden können.

Zur Seilstatik kursiert im Netz ein gutes Skipt von Prof. Kolbitsch vun der TU Wien oder nimm dir den Petersen oder ein anderes gutes Stahlbau-Buch.

Wenn du es dir einfach machen willst, besorge dir ein gutes 3D-Stabwerk-Programm, welches Seiltheorie kann (z.B. Dlubal R-Stab) und rechne damit alles, dann mußt du dich um die Theorie (nur wenig)kümmern. Selbstverständlich mußt du auch die Stützen (auf Knicken) und die Bodenanker rechnen.

Ich bezweifele, daß du nach ordentlicher Rechnung "Drehanker" wirklich nachweisen kannst, die zulässigen Werte bekommst du in Abhängigkeit vom Boden von den Ankerherstellern. Das Gilt auch für andere Anker. Du kannst aber auch Schwergewichts-Beton-Fundamente (Gleiten,Abheben) nachweisen.

Die Lastannahmen für Hagelereignisse auf Netze sind mir auch nicht bekannt, ich denke aber mit dem Ansatz der Schneelasten bist du auf der sicheren Seite.

Das ist alles machbar aber keine Standardstatik....

VG Zeemann
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 04 Sep 2011 11:32 #37691

Hallo Zeemann,

vielen Dank für deinen Beitrag. Du hast mir damit sehr weitergeholfen. Ich werde mich jetzt mal intensiver mit der Seilstatik auseinandersetzen. Bei weiteren Fragen würde ich mich gerne wieder melden.
Da bleibt nur noch die Sache mit den Lastannahmen. Wie kann ich die Einleitung der WIndlast in das Stützgerüst berechnen? Aber da werde ich auch noch was finden ;)

Vielen Dank nochmal Zeemann, und schönen Sonntag !
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 04 Sep 2011 14:04 #37692

mt79 schrieb:[/nn,
b]
...
Da bleibt nur noch die Sache mit den Lastannahmen ...
:)
So ist es und dabei hilft ein teures Programm eigentlich gar nichts.
Der Auftrag dürfte ein kleines Forschungsvorhaben werden, mit Beobachtung der Verformungen und evtl. Messen von Kräften. Lässt sich so etwas realisieren?
Zu den Seilen:
die Lasten aus Eigengewicht Seil+Netz+Vereisung lassen sich ermitteln. Zum Hagel würde ich die Bauern befragen, vielleicht können die sagen, wie viel Hagel auf den Netzen schon mal gelegen hat.
Wind sollte bei einem löchrigen Netz nicht so kritisch sein. Ich würde da zunächst nur eine zusätlich Horizontalkraft am Pfostenkopf ansetzen und bei der Erdverankerung berücksichtigen.
Für die Kräfte in den Seilen (bei bekannten Lasten) braucht man kein teures Programm, da helfen einfache Formeln. Wenn das System z.B. so aussieht /|\-/|\
braucht man eigentlich nur H=q*L^8/f allerdings mit 2 oder 3 Iterationen.
Vielleicht ist die Reisskraft der Netze bekannt, mit der könnte man dann an die Unterkonstruktion herangeghen.
Zu den Pfosten:
diese würde ich als Knickstäbe im (Eulerfall 2) betrachten. Bei den Normalkräften in diesen Stäben ist die Umlenkung der Seilkräfte und die Vorspannung der Seile natürlich zu berücksichtigen. Die N-Kräfte können dadurch schon recht groß werden (evtl. mehr als 2*Summe_V).

Zeige doch mal, wie das System aussieht.
Gruß
E.S.
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 06 Sep 2011 17:16 #37739

Hallo,
das ist sicher eine Aufgabe, die im Berufsleben einmalig ist. Deshalb ist abkupfern einer funkt. Anlage angesagt.Danach sollte die Berechnung prüffähig stattfinden. Das Ding bleibt bestimmt stehen, aber wie werden die Körner abgefangen und wie wo zur Erde gebracht? Welchen Umfang hat die Korrosion in luftiger Höhe nach X Jahren?
Gruss W.E.
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 08 Sep 2011 12:13 #37799

spannende Aufgabe, sowas freut ja eigentlich den Ingenieur / die Ingenieurin, wenns was zu knobeln gibt...
Mit den Seilzugkräften ist nicht zu spaßen. Ich hab mal neulich nachgerechnet, ob meine Tochter an unsrem Balkon so eine Slagline spannen kann und war überrascht, mit was für großen Kräften man da rechnen muß.
Okay, das war jetzt nicht wirklich hilfreich für deinen Job.
Frohes Knobeln, Uta
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