Hallo Statikkenner,
folgende Aufgabe liegt vor mir: In meinem Garten befindet sich ein Teich. Um diesen herum soll auf eine Umrandung ein Holzrahmen aus Lärchenholz gesetzt werden, um daraus insgesamt einen Hochteich zu bauen. Natürlich wird der Rahmen innen mit Teichfolie verkleidet 
).
Der Rahmen hat folgende Grundmaße: Länge 7 m, Breite 3,5m, Höhe 0,6m. Die 60cm sind auch die maximale Wassersäule über dem Erdboden.
Welche Stärke müssten die Holzbalken haben bei voller Länge ( 7m )? Welche bei der kürzeren ( 3.5 m )?
Welche Verbindungsmöglichkeiten gibt es bei Verwendung kürzerer Balken, z.B. 2x3.5m statt der 7m? Was bedeuted es für die Dimensionierung der Balken, bei halber Länge außen eine senkrechte Strebe oder einen Winkel zu setzen und diese im Erdboden zu verankern? Kann man dann die Werte von 3.5m Wandlänge nehmen?
Die Formeln für die Berechnung habe ich gefunden und auch schon angewandt. Nach meiner Berechnung reichen 9x9 Balken bei 7m Länge und 10-facher Sicherheit nicht aus ( muss das überhaupt sein, oder gilt das nur für Dächer ). Aber es ist einfach zu lange her mit der Rechnerei und ich will sicher gehen, in dem ich Fachleute bitte.
Gruß
Klaus
Hallo Hansfranz,
der unterste Balken, nehmen wir ihn mal 10 cm breit an, erhält aus Wasserdruck eine Linienlast von 0,55 kN/m.
Das ergibt für einen Einfeldträger von 3,5 m Länge ein Biegemoment von 0,84 kNm und für einen von 7 m Länge von 3,37 kNm.
Mit Nadelholz der Sortierklasse 10 und mit den vorgeschriebenen rechnerischen Sicherheiten brauchst Du bei 3,5 m Spannweite eine statische Balkenhöhe von 10 cm (also Querschnitt 10 x 10) und bei 7,0 m eine von 20 cm (also Querschnitt 10 x 20, liegend!).
Natürlich kann man auf Sicherheitsbeiwerte verzichten, weil es ja nicht unbedingt lebensgefährlich ist, wenn der Teich „platzt“, sondern „nur“ extrem teuer werden kann, wenn die 15 Kubikmeter Suppe z.B. dem Nachbarn durchs Kellerfenster laufen. Dann würden die Balken zwar geringfügig dünner. Jedenfalls dürfte aber klar sein, dass von einem Stoßen der Balken auf 7 m Länge bei den dann auftretenden, an Dachsparren erinnernden Dimensionen nicht so viel zu halten ist (bzw. ein Laie mit der fachgerechten Ausführung überfordert ist).
Und auch die Auflager an den Trägerenden müssen schon bei 3,5 m Spannweite jeweils eine Kraft aufnehmen, die dem Gewicht von mehr als 300 kg entspricht (und das ohne Sicherheitsbeiwerte). Ob das in der für Wasserbehälter erforderlichen verformungsarmen Weise mit Holzpflöcken oder Winkeln zu machen ist, weiß ich ohne Kenntnis des Bodens nicht.
Gruß
smalbop
Holzrahmen berechnen, weitere Fragen
Hallo smalbop,
danke für die ausführliche Antwort. Ich hatte die heute Gelegenheit, mit einem Zimmermann darüber zu sprechen. Der gab überschlägig, ohne Berechnungen auszuführen, die Empfehlungen bei Lärche 10x10 und 10x17 zu wählen. Ich denke 10x20 ist die sichere Wahl - auch wenn hier keiner einen Keller hat und sich ca. 10m entfernt ein vernüntfiger Graben befindet.
Jetzt haben sich weitere Fragen ergeben:
Zur Konstruktion: ich hatte vor, an den Ecken des Rahmens und in der
Hälfte der 7m ein 100er KG Rohr, 50cm lang, in den Boden einzugraben und mit Beton zu füllen. Dabei will ich je eine Gewindestange M12 mit eingießen. Die Balken werden entsprechend gebohrt, darüber geschoben und miteinander verschraubt. Da der Wasserdruck zum Boden hin zunimmt, sollte das ausreichen. Wir haben hier lehmigen Boden.
Ein Problem habe ich noch mit den Ecken. Wenn ich dort die Balken auf Stoß setzen will, wird nur einer ( der längere ) von der Gewindestange gehalten. Deshalb wollte ich Winkel oder Verbinder verarbeiten. Kann man davon ausgehen, dass der zur Breite des Balkens passende Winkel/Verbinder auch die entstehende Kraft aufnehmen kann? Sollte der Winkel/Verbinder innen oder außen sitzen?
Hallo Hansfranz,
Jetzt haben sich weitere Fragen ergeben:
Zur Konstruktion: ich hatte vor, an den Ecken des Rahmens und
in der
Hälfte der 7m ein 100er KG Rohr, 50cm lang, in den Boden
einzugraben und mit Beton zu füllen. Dabei will ich je eine
Gewindestange M12 mit eingießen. Die Balken werden
entsprechend gebohrt, darüber geschoben und miteinander
verschraubt. Da der Wasserdruck zum Boden hin zunimmt, sollte
das ausreichen. Wir haben hier lehmigen Boden.
Der Boden ist nur im ungelockerten Zustand nicht das Thema, da er höchst penibel wieder verdichtet werden muss, um keine unzuträglichen Verformungen zu erlauben. Am besten kein KG-Rohr einstellen, sondern nur Loch graben und dieses komplett ausbetonieren! Und die M12-Stange allein ist nicht biegesteif genug, die 0,3 kN x 0,2 m = 0,06 kNm Biegemoment aufzunehmen. Und als Zugglied eines (quer zur Beanspruchungsrichtung gestapelten) Biegebalkens würde sie auch nur tragen, wenn der Betonklotz darunter entsprechend schwer wäre, und außerdem habe ich meine Zweifel, ob das Druckglied funktioniert, das ja dann nur aus wenigen cm Nadelholz „quer zur Faser besteht“. Und dazwischen auf 3,5 m Länge nichts?! Reichlich kippelig. Mit 10 x 20 cm und der M12-Bohrung mehr Richtung Wasser mag es gerade so angehen.
Ein Problem habe ich noch mit den Ecken. Wenn ich dort die
Balken auf Stoß setzen will, wird nur einer ( der längere )
von der Gewindestange gehalten. Deshalb wollte ich Winkel oder
Verbinder verarbeiten. Kann man davon ausgehen, dass der zur
Breite des Balkens passende Winkel/Verbinder auch die
entstehende Kraft aufnehmen kann? Sollte der Winkel/Verbinder
innen oder außen sitzen?
Kann man so nicht sagen, wenn man nicht weiß, was für Verbinder Du meinst. Ich würde die Bohlen in der Ecke überblatten und beiderseits der Ecke in 20 cm Abstand zwei weitere Löcher bohren und da auch noch zwei 60 cm lange M12 durchstecken als Bolzen. Die Ecken sind hier weniger das Problem als die langen Seiten.
Gruß
smalbop