DIN 4178-2005 Belltowers《钟楼》.pdf

1、April 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DINPreisgruppe 13DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 91.040.10UN 9587972www.din.deXDIN 4178Glocken

2、t rmeBelltowersClochersAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f rDIN 4178:197808www.beuth.deGesamtumfang 32 SeitenB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-042InhaltSeiteVorwort.41 Anwendungsbereich42 Normative Verweisungen 43 Be

3、griffe54 Einwirkungen, Lastannahmen 74.1 Gelutetechnische Daten 74.2 Eigenlasten, Verkehrslasten, Windlasten84.3 Lasten aus Glockenluten.84.3.1 Erregerkrfte.84.3.2 Lagerkrfte104.3.3 Zusammenwirken mehrerer Glocken.115 Berechnungen 115.1 Baustoffe und Baustoffkennwerte .115.1.1 Baustoffe.115.1.2 Elas

4、tizittsmoduln .125.1.3 Dmpfungsgrade125.2 Grndung135.2.1 Allgemeines 135.2.2 Grndungsmodell 135.2.3 Dynamische Bodenparameter 145.3 Berechnungsverfahren145.3.1 Grundstzliches .145.3.2 Modellbildung.155.3.3 Ermittlung der Eigenschwingungen 155.3.4 Beanspruchungen aus Glockenluten 156 Auslegung von Ne

5、ubauten176.1 Allgemeines 176.2 Lastkombination 176.3 Bemessung.176.3.1 Lastspielzahl.176.3.2 Stahlbeton.176.3.3 Mauerwerk.176.3.4 Holz176.3.5 Stahl.186.3.6 Grndung187 Messungen187.1 Ziele und Grundanforderungen 187.1.1 Ziele .187.1.2 Allgemeine Anforderungen.187.1.3 Nachmessungen 187.1.4 Eigenschwin

6、gungen, Resonanzkurve .187.1.5 Schwingungen beim Glockenluten 207.1.6 Anregung 207.2 Schwingungsmessung 207.2.1 Messanordnung .207.2.2 Aufstellung der Aufnehmer.217.2.3 Durchfhrung .217.3 Messeinrichtung.21B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-043Seite8 B

7、eurteilung und Sanierung von bestehenden Bauten.228.1 Allgemeines228.2 Bewertung des Bauwerks auf der Grundlage der Messergebnisse.228.2.1 Bewertung auf Basis der Eigenschwingungen 228.2.2 Bewertung auf Basis der Grtwerte der Schwingungen.238.2.3 Bewertung auf Basis einer Nachbemessung238.3 Beurteil

8、ung von historischem Mauerwerk 248.3.1 Allgemeines248.3.2 Ingenieurmige Untersuchungen 248.3.3 Beurteilung der Beanspruchbarkeit von historischem Mauerwerk248.4 Minderungs- und Verbesserungsmanahmen .258.4.1 Grundstze und Ziele 258.4.2 Manahmen am Gelut .258.4.3 Manahmen an Bauwerk und Grndung 269 G

9、lockentragwerk269.1 Konstruktion.269.2 Lutebetrieb .27Anhang A (informativ) Glockenkennwerte28Anhang B (informativ) Bautechnik 31Literaturhinweise 33BilderBild 1 Benennungen.7Bild 2 Bezogene Amplituden der horizontalen Erregerkrfte9Bild 3 Bezogene Amplituden der vertikalen Erregerkrfte 9Bild 4 Grtwe

10、rte der bezogenen horizontalen und vertikalen Glockenlagerkrfte.10Bild 5 Resonanzkurve und Ausschwingkurve bei knstlicher Schwingungsanregungeines Turms.19Bild A.1 Prinzipskizze Jochausfhrung.28TabellenTabelle 1 Dynamische Elastizittsmoduln von Mauerwerk .12Tabelle 2 Dynamische Bodenkennwerte fr Glo

11、ckentrme 14Tabelle 3 Orientierungswerte der Schwinggeschwindigkeit bei Glockentrmen .23Tabelle A.1 Glockenkennwerte .29B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-044VorwortDiese Norm wurde vom Normenausschuss Bauwesen im DIN e.V. im Ausschuss 11.13.07 Schwingu

12、ngs-fragen im Bauwesen; Glockentrme erarbeitet.nderungenGegenber DIN 4178:1978-08 wurden folgende nderungen vorgenommen:a) In der Norm wurde die Beurteilung von bestehenden Glockentrmen strker hervorgehoben.b) In die Norm wurden detaillierte Angaben zu Schwingungsmessungen aufgenommen.c) Die Norm wu

13、rde dem Konzept mit Teilsicherheitsbeiwerten angepasst.d) Die Norm wurde redaktionell vllig berarbeitet.Frhere AusgabenDIN 4178: 1978-081 AnwendungsbereichDiese Norm gilt fr den Neubau von Glockentrmen und fr Umbauten sowie Sanierungen von bestehenden,insbesondere historischen Glockentrmen und fr Ba

14、uwerke, bei denen das Gelute erneuert, verndert oderergnzt werden soll.Diese Norm enthlt Berechnungsgrundlagen fr Standsicherheitsnachweise und Gebrauchstauglichkeits-nachweise, Anforderungen an Glockentragwerke und an die Durchfhrung von Schwingungsmessungen so-wie konstruktive Hinweise zur Ausbild

15、ung von Glockentrmen.2 Normative VerweisungenDie folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Ver-weisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabedes in Bezug genommenen Dokuments (einschlielic

16、h aller nderungen).DIN 1045-1, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 1: Bemessung und KonstruktionDIN 1052, Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken Allgemeine Bemessungsregeln undBemessungsregeln fr den HochbauDIN 1053-1:1996-11, Mauerwerk Teil 1: Berechnung und AusfhrungDI

17、N 1054, Baugrund Sicherheitsnachweise im Erd- und GrundbauDIN 1055-1, Einwirkungen auf Tragwerke Teil 1: Wichten und Flchenlasten von Baustoffen, Bauteilen undLagerstoffenDIN 1055-3, Einwirkungen auf Tragwerke Teil 3: Eigen- und Nutzlasten fr HochbautenDIN 1055-4, Einwirkungen auf Tragwerke Teil 4:

18、WindlastenB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-045DIN 1055-5, Einwirkungen auf Tragwerke Teil 5: Schnee- und EislastenDIN 1055-100, Einwirkungen auf Tragwerke Teil 100: Grundlagen der Tragwerksplanung Sicherheits-konzept und BemessungsregelnDIN 1074, Hol

19、zbrckenDIN 1311-1, Schwingungen und schwingungsfhige Systeme Teil 1: Grundbegriffe, Einteilung DIN 4020, Geotechnische Untersuchungen fr bautechnische ZweckeDIN 4074-1, Sortierung von Holz nach der Tragfhigkeit Teil 1: NadelschnittholzDIN 4074-5, Sortierung von Holz nach der Tragfhigkeit Teil 5: Lau

20、bschnittholzDIN 18800, Stahlbauten; Bemessung und KonstruktionDIN 18800-1:1990-11, Stahlbauten; Bemessung und KonstruktionDIN 18801:1983-09, Stahlhochbau; Bemessung, Konstruktion, HerstellungDIN 45669-1, Messung von Schwingungsimmissionen Teil 1: Schwingungsmesser; Anforderungen,PrfungDIN 68800-1, H

21、olzschutz im Hochbau AllgemeinesDIN EN 10025, Warmgewalzte Erzeugnisse aus unlegierten Bausthlen; Technische Lieferbedingungen (ent-hlt nderung A1:1993); Deutsche Fassung EN 10025:1990DIN V ENV 1993-1-1, Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten; Teil 1-1: AllgemeineBemessungsregeln, Be

22、messungsregeln fr den Hochbau; Deutsche Fassung ENV 1993-1-1:1992DIN EN ISO 12944-1, Beschichtungsstoffe Korrosionsschutz von Stahlbauten durch Beschichtungs-systeme Teil 1: Allgemeine Einleitung (ISO 12944-1:1998); Deutsche Fassung EN ISO 12944-1:1998DASt 009:1998-09, Empfehlungen zur Wahl der Stah

23、lsorte fr geschweite StahlbautenBauregelliste A und B, Teil 1 und Teil 21)3 BegriffeFr die Anwendung dieser Norm gelten die folgenden Begriffe:3.1GlockenturmBauwerk, das durch schwingende Glocken beansprucht wird1) zu beziehen bei “Deutsches Informationszentrum fr technische Regeln (DITR)“B55EB1B3E1

24、4C22109E918E8EA43EDB30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-0463.2Nominalder aus dem Gesamtklang heraus hrbare Hauptton der Glocke3.3KlppelanschlagszahlAdie Anzahl der Klppelschlge je Minute im eingeschwungenen Zustand der Glocke3.4Glockenschwingfrequenzfes besteht zwischen Glockenschwi

25、ngfrequenz f und der Klppelanschlagszahl A die Beziehung120Af G3d Hz (1)3.5AnregungskreisfrequenzG57ergibt sich auss/1602AfGd7G70G3dGd7G3d (2)3.6Frequenz der harmonischen Glockenteilschwingungfidie Anzahl der Schwingungen je Sekunde der i-ten Teilschwingung, die sich bei der harmonischen Analyseder

26、periodischen, nicht harmonischen Glockenschwingung ergibt:fif Gd7G3diHz (3)mit den Teilschwingzahlen i = 1, 2, 3 .; nach DIN 1311-1 heien die Teilschwingungen auch Harmonische3.7Bauwerkseigenfrequenzfedie Anzahl der Bauwerkseigenschwingungen je Sekunde; entspricht bei geringer Dmpfung in guter Nhe-r

27、ung der Frequenz f0der ungedmpften EigenschwingungANMERKUNG Die Bauwerkseigenfrequenz wird in Hz angegeben.3.8Lutewinkelder maximale Wert des Ausschlagwinkels G6a(t) der Glocke im eingeschwungenen Zustand (siehe Bild 1)B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:200

28、5-047Bild 1 Benennungen3.9Glockendurchmesserdmaximaler Durchmesser der Glocke an der Schrfe3.10Formbeiwertc2s2smJsmcGd7G2bGd7G3d (4)Dabei ists der Abstand des Schwerpunktes der Glocke einschlielich Joch von der Drehachse;m die Masse der Glocke einschlielich Joch;Jsdas Massentrgheitsmoment der Glocke

29、 einschlielich Joch, bezogen auf die Schwerachse parallelzur Drehachse (siehe Bild 1).3.11Glockenerregerkrftedie aus harmonischen Anteilen in den Teilschwingfrequenzen zusammengesetzten, zeitlich vernderlichenGlockenlagerkrfte4 Einwirkungen, Lastannahmen4.1 Gelutetechnische DatenVon der Lieferfirma

30、der Luteanlage (Glockengieer) sind folgende technische Daten fr jede Glocke anzu-geben:Gbe Glockendaten: Nominal, Durchmesser, Gewicht und Ausfhrungsart (siehe Tabelle A.1);B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-048Gbe vorgesehene Jochausfhrung;Gbe Lutepar

31、ameter: vorgesehene Klppelanschlagszahl A und Lutewinkel G61;Gbe Gewicht der Glocken-Ausrstung (Joche, Klppel, Motoren, Antriebe).Bei vorhandenen Luteanlagen sind die vorgenannten Daten vor Ort zu messen bzw. zu erheben. Fr dieErmittlung der Glockendaten und Luteparameter darf, wenn keine genaueren

32、Angaben verfgbar sind, nhe-rungsweise Tabelle A.1 verwendet werden. Bei der Nummerierung der Glocken ist stets mit der Glocke mitdem tiefsten Nominal zu beginnen (n = 1) und in aufsteigender Nominalfolge zu zhlen.4.2 Eigenlasten, Verkehrslasten, WindlastenDie spezifischen Berechnungsgewichte zur Erm

33、ittlung der Eigenlasten sind DIN 1055-1 zu entnehmen, beihistorischen Bauwerken durch Einzeluntersuchungen zu ermitteln. Die Eigenlasten von Glocken, Glockenaus-rstung und Glockentragwerk sind nach Angabe der Lieferfirma (Glockengieerei, siehe 4.1) bzw. des pla-nenden Ingenieurs anzusetzen.Verkehrsl

34、asten sind nach DIN 1055-3 zu bercksichtigen. Fr den Glockenstubenboden und alle Podeste, aufdenen Glocken abgesetzt werden knnen, ist bei neuen Trmen mindestens mit einer gleichmig verteiltenVerkehrslast von p = 5 kN/m2zu rechnen. Montagelasten aus Glockentransport sind zu bercksichtigen.Windlasten

35、 sind nach DIN 1055-4 anzusetzen, Schneelasten nach DIN 1055-5.4.3 Lasten aus Glockenluten4.3.1 ErregerkrfteGlocken sind Krperpendel, die zusammen mit Glockenturm und mechanischer sowie elektrischer Ausrstungein gekoppeltes Schwingungssystem darstellen. Fr die Belange der Baudynamik drfen die Glocke

36、n nhe-rungsweise entkoppelt vom Turm betrachtet werden. Die zeitlich vernderlichen Glockenlagerkrfte wirkendann als Erregerkrfte auf den Glockenturm. Diese sind periodische Funktionen der Zeit, die aufgrund dergroen Lutewinkel neben der Grundschwingung auch Teilschwingungen hherer Ordnung enthalten.

37、Die aus der Schwingung der n-ten Glocke (n = 1, 2 . N) auf das Bauwerk einwirkende horizontale Erreger-kraft Hn(t) und vertikale Erregerkraft Vn(t) lassen sich wie folgt darstellen 1:.5,3,1),sin()()(nihninnnin Ge5Ge5G3dGd7Gd7Gd7Gd7G3dG3diiitGctHtH G62 (5).6,4,2),cos()()(nivninnninG3dGd7Gd7Gd7Gd7G3dG

38、3dGe5Ge5itGctVtViiG62 (6)Dabei istGndas Gewicht der n-ten Glocke einschlielich Joch;cnder Formbeiwert der n-ten Glocke einschlielich Joch nach Gleichung (4), siehe Tabelle A.1;hniG62die vom Lutewinkel G61 abhngige, bezogene Amplitude der horizontalen Erregerkraft (siehe Bild 2)der n-ten Glocke in de

39、r i-ten Teilschwingung;vniG62dievom Lutewinkel G61 abhngige, bezogene Amplitude der vertikalen Erregerkraft (siehe Bild 3) dern-ten Glocke in der i-ten Teilschwingung;G57ni die Erreger-Kreisfrequenz der n-ten Glocke in der i-ten Teilschwingung ( = i Gd7 G70 Gd7 An/ 60).B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB

40、30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-049Die Erregerkrfte wirken an den Glockenlagern auf das Glockentragwerk und ber dieses auf das Bauwerk.Bild 2 Bezogene Amplituden der horizontalen ErregerkrfteBild 3 Bezogene Amplituden der vertikalen ErregerkrfteB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F0

41、9CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-04104.3.2 LagerkrfteFr Nachweise, bei denen der dynamische Einfluss der Glockenschwingungen vernachlssigbar ist, darf vonden zeitlichen Maximalwerten der einzelnen Glockenlagerkrfte ausgegangen werden:max Hn= cnGd7 GnGd7 G6cmaxh(G61n) (7)max Vn= cn Gd

42、7 GnGd7 G6cmaxv(G61n) + Gn(8)zug Vn= cnGd7 GnGd7G6czugv(G61n) + Gn(9)Die vom Lutewinkel G61 abhngigen Grtwerte der bezogenen Lagerkrfte G6c knnen Bild 4 entnommen wer-den. Da die maximalen Lagerkrfte in horizontaler und vertikaler Richtung nicht gleichzeitig auftreten, sindzwei Flle zu unterscheiden

43、: max H mit zug V und max V (zug H = 0).Bild 4 Grtwerte der bezogenen horizontalen und vertikalen GlockenlagerkrfteB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CC7B7EF8DD9NormCD - Stand 2009-03 DIN 4178:2005-04114.3.3 Zusammenwirken mehrerer GlockenBesteht das Gelute aus N Glocken, so sind bei den Nachweisen (siehe Abschnitt 6) deren Auswirkungen zuberlagern. Ist Rneine beliebige Auswirkung (Schnittkraft, Spannung, Verformung) der n-ten Glocke, so giltGbe fr den Standsicherheitsnachweis und den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit:Rges= Ge5G3dNn 1GefRnGef (10)Gbe fr den