Hochgelagerte Tankbauwerke unter Erdbebeneinwirkung

Abstract

Erdbeben sind in einigen Gebieten der Erde der maßgebende Bemessungsfall für Bauwerke. Für hochgelagerte Tankbauwerke, bei welchen der Massenschwerpunkt sehr hoch liegt ist das Erdbeben meist der maßgebende Lastfall. Um die Trinkwasserversorgung sicherzustellen, müssen einigeTankbauwerke auch in erdbebengefährdeten Regionen errichtet werden. Viele dieser Wassertürme werden aus Kostengründen einheitlich gebaut.Vereinzelt reicht der notwendige Höhenunterschied für einen ausreichenden Wasserdruck nicht aus.Deswegen kann es vorkommen, dass diese standardisierten Wassertürme auf Unterkonstruktionen montiert werden.Diese Diplomarbeit beschäftigt sich aus baudynamischer, sowie aus ökonomischer Seite mitstandardisierten hochgelagerten Tankbauwerken welche aufgrund eines zu niedrigen Potentialunterschiedes auf einer Stahlunterkonstruktionen montiert werden müssen.Zuerst werden die unterschiedlichen Massen ermittelt. Um einen Unterschied zwischen den Behältern zu erkennen, wird der Durchmesser und die Höhe so gewählt, dass wir den schlanken als auch den gedrungen Behälter laut Housner [6] abdecken können. Anschließend werden die Steifigkeiten und Dämpfungen ermittelt um die Schwingungsgleichung mittels Newmark-Verfahren zu lösen.Um einen aufgeständerten standardisierten Wasserturm erdbebensicher ausführen zu können sind sehr steife Unterkonstruktionen, in mehrere Richtungen notwendig. Aus baudynamischer und baustatischer Sicht ist es möglich solche Konstruktionen erdbebensicher zu bauen. Bei der wirtschaftlichen Betrachtung dieses Beispiels, muss diese Unterkonstruktion so massiv ausgeführt werden, dass diese mehr als das vierfache kostet als der Wasserturm selbst.Aus betriebtechnischen Gründen sind solche Konstruktionen ebenfalls nicht sehr vorteilhaft. In sehr kalten Gegenden müssen die Wasserrohre beim Übergang zwischen Erdreich und Wasserturm gegen das Gefrieren isoliert werden.

Earthquakes are the major design case for structures in some areas of the world. For elevated tank structures, where the center of mass is very high, the earthquake is usually the decisiveload case. In order to ensure the supply of drinking water, some tank structures also have to be erected in earthquake-prone regions. Many of these water towers are built uniformly for cost reasons.It is possible that the necessary height difference for sufficient water pressure is not sufficient.Therefore, it may happen that these standardized water towers are mounted on substructures.This diploma thesis deals with standardized elevated tank structures which have to be mounted on a steel substructure because of a too low poetential difference from the point of view of structural dynamics and economics.First, the different masses are calculated. In order to see a difference between the tanks, the diameter and height are chosen so that we can cover the slender as well as the stocky tank according to Housner. Then, the stiffnesses and dampings are determined to solve the vibration equation using Newmark’s method.In order to build an elevated standardized water tower earthquake-resistant, very rigid substructures are necessary in several directions. From the point of view of structural dynamics and construction, it is possible to build such structures earthquake-proof. From the economic point of view, this substructure must be so massive that it costs more than four times as much as the water tower itself.For technical reasons, such constructions are also not very useful. In very cold areas, the waterpipes must be insulated against freezing between the ground and the water tower.