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THEMA: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage

Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 10 Sep 2011 09:54 #37820

Hallo prostab,

jetzt nehm ich mir die Zeit mal zu antworten ;)

Bzgl. Beobachten der Verformungen und das Messen der Kräfte müsste sich einrichten lassen. Wir haben bereits begonnen einige Versuche an einer Versuchsanlage durchzuführen.

Was den Wind betrifft, welche Horizontalkraft würdest du ansetzen, wie würdest du zur Bestimmung dieser Kraft vorgehen? Die Angriffsfläche ist schwer zu bestimmen, und aerodynamische Beiwerte für Obstbäume gibt es leider keine, zumindest soviel ich weiß. Es ist ziemlich schwierig realitätsnah eine resultierende Horizontalkraft zu bestimmen. Wenn man die Beiwerte kennen würde, könnte man doch unter Berücksichtigung eines Abschattungsfaktors für "hintereinanderliegende Baukörper" die Windlast auf jede einzelne Reihe bestimmen können.
Außerdem wurde ich auch gefragt eine Bemessung einer Folienanlage durchzuführen, d.h. es wird unter dem vorhandenen Hagelschutznetz eine Regenschutzfolie montiert. Und diese wirkt definitiv wie ein Segel. Könnte man diesen Fall wie ein offenes Bauwerk oder wie Flugdächer behandeln ?

Bei den Seilen müsste der Horizontalzug mit H=q*l²/(8*f) gut bestimmbar sein. Ich benötigte dafür allerdings einige Iterationen.

Bei den Säulen bin ich auch mit dem 2. Eulerfall einverstanden. Wie sich bei den ersten Versuchen herausstellte, knicken die äußersten 2 Säulen, wo der Verankerungsdraht zum Anker abgespannt wird, nach außen weg .... aufgrund einer Biegung des Säulenkopfes nach innen in die Reihe. Diese Verformung ist nicht zu unterschätzen! Bei größerem Neigungswinkel der Säule, zB 45°, reduziert sich die Verformung beachtlich.

Ich werde da mal weitertüfteln. Ich werde die Berechnung recht einfach, ohne komplizierte Rechenvorgänge, durchführen.
Übrigens: Im Anhang eine einfache Skizze des Systems.

Jedenfalls allen noch ein schönes Wochenende !

Anhang Skizze_1.pdf nicht gefunden

Anhang:
Letzte Änderung: 10 Sep 2011 09:57 von mt79.
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 12 Sep 2011 21:29 #37835

mt79 schrieb:
...
Wie sich bei den ersten Versuchen herausstellte, knicken die äußersten 2 Säulen, wo der Verankerungsdraht zum Anker abgespannt wird, nach außen weg .... aufgrund einer Biegung des Säulenkopfes nach innen in die Reihe. Diese Verformung ist nicht zu unterschätzen! Bei größerem Neigungswinkel der Säule, zB 45°, reduziert sich die Verformung beachtlich.
Hallo,
genau da sehe ich auch einen kritischen Punkt der Konstruktion.
Wenn die Erdverankerung der Seile an den Enden nicht steif genug ist (ungenügende Vorspannung, Nachgiebiegkeit im Boden) wird die Fußeinspannung der Randstreben aktiviert. Dadurch ergeben sich in den Spannbetonsäulen Biegemomente. Jetzt stellt sich die Frage, ob diese Biegemomente überhaupt aufgenommen werden können, denn die Spannbetonsäulen sind sicher nur zentrisch vorgespannt und haben ansonsten keine Längsbewehrung. Die Biegemomente der innen angeordneten Pfosten sind klein, aber die in den Randpfosten sind nicht zu vernachlässigen. Bei einem Gelenk am Fupunkt hätte man zwar keine Momente, aber dann fehlt die konstruktive Einspannung für die Montage und die frostfreie Abstützung für die N-Kraft.
Eine Art Rollenlager ist vermutlich zu aufwendig. Deshalb muss man die möglichen Biegemomente schon mal abschätzen.

Bei den Windkräften würde ich c-Werte für frei sthende Dächer nehmen, was will man sonst machen.

Gruß
E.S.
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 18 Sep 2011 13:01 #37924

Hallo,

nun, die Spannbetonsäulen sind mit 4-6 Litzen (in den Ecken) armiert. Bei Biegeversuchen sind sie bei einer Momenteinwirkung von 3-4 kNm gebrochen.
Nur die tatsächlich auftretenden Biegemomente infolge der Verformung ist etwas aufwendig abzuschätzen. Da das Konstruktionssystem am Randbereich im Großen und Ganzen dasselbe bleibt, dachte ich mir, wäre es das einfachste, in Versuchen einen Horizontalzug anzubringen und die Kraft im Zugseil zu messen, bei dem das System versagt. Bei der Dimensionierung neuer Anlagen bräuchte man dann nur den Horizontalzug am Säulenkopf infolge Belastung bestimmen, und dieser dürfte die "Bruchlast" aus den Versuchen, reduziert um einen bestimmten Sicherheitsbeiwert, nicht überschreiten. Wenn immer dasselbe System mit derselben Säule, Höhe, Neigungswinkel, Verankerung, usw eingesetzt wird, wäre das die einfachste Vorgangsweise für die zukünftige Dimensionierung. Man kann den Versuch bei 4-5 verschiedenen Systemen wiederholen, um bei verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten entsprechende Grenzwerte zu haben.

Da fiel mir noch was anderes ein. Die Länge solcher Anlagen sind klarerweise begrenzt. Die Erfahrung zeigte, dass die Länge der Reihen nicht 500m überschreiten sollte. Bei längeren Reihen wird die Anlage geteilt und die Reihe als getrenntes System weitergeführt. Bei Längen zwischen 200 und 500m sind bereits Verstärkungen am Randbereich zu berücksichtigen, vor allem durch die Wahl einer stärkeren Säule, z.B. 10x12 und mit 24 Drähten (8 Litzen). Aber wie lassen sich die Kräfte in solch langen Reihen bestimmen bzw. nachweisen. Welcher Einfluss wirkt denn da. Rein theoretisch dürften die Kräfte im Randbereich bei den Ankern nur aus der Belastung in den Randfeldern verursacht werden. Die Horizontalkräfte in den Zwischenfeldern heben sich eigentlich gegenseitig auf, wie in der angehängten Skizze sehr einfach dargestellt. Aber warum wirken immer größere Kräfte, je länger die Reihen werden? Liegt es an der notwendigen höheren Vorpannung der Drähte / Seile? Je länger ein Draht wird, um so mehr Vorspannkraft muss angebracht werden, um genügend Spannung in die Konstruktion zu bringen. Ist es diese Kraft, die sich so enorm auf die Randsäulen und Anker auswirkt, oder gibt es da noch andere Kräfte? Irgendwie steh ich da auf dem Schlauch ;)

Anhang Skizze_2.pdf nicht gefunden

Anhang:
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 19 Sep 2011 14:20 #37935

mt79 schrieb:
Hallo,
nun, die Spannbetonsäulen sind mit 4-6 Litzen (in den Ecken) armiert. Bei Biegeversuchen sind sie bei einer Momenteinwirkung von 3-4 kNm gebrochen.
Damit sind die Pfosten m.E. für Biegebeanspruchung nicht brauchbar. Wenn schon das Bruchmoment so klein ist, dann ist das zul. Moment nochmals deutlich kleiner und wird schon durch ungewollte Ausmitten aufgebraucht. Schätze doch mal die Seilkraft ab und bringe diese auf den Randbock auf (bei Berücks. einer realistisch abgeschätzen Fußeinspannung des Pfostens im Boden und einer Federverankerung des Halteseiles im Boden. Ich vermute, dass die Momente im Pfosten zu groß werden. Die andere Frage ist, ob die Pfosten überhaupt für Momenten- und Querkraftbeanspruchung zugelassen sind, bzw. ob man sie nachweisen kann. Ich würde bei den Pfosten an den Fußpunkten Gelenke ausbilden.
...
Aber warum wirken immer größere Kräfte, je länger die Reihen werden? Liegt es an der notwendigen höheren Vorpannung der Drähte / Seile? ...
Es kann eigentlich nur daran liegen, dass bei der Montage - aus welchen Gründen auch immer - eine höhere Kraft aufgebracht wird, notwendig ist sie zunächst nicht. Ich dachte an Temperaturänderungen, aber die wirken sich m.E. nur gering auf die Seilkräfte aus (wird das Seil durch delta_T kürzer, steigt die Seilkraft und damit die Dehnung, wodurch der Durchhang wieder größer wird und die Kraft wieder abnimmt. Das ergibt in der Summe zwar nicht Null, aber viel kann es nicht ausmachen).
Man müsste den Montagezustand genauer kennen, um hier etwas sagen zu können.

Gruß
E.S.
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 19 Sep 2011 19:35 #37939

mt79 schrieb:
...
Rein theoretisch dürften die Kräfte im Randbereich bei den Ankern nur aus der Belastung in den Randfeldern verursacht werden. Die Horizontalkräfte in den Zwischenfeldern heben sich eigentlich gegenseitig auf, wie in der angehängten Skizze sehr einfach dargestellt. Aber warum wirken immer größere Kräfte, je länger die Reihen werden?
Nachtrag hierzu:
Durch die Seitenverschiebungen der Pfostenköpfe (nach innen) sind die Pfosten alle leicht zur Mitte hin geneigt. Daraus resultieren horizontale Umlenkkräfte, die zusätzlich in die Seile gehen. Die H-Kräfte links und rechts am Pfostenkopf sind also nicht mehr exakt gleich. Insofern ist es verständlich, dass die Seilkräfte bei längeren Konstruktionen - auch bei gleicher Vorspannkraft - etwas größer werden. Für die Bemessung der Seile wird das vermutlich unerheblich sein, für die Biegemomente in den Pfosten aber nicht. Je nachgiebiger die Randböcke sind, desto kritischer wird das (vermute ich).
Gruß
E.S.
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Aw: Statische Berechnung einer Hagelschutzanlage 25 Sep 2011 08:28 #37990

Hallo prostab,

vielen Dank nochmal für deine hilfreichen Beiträge, weiß ich sehr zu schätzen :)

Wünsche euch allen noch einen schönen Sonntag und gute Arbeit für die kommende Woche.
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