umwelt-online: Archivdatei - BinSchUO 2008 - Binnenschiffsuntersuchungsordnung - Anhang X

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Zur aktuellen Fassung

Dienstanweisung Nr. 1
Berechnungsgrundlagen für Hochseilanlagen der Gierfähren auf Wasserstraßen

zu Anhang X § 3.04

1 Anwendungsbereich

Die Berechnungsgrundlagen gelten für die Bemessung und Konstruktion der Hochseilanlagen der Gierfähren. Dies umfasst Gierseile und Gierketten, Rollenbatterien, Trag-(Fähr-) und Abspannseile, Maste einschließlich deren Gründung sowie die Verankerungsblöcke der Abspannseile.

2 Normative Verweisungen

Diese Richtlinie enthält durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diese Publikationen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert und nachstehend aufgeführt. Bei datierten Verweisungen gehören spätere Änderungen oder Überarbeitungen nur zu dieser Richtlinie, falls sie durch Änderung oder Überarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die jeweils aktuelle Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation.

3 Begriffe

3.1 Abspannseil

Seil zur Rückverankerung der Maste im Baugrund.

3.2 Anstellwinkel

Winkel zwischen Fährlängsachse und Strömung (Gierwinkel)

3.3 Gierseile

Seilverbindung zwischen Fähre und auf dem Tragseil laufender Rollenbatterie. Gierseile sind im Regelfall Seile, sie dürfen auch ganz oder teilweise aus kurzgliedrigen Rundstahlketten ("Gierketten") bestehen.

3.4 Gierseilwinkel

Winkel zwischen der Verbindung der Endpunkte des Gierseils und der Horizontalebene.

3.5 Hochseilanlage

Gesamte bauliche Anlage, bestehend aus Gierseilen- oder -ketten, Rollenbatterien, Tragseil, Abspannseile, Masten einschließlich deren Gründungen sowie der Verankerungsblöcke der Abspannseile.

3.6 Tragseil

Das die Wasserstraße kreuzende Seil, auf dem die Tragrollen laufen.

3.7 Verkehrsband

Für die Ermittlung der Einwirkungen aus Windkräften anzusetzendes Raumprofil der zu befördernden Fahrzeuge und Personen.

3.8 Rollenbatterie

Auf dem Tragseil laufender Wagen, bestehend aus zwei oder mehr Tragrollen.

4 Bautechnische Unterlagen

Bezüglich der Bautechnischen Unterlagen gelten die Regelungen der Fachnormen DIN 18800-1, DIN 1052, DIN 1045-1 und DIN 1054.

5 Werkstoffe

5.1 Werkstoffe für Seile und deren Endverankerungen

5.1.1 Drähte und Seile

Für Drähte von Seilen sind korrosionsgeschützte Drähte aus Stählen nach den Normen der Reihe DIN EN 10264 unter Berücksichtigung der Normen der Reihe DIN EN 12385 zu verwenden. Die maximale zulässige Nennzugfestigkeit der Drähte beträgt 1.770 N/mm².

5.1.2 Verankerung durch Pressklemmen

Für Pressklemmen gilt DIN EN 13411-3.

5.1.3 Verankerung durch Verguss

Für Vergussverankerungen gilt DIN EN 13411-4.

Für Verankerungsköpfe sind Gussteile aus Stahlguss G20Mn5 oder G26CrMo4 nach DIN EN 10293 oder G18NiMoCr36 nach SEW520 sowie Schmiedeteile aus Vergütungsstahl 34CrNiMo6+QT oder 42CrMo4+QT nach DIN EN 10083-3 zu verwenden. Bezüglich der inneren und äußeren Beschaffenheit von Verankerungsköpfen aus Stahlguss gelten die Anforderungen der DIN 18800-1.

5.1.4 Verankerung durch Drahtseilklemmen

Für Drahtseilklemmen gilt DIN EN 13411-5.

5.2 Werkstoffe für Ketten

Die Werkstoffe für Ketten sind DIN EN 818-3 (Güteklasse 4) oder DIN EN 14330 (Klasse 2) zu entnehmen.

5.3 Werkstoffe für Stahlkonstruktionen

Es gelten die Regelungen der DIN 18800-1 und der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3-6 für Erzeugnisse, Verbindungsmittel und Bauteile aus nichtrostenden Stählen des Deutschen Institutes für Bautechnik.

5.4 Werkstoffe für Holzkonstruktionen

Es gelten die Regelungen der DIN 1052.

5.5 Werkstoffe für Gründungen und Verankerungsblöcke

Es gelten die Regelungen der DIN 1045-1.

6 Lastannahmen

6.1 Ständige Einwirkungen

Die charakteristischen Werte der Eigenlasten des Tragwerks und von nichttragenden Teilen des Bauwerks sind aus den Wichten oder Flächenlasten der Baustoffe nach DIN 1055-1 zu ermitteln. Bezüglich der charakteristischen Werte der Eigenlasten der Seile ist DIN 18800-1:1990-11, Tabelle 10 und DIN EN 12385-10 zu beachten. Bezüglich der charakteristischen Werte der Eigenlasten der Ketten ist DIN 818-3:1999-07, Tabelle B.1 oder DIN 14330:2004-02, Tabelle 1 zu beachten.

6.2 Veränderliche Einwirkungen

6.2.1 Strömung

Der durch die Strömung auf eine im rechten Winkel getroffene, ruhende Fläche erzeugte charakteristische Wert des Strömungsdrucks beträgt:

mit

Die größte Strömungsgeschwindigkeit ist durch das zuständige Wasser- und Schifffahrtsamt festzulegen.

Für einen quer angeströmten quaderförmigen Schwimmkörper, der scharfkantig ist oder eine seitliche Kimm hat, ist der charakteristische Wert des Querwiderstandes W_P,k mit (2) zu berechnen:

mit

Gleichung (2) ist innerhalb folgender oberer und unterer Grenzen anwendbar:

mit:

Abbildung 6.1: Korrekturfaktor f_wβ

Der ermittelte Querwiderstand ist als stromparallele horizontale Kraftkomponente auf das Gierseil anzusetzen.

6.2.2 Windlasten auf Fähre und Verkehrsband

Für die Ermittlung der Einwirkungen aus Wind auf Fähre und Verkehrsband sind die in Abbildung 6.2 strichpunktiert angegebenen Begrenzungen des Verkehrsbandes zu berücksichtigen.

Abbildung 6.2: Verkehrsband

Fährgefäß

Verkehrsband für Fahrzeuge

Verkehrsband für Fahrzeuge

Der durch Wind auf eine im rechten Winkel getroffene, ruhende Fläche erzeugte charakteristische Wert des Winddrucks beträgt:

mit

In den Einwirkungskombinationen 1 und 2 darf mit einem reduzierten Staudruck von q = 0,2 kN/m² gerechnet werden, wenn sichergestellt ist, dass die Fähre nur bis zu einer Windstärke von 8 Beaufort (zur Orientierung: 64 km/h bis 74 km/h) betrieben wird.

Die stromparallelen Windkraftkomponenten, die die Hochseilanlage belasten, ergeben sich in Abhängigkeit vom Anstellwinkel βzu:

(5)

6.2.3 Windlasten auf Tragwerke und Seile

Bei der Ermittlung der Windlasten ist der Einfluss der vergrößerten Angriffsfläche infolge Eisansatz nach Abschnitt 6.2.5 zu berücksichtigen. Die Windlast ist in der für den Tragfähigkeitsnachweis ungünstigsten Angriffsrichtung anzusetzen.

Soweit keine genaue Ermittlung der Einwirkungen aus Wind nach DIN 1055-4 und DIN V ENV 1993-3-1 erfolgt, dürfen vereinfachend die nachfolgend aufgeführten Windlasten angesetzt werden:

mit

In den Einwirkungskombinationen 1 und 2 darf mit einem reduzierten Staudruck von q = 0,2 kN/m² gerechnet werden, wenn sichergestellt ist, dass die Fähre nur bis zu einer Windstärke von 8 Beaufort (zur Orientierung: 64 km/h bis 74 km/h) betrieben wird.

6.2.4 Temperatureinwirkungen

Als klimabedingte Temperatureinwirkungen, die durch die Änderung der Lufttemperatur der Umgebung und der Sonneneinstrahlung hervorgerufen werden, sind die folgenden Temperaturen als gleichmäßige Temperaturänderung gegenüber einer Aufstelltemperatur von 10° C anzusetzen:

Temperatureinwirkungen infolge betriebsbedingter Nutzung sind mit den vorgenannten Regelungen nicht abgedeckt.

6.2.5 Eislasten

Die charakteristischen Werte der Eislasten auf Tragwerk und Seile sind aus DIN 1055-5, Anhang a zu ermitteln.

6.3 Außergewöhnliche Einwirkungen

Die Untersuchungskommission kann die Berücksichtigung außergewöhnlicher Einwirkungen fordern.

7 Konstruktion und Ausführung

7.1 Allgemeines

Soweit im Folgenden keine anders lautenden Regelungen getroffen werden gelten hinsichtlich Konstruktion und Ausführung die Regelungen in DIN 18800-1, DIN 18800-7, DIN 1045-1, DIN 1052 und DIN 1054.

7.2 Seile

Als Tragseile (Fährseile) sind vollverschlossene Spiralseile zu verwenden, die über die ganze Länge zwischen den Abspannpunkten aus einem Stück bestehen. Für die Gierseile sind Rundlitzenseile zu verwenden.

Die Endverankerungen der Seile sind gelenkig auszubilden, um Zusatzbeanspruchungen an diesen Stellen zu vermeiden.

Für den Korrosionsschutz der Seile gilt DIN EN 12385-10, Abschnitt 5.3.2.

Für die verwendeten Seile muss eine Herstellererklärung einschließlich Prüfbericht gemäß DIN EN 12385-1 vorliegen.

7.3 Endverankerungen

7.3.1 Arten

Seile sind mit Vergussverankerungen, Kauschen und Klemmen oder anderen Verankerungen nach Abschnitt 7.3.4 anzuschließen.

7.3.2 Vergussverankerungen

Zum Nachweis der Eignung einer vergossenen Seilendverankerung ist ein Prüfbericht gemäß DIN EN 13411-4, Anhang C vorzulegen.

7.3.3 Kauschen und Klemmen

Wenn offene Spiralseile oder Rundlitzenseile mit Kauschen und Klemmen verankert werden sollen, müssen die Seile ausreichend biegsam sein. Es sind Kauschen nach DIN EN 13411-1 oder DIN 3091 zu verwenden. Das um die Kauschen gelegte Seilende muss durch Pressklemmen aus Aluminium-Knetlegierungen nach DIN EN 13411-3 oder Drahtseilklemmen nach DIN EN 13411-5 befestigt werden. Bei offenen Spiralseilen sind mindestens zwei Pressklemmen nach DIN EN 13411-3 anzuordnen, oder es ist die nach DIN EN 13411-5 erforderliche Anzahl der Klemmen um eins zu erhöhen. Zur Verankerung von vollverschlossenen Spiralseilen dürfen Kauschen und Klemmen nicht verwendet werden. Pressklemmen und Drahtseilklemmen dürfen für Gleichschlagseile nicht verwendet werden.

7.3.4 Andere Verankerungen

Der Nachweis der Verwendbarkeit anderer Verankerungen ist im Sinne der Landesbauordnungen zu führen.

7.4 Ketten

Es sind kurzgliedrige Rundstahlketten (Teilung 2,8 bis 3,0) der Güteklasse 4 nach DIN EN 818-3 oder der Klasse 2 nach DIN EN 14330 zu verwenden. Zum Nachweis der mechanischen Eigenschaften ist ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach DIN EN 10204 mit den in DIN EN 818-1 geforderten Angaben sowie der chemischen Zusammensetzung des Ausgangsmaterials vorzulegen.

7.5 Tragrollen

Die Tragrollen sind mit Rundrillen mit einem Verhältnis des Rundrillennennradius r_N zum Seilnenndurchmesser d_N von r_N/d_N = 0,53 und einem Öffnungswinkel von mindestens 45° auszubilden.

8 Beanspruchungen

Die Bemessungswerte der Einwirkungen sind für die in Tabelle 8.1 aufgeführten Bemessungssituationen für ständige und vorübergehende Bemessungssituationen nach DIN EN 1990:2002-10, Gleichung (6.10) ohne Ansatz einer Leiteinwirkung und für außergewöhnliche Bemessungssituationen nach DIN EN 1990:2002-10, Gleichung (6.11b) zu berechnen:

Tabelle 8.1: Teilsicherheitsbeiwerte γG und γQ sowie Kombinationsbeiwerte ψfür Tragsicherheitsnachweise (ausgenommen Betriebsfestigkeitsnachweise)

Die Kräfte aus Strömung und Wind auf Fähre und Verkehrsband sind für die Einwirkungskombination 1 mit einem Anstellwinkel β = 60° zu ermitteln. Ist im Betrieb mit einem größeren Anstellwinkel zu rechnen, so sind auch für diese Anstellwinkel rechnerische Nachweise zu führen. Die Kräfte aus dem Gierseil sind am Tragseil in Strommitte anzusetzen.

Anmerkung: Erfahrungsgemäß wird die Fahrgeschwindigkeit in den meisten Fällen bei einem Anstellwinkel von etwa β= 60° erreicht. Der wirksame Anstellwinkel ist wegen der Fahrgeschwindigkeit der Fähre geringer, was in der Berechnung nicht weiter zu berücksichtigen ist.

Die Kräfte aus Strömung und Wind auf Fähre und Verkehrsband sind für die Einwirkungskombination 2 mit einem Anstellwinkel β = 90° zu ermitteln. Die Kräfte aus dem Gierseil sind am Tragseil entsprechend der Position beim Startvorgang anzusetzen.

Führen Seildehnungen aus äußeren Einwirkungen zu einer Vergrößerung der Beanspruchung, so sind diese in der Berechnung zu berücksichtigen.

Anlage 1 enthält Angaben zur Ermittlung der Seilkräfte.

9 Beanspruchbarkeiten

9.1 Teilsicherheitsbeiwerte

Bezüglich der Teilsicherheitsbeiwerte γM der Widerstandsgrößen gelten die jeweiligen Fachnormen soweit im Folgenden keine abweichenden Angaben gemacht werden.

9.2 Charakteristische Werte der Beanspruchbarkeit für Seile und deren Endverankerungen

9.2.1 Drähte und Seile

Der charakteristische Wert der Bruchkraft Z_R,k darf nach Gleichung (7) ermittelt werden

mit

Typische Werte für die Mindestbruchkraft von vollverschlossenen Spiralseilen und Spirallitzenseilen werden als Anhaltswerte in DIN EN 12385-10 angegeben. Als Alternative besteht die Möglichkeit, solche Anhaltswerte mit

F_min = A_m ⋅ f_u,k⋅k_S

nach DIN 18800-1 zu ermitteln. Dies kann nur zu einer Abschätzung dienen und ersetzt nicht den Nachweis der Mindestbruchkraft F_min nach DIN EN 12385-1.

9.2.2 Verankerung durch Pressklemmen

Für die Verankerung mit Pressklemmen gilt k_e = 0,90.

9.2.3 Verankerung durch Verguss

Für die Stahlsorten dürfen als charakteristische Werte für die entsprechenden Wanddickenbereiche die unteren Grenzwerte der Streckgrenze und der Zugfestigkeit nach den jeweiligen Technischen Lieferbedingungen verwendet werden.

Für die Verankerung durch Verguss gilt k_e = 1,00.

9.2.4 Verankerung durch Drahtseilklemmen

Für die Verankerung mit Drahtseilklemmen gilt k_e = 0,90.

9.3 Werkstoffe für Ketten

Der charakteristische Wert der Bruchkraft BF für Ketten ist DIN EN 818-3 (Güteklasse 4) oder DIN EN 14330 (Klasse 2) zu entnehmen.

9.4 Werkstoffe für Stahlkonstruktionen

Die charakteristischen Werkstoffkennwerte sind DIN 18800-1 und der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3-6 zu entnehmen.

9.5 Werkstoffe für Holzkonstruktionen

Die charakteristischen Werkstoffkennwerte sind DIN 1052 zu entnehmen.

9.6 Werkstoffe für Gründungen und Verankerungsblöcke

Die charakteristischen Werkstoffkennwerte sind DIN 1045-1 zu entnehmen.

10 Nachweise

10.1 Gierseil

Es ist davon auszugehen, dass die Einwirkungen aus Strömung und Wind im ungünstigsten Fall von nur einem Gierseil aufzunehmen sind.

Es ist mit Bedingung (8) nachzuweisen, dass die vorhandene Zugkraft Z_G die Grenzzugkraft Z_R,d nicht überschreitet:

Die Grenzzugkraft darf nach Gleichung (9) ermittelt werden

mit

10.2 Gierketten

Es ist davon auszugehen, dass die Einwirkungen aus Strömung und Wind im ungünstigsten Fall von nur einem Gierkettenstrang aufzunehmen sind.

Es ist mit Bedingung (10) nachzuweisen, dass die vorhandene Zugkraft Z_G die Grenzzugkraft Z_R,d nicht überschreitet:

Die Grenzzugkraft darf nach Gleichung (11) ermittelt werden

mit

10.3 Tragseil

Es ist mit Bedingung (12) nachzuweisen, dass die vorhandene Zugkraft Z_T die Grenzzugkraft Z_R,d nicht überschreitet:

Die Grenzzugkraft darf nach Gleichung (13) ermittelt werden

mit

10.4 Abspannseile

Es ist mit Bedingung (14) nachzuweisen, dass die vorhandene Zugkraft Z_A die Grenzzugkraft Z_R,d nicht überschreitet:

Die Grenzzugkraft darf nach Gleichung (15) ermittelt werden

mit

10.5 Rollenbatterie und Tragrollen

Es ist davon auszugehen, dass die Einwirkungen aus Strömung und Wind im ungünstigsten Fall von nur einem Gierseil und einer Rollenbatterie aufzunehmen sind. Der Tragfähigkeitsnachweis der Rollenbatterie darf in Anlehnung an die Regelungen des Stahlbaus geführt werden.

Soweit kein genauerer Nachweis der Betriebsfestigkeit geführt wird, darf die Querbelastung der Tragseile durch eine gefütterte Tragrolle höchstens 1/25 der kleinsten Seilzugkraft betragen. Bei Tragrollen mit metallischer Rille soll die Rollenbelastung höchstens 15 kN betragen.

Anmerkung: Die Festlegung der maximalen Querbelastung basiert auf der Auswertung der statischen Berechnungen bestehender Gierseilfähren. Die Werte sind nicht auf andere Konstruktionen übertragbar.

10.6 Maste

Bezüglich der Beanspruchbarkeiten und Nachweise gelten die Normen der Reihe DIN 18800 oder DIN 1052.

10.7 Gründungen und Verankerungsblöcke

Bezüglich der Beanspruchbarkeiten gilt DIN 1054. Es sind mindestens die folgenden Nachweise erforderlich:

• Abheben
• Sicherheit gegen Kippen
• Grundbruchsicherheit
• Gleitsicherheit
• Sicherheit gegen Bauteilversagen (Bemessung des Gründungs- und Verankerungskörpers)

Der Auftrieb für alle im Wasser eingetauchten Konstruktionen ist zu berücksichtigen. In Überschwemmungsgebieten ist mit vollem Auftrieb zu rechnen. Erddruck und Erdwiderstand sind nach DIN 4085 zu berechnen.

11 Herstellung und Errichtung

Bezüglich der Herstellung und Errichtung der Hochseilanlagen gelten die Regelungen der jeweiligen Landesbauordnungen.

.

1 Vorbemerkungen

Diese Anlage dient der Berechnung von räumlichen Seiltragwerken unter Einwirkung von Eigenlast, Wind und wandernden Einzellasten aus Zug am Gierseil. In dieser Anlage ist unter Ansatz vereinfachender Annahme eine Möglichkeit für eine Handrechnung bei Angriff einer Einzellast in Fährseilmitte aufgezeigt. Weitere einer Handrechnung zugängliche Berechnungsverfahren können z.B. [1] entnommen werden.

2 Gierseil

Bei einem straff gespannten Gierseil ergibt sich die Seilkraft Z_G am oberen Ende des Gierseils zu

(A.1)

mit

und

mit

Abbildung A.2.1 zeigt die Geometrie des Gierseils sowie die angreifenden Kräfte.

Abbildung A.2.1: Geometrie und Kräfte des Gierseils

Zur Ermittlung der Komponenten Z_G,H und Z_G,V kann in erster Näherung davon ausgegangen werden, dass die Tragseilebene ebenfalls unter dem Winkel αgegen die Horizontal geneigt ist.

3 Tragseil

3.1 Geometrie

Für ein flach zwischen zwei gleich hoch liegenden Aufhängepunkten gespanntes Seil (l > f) kann mit guter Näherung die Parabel

(A.3)

angenommen werden (Abbildung A.3.1). Für die Seillänge l kann bei einem flach gespannten Seil in guter Näherung

(A.4)

angenommen werden.

Abbildung A.3.1: Tragseilgeometrie

3.2 Seilkräfte

3.2.1 Ermittlung der Kräfte

Die aus Eigenlast, Windlast und Gierseilkraft im Tragseil wirkenden Seilkräfte werden jeweils mit ihren Komponenten Z_T,V, Z_T,H und Z_T,N ermittelt und überlagert. Die einzelnen Komponenten der Seilkräfte des Tragseils sind wie folgt definiert

Es wird vereinfacht davon ausgegangen, dass sich der Durchhang sowie dessen Vergrößerung infolge Seildehnung linear addieren.

3.2.2 Eigenlast

Die Komponenten der Seilkraft Z_T,g infolge der Eigenlast g_T ergeben sich wie folgt

und mit Berücksichtigung der Seildehnung

(A.8)

Die maximale Seilkraft beträgt

	(A.9)
	(A.10)

3.2.3 Windlast

Die Komponenten der Seilkraft Z_T,w infolge der Windlast w_T ergeben sich wie folgt

ZT,w,V = 0	(A.11)
	(A.12)
	(A.13)

Mit Berücksichtigung der Seildehnung erhält man

(A.14)

Die Seilkraft beträgt

(A.15)

oder

(A.16)

3.2.4 Gierseilkraft

Die Komponenten der Seilkraft Z_T,G infolge der Gierseilkraft Z_G ergeben sich wie folgt

und der Seilkraft

(A.20)

oder bei Berücksichtigung der Seildehnung

(A.21)

3.2.5 Resultierende Seilkraft Z_T

Die Komponenten der resultierenden Seilkraft Z_T ergeben sich aus der Summe der Komponenten der zuvor angegebenen Teilkräfte (Abbildung A.3.2):

Die maximale Seilkraft erhält man aus

Abbildung A.3.2: Tragseilkräfte im Raum

3.3 Seildehnung

Da sowohl Wind als auch Eigengewicht nicht als Einzellast sondern über die ganze Länge des Tragseil angreifen, wird davon ausgegangen, daß eine Seildehnung nur durch die Kraft aus dem Gierseil hervorgerufen wird. Infolge der im Seil wirkenden Seilkraft Z_G entsteht eine Seildehnung Δl_T

mit

Abbildung A.3.3: Seildehnung

Für die Seillänge (Abbildung A.3.3) kann bei einem flach gespannten Seil in guter Näherung zu

(A.27)

mit

angenommen werden.

Infolge des vergrößerten Seildurchhangs in der Seilebene

werden die geometrischen und statischen Verhältnisse verändert. Die Seilkraft mit Seildehnung wird über den Korrekturfaktor

mit

erfasst.

Abbildung A.3.4: Kräftegleichgewicht für das Tragseil mit und ohne Seildehnung bei angreifender Seilkraft Z_G

Nach Abbildung A.3.4 erhält man den Korrekturfaktor über

Der Korrekturfaktor z ergibt sich zu

(A.31)

Die Gleichung kann für eine iterative Berechnung des Korrekturfaktors ζund mit Hilfe der Näherung Z_T zur Berechnung von

verwendet werden.

Bemerkenswert ist, dass bei gleichbleibendem Winkel τ₁ der Fehler völlig unabhängig von der Fährseillänge und vom Mastabstand ist. Interessiert man sich für die Auswirkung des Mastabstandes auf den Fehler, so kann man auch folgende umgeschriebene Formel verwenden:

(A.33)

Seildehnungen infolge Temperaturänderungen und deren Einfluß auf die Kräfte im Tragseil sind gesondert zu erfassen.

4 Abspannseile

In der Regel werden die Masten durch Abspannseile quer zur Strömungsrichtung und parallel zur Strömungsrichtung abgefangen. Für die Bemessung der Abspannseile anzusetzenden Einwirkungen ergeben sich aus den Kräften Z_T,H und Z_T,N des Tragseils sowie aus Wind. Seillängenänderungen infolge Temperaturänderung sind bei der Ermittlung der maßgebenden Seilkräfte zu berücksichtigen.

Die Komponente Z_T,V aus dem Tragseil sowie Eigengewicht werden als Normalkräfte über den Mast abgetragen.

5 Schrifttum

[1] Petersen, Ch.: Stahlbau: Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten, Braunschweig 1993

.

1 Vorbemerkungen

Der Querwiderstandsbeiwert c_Wq

ist das Produkt aus dem Querwiderstandsbeiwert bei aufrechter Ruhelage c_Wq0 und Korrekturfaktoren für Flachwasser, Anströmgeschwindigkeit und der Querneigung nach Oberstrom.

2 Geometrie des Schwimmkörpers

Von einem Quader mit den Abmessungen

abweichende Schwimmkörper dürfen mit einem Ersatzkörper mit den Abmessungen

mit

der Berechnung zugänglich gemacht werden.

3 Querwiderstandsbeiwert bei aufrechter Ruhelage

Der Querwiderstandsbeiwert c_Wq0 bei aufrechter Ruhelage ist Abbildung B.3.1 zu entnehmen.

Abbildung B.3.1: Querwiderstandsbeiwert bei aufrechter Ruhelage

4 Korrekturfaktoren

4.1 Korrekturfaktor für Flachwasser

Der Korrekturfaktor f_Wh für Flachwasser mit der Wassertiefe h ist Abbildung B.4.1 zu entnehmen.

Abbildung B.4.1: Korrekturfaktor für Flachwasser

4.2 Korrekturfaktor für die Anströmgeschwindigkeit

Der Korrekturfaktor f_Wv für die Anströmgeschwindigkeit ist Abbildung B.4.2 zu entnehmen.

Der Einfluss der Anströmgeschwindigkeit wird dabei über die Froudezahl F_B

(B.5)

mit

erfasst.

Abbildung B.4.2: Korrekturfaktor für die Anströmgeschwindigkeit

4.3 Korrekturfaktor für die Querneigung nach Oberstrom

Der Korrekturfaktor f_WΦ3 für die Querneigung nach Oberstrom ist Abbildung B.4.4 zu entnehmen. Der Korrekturfaktor ist mit einem Querneigungswinkel nach Abbildung B.4.3 von Φ₃ = 5° zu ermitteln.

Anmerkung: Nach Anhang X § 3.02, darf die Querneigung einen Querneigungswinkel von Φ₃ = 5° nicht überschreiten.

Abbildung B.4.3: Definition des Querneigungswinkels Φ₃

Abbildung B.4.4: Korrekturfaktor für die Querneigung nach Oberstrom

Dienstanweisung Nr. 2
Berechnungsgrundlagen für Gierfähren, die nicht an einer Hochseilanlage befestigt sind sowie für Querseilfähren
(Kahnseilfähren, Seilfähren und Kettenfähren)
zu Anhang X § 3.04

1. Gierfähren

1.1 Zur Seilausrüstung von Gierfähren gehören die Verankerung der Gierseile im Strom oder an Land, Ankerketten, Verbindungsketten, Gierseile, Verbindungsglieder, wie Schäkel und Ringe sowie Winden, Umlenkblöcke und Befestigungsteile an der Fähre.

1.2 Bei Gierfähren ist der Durchmesser der Gier- und Scherenseile und die Dicke der Verbindungsketten entsprechend der auftretenden Belastung unter Berücksichtigung einer dreifachen Sicherheit gegenüber der Mindestbruchkraft bei Seilen und Ketten zu ermitteln.

Die an den Seilen und Ketten (für die Schere je Seil) wirkende Kraft F ist nach folgender Formel zu berechnen:

wobei:

1.3 Verbindungsglieder wie Schäkel und Ringe dürfen keine geringere Bruchkraft aufweisen als die zu verbindenden Teile.

Winden, Umlenkblöcke und Befestigungsteile am Fährkörper müssen entsprechend der Kraft F ausgelegt sein.

1.4 Die Mindesthaltekraft der Verankerung der Gierseile oder Ankerketten im Strom oder an Land ist mit

anzusetzen.

Anschlussteile an den Anker wie Ankerkette, Schäkel und Ringe, die nicht ständig besichtigt werden können, sind mit einer fünffachen Sicherheit gegenüber der Mindestbruchkraft auszulegen.

2. Querseilfähren (Kahnseilfähren, Seilfähren und Kettenfähren)

2.1 Zur Seilausrüstung von Querseilfähren gehören die Verankerung der Querseile an Land, Winden zum Spannen der Seile, Querseile, Verbindungsglieder, wie Schäkel und Ringe sowie Führungselemente an der Fähre.

2.2 Der Durchmesser der Führungsseile bei Querseilfähren ist nach folgender Formel zu berechnen:

wobei

ist.

Der Durchmesser der Führungsseile darf jedoch nicht kleiner als 10 mm sein und braucht 24 mm nicht zu überschreiten.

2.3 Anschlussteile und Verbindungsglieder wie Ketten und Schäkel müssen entsprechend dem Durchmesser und der Mindestbruchkraft des Seiles ausgelegt sein.

2.4 Die Verankerung an Land muss entsprechend den örtlichen Gegebenheiten ausgelegt sein und so gesichert sein, dass sie nicht von unbefugten gelöst werden kann.

3. Seile und Ketten

Als Seile sind nur Drahtseile mit einer Nennfestigkeit von mindestens 1.570 N/mm² zulässig. Die Mindestbruchkraft darf 45 kN nicht unterschreiten.

Für Ketten gelten die Angaben sinngemäß.

Muster Nr. 1 ^{12a 14}
Muster des Abnahmeprotokolls für die Prüfung der Seil- und Kettenanlagen von seil- und kettengebundenen Fähren zu Anhang X § 3.05

1. Seile und Seilendbefestigungen

* Bezeichnung von Seilen:

• Hochseilanlagen: Fährseil (= Hochseil), Gierseil (= Brittelseil), Abspannseil
• Querseilanlagen: Führungsseil (= Querseil), Zugseil
• Gierseilanlagen: Gierseil, Scherenseil, Mittelseil

Bemerkungen (Bedingungen und Auflagen)
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__________________________________________________________________________________________
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__________________________________________________________________________________________

Mängelbehebung bis zum: ............................................ Sichtvermerk Sachverständiger: ...........................................

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2. Ketten und Kettenendbefestigungen

*) Bezeichnung von Ketten:

• Kettenfähren: Querketten,
• Gierseilanlagen: Verbindungsketten, Ankerketten (= Halteketten)

Bemerkungen (Bedingungen und Auflagen)
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Mängelbehebung bis zum: ............................ Sichtvermerk Sachverständiger: ...................................

3. Abspannmasten

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Bemerkungen (Bedingungen und Auflagen)
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Mängelbehebung bis zum: ................................ Sichtvermerk Sachverständiger: .................................

4. Verankerungen

* Arten von Verankerungen: Anker im Strom, Anker an Land, Ring an Land

Bemerkungen (Bedingungen und Auflagen)
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Mängelbehebung bis zum: ........................... Sichtvermerk Sachverständiger: ...................................

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Skizzen und deren Beschreibungen

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" Auszug aus Anhang X der Binnenschiffsuntersuchungsordnung

§ 3.01 - Begriffsbestimmungen

Abweichend von § 1.01 gelten für dieses Kapitel folgende Begriffsbestimmungen:

6. "Ablegereife" der Zustand, bei dessen Erreichen das Seil oder die Kette außer Betrieb genommen werden muss, insbesondere wegen Verschleiß, Längung, Risse, Korrosion oder Brüchen.

§ 3.04 - Berechnung, Konstruktion und technische Zulassung der Seil- und Kettenanlagen

1. Seil- und Kettenanlagen von seil- und kettengebundenen Fähren umfassen im Wesentlichen Seile und Ketten einschließlich der zugehörigen Abspannmasten und Verankerungen.

2. Seil- und Kettenanlagen müssen in allen Teilen für den Fährbetrieb geeignet und nach den Regeln der Technik ausgeführt und gebaut sein.

3. Der Antragsteller hat den Nachweis der ausreichenden Festigkeitsbestimmung für Seil- und Kettenanlagen durch eine Berechnung zu erbringen. Die Berechnung und Konstruktion der Seile und Ketten wird in Verwaltungsvorschriften zu diesem Anhang geregelt.

§ 3.05 - Prüfung

Seil- und Kettenanlagen sind

1. vor der ersten Inbetriebnahme,
2. vor der Wiederinbetriebnahme nach einer wesentlichen Änderung oder Instandsetzung und
3. bei jeder Erneuerung der Bescheinigung nach § 3.07

von einem Sachverständigen daraufhin zu prüfen, ob die Anlage den Anforderungen dieses Kapitels entspricht. Über die Prüfung ist ein vom Sachverständigen unterzeichnetes Abnahmeprotokoll nach Muster 1 dieses Anhangs auszustellen, aus dem das Datum der Prüfung und die Gültigkeitsdauer ersichtlich sind. Eine Kopie hiervon ist der Untersuchungskommission vom Sachverständigen vorzulegen.

§ 3.06 - Prüfbedingungen

Die Anlage ist wie folgt zu prüfen:

1. Trag-, Fahr- und Führungsseile sind auf ihren inneren und äußeren Zustand zu prüfen. Die Untersuchung hat sich auf die Feststellung von Drahtbrüchen, Korrosion, Verschleiß, Lockerung von Drähten, anderen Veränderungen des Seilgefüges und auf Beschädigungen zu erstrecken. Zur Beurteilung der Ablegereife sind die Regeln der Technik anzuwenden.
2. Das Tragseil ist in Zeitabständen von maximal zehn Jahren nach Herstellung von einer amtlich anerkannten Stelle mittels zerstörungsfreier (magnetinduktiver) Seilprüfung zu prüfen. Die Ergebnisse sind in einem Bericht zu dokumentieren.
3. Die Prüfung der Zug-, Spann- und Abspannseile beinhaltet äußerlich feststellbare Drahtbrüche und die Abnutzung der Drähte innerhalb eines Seilstückes. Zur Beurteilung der Ablegereife sind die Regeln der Technik anzuwenden.
4. Die Seilendbefestigungen werden daraufhin geprüft, ob ihre Ausführung den Regeln der Technik entspricht.
5. Ketten werden im Hinblick auf Verschleiß, Längung und Teilungsvergrößerung geprüft. Die Ablegereife wird entsprechend der DIN 685 Teil 5, Ausgabe November 1981, beurteilt.
6. Abspannmasten werden auf Verformung, Beschädigungen, Korrosion (bei Hohlprofilen auch innere Korrosion), ordnungsgemäße Verbindung von Tragseil und Mast und ordnungsgemäßen Übergang vom Mast zum Fundament hin geprüft.
7. Die Verankerung wird auf Verformung und Beschädigungen sowie auf Korrosion an den Befestigungselementen und im Bereich des Übergangs zum Fundament hin geprüft.
8. Bei Hochseilanlagen ist für eine Sichtkontrolle von Mast zu Mast an beiden Masten je eine Markierung anzubringen, die als Kontrollpunkt dient um den Durchhang des Tragseils zu kontrollieren und erforderlichenfalls insbesondere nach größeren Temperaturveränderungen auf das im Fährzeugnis festgelegte Maß zu korrigieren.

§ 3.07 - Bescheinigung

1. Die Übereinstimmung jeder Seil- und Kettenanlage mit den Anforderungen dieses Kapitels ist im Fährzeugnis zu bescheinigen.

2. Diese Bescheinigung wird im Anschluss an die Prüfung nach § 3.05 von der Untersuchungskommission ausgestellt.

3. Die Gültigkeitsdauer der Bescheinigung beträgt höchstens fünf Jahre. Einer Erneuerung muss eine neue Prüfung nach § 3.05 vorausgehen. Ausnahmsweise kann die Untersuchungskommission auf begründeten Antrag des Eigners oder seines Bevollmächtigten die Gültigkeit der Bescheinigung um höchstens drei Monate verlängern, ohne dass eine Prüfung nach § 3.05 vorausgehen muss. Diese Verlängerung ist im Fährzeugnis einzutragen.

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Muster Nr. 2 ^{12a 16a}
Muster des Abnahmeprotokolls für kleine Fahrgastschiffe (Zeesboote und Taxiboote) zur Beförderung von maximal zwölf Fahrgästen
zu Anhang X § 10.02 Buchstabe b

Abmessungen / Schiffskörper

Maschinenanlage

Steuereinrichtung

Lenzeinrichtung

Ankereinrichtung

Sonstige Einrichtung und Ausrüstung

Zusätzliche Ausrüstung für Zone 2

Betriebsform und Besatzung

Sonstiges

Hinweis: Die im Protokoll vorangestellten Nummern entsprechen den entsprechenden Nummern des Gemeinschaftszeugnisses für Binnenschiffe.

Folgende Anlagen sind zur Einsicht diesem Antrag beigefügt

• Urkunde über die Zuteilung der einheitlichen europäischen Schiffsnummer *,
• Attest über die Voruntersuchung *,
• Plan der elektrischen Anlagen und Steuerungen *,
• Pläne und Berechnungsunterlagen *,
• EG-Baumusterprüfbescheinigung *,
• Konformitätserklärung gem. RL 94/25/EG *
• Konformitätserklärung gem. RL 2003/44/EG *
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Ich habe das Fahrzeug als Sachverständiger untersucht und bestätige mit diesem Protokoll, dass das gesamte Fahrzeug, einschließlich seiner Einrichtung und Ausrüstung, sich in einem funktionstüchtigen Zustand befindet, keine Mängel aufweist und folgenden Vorschriften entspricht:

• Verordnung über Sportboote und Wassermotorräder
• den in der Konformitätserklärung aufgeführten harmonisierten Normen, sowie *
• den Sondervorschriften für Zeesboote nach Anhang X Kapitel 8 *
• den Sondervorschriften für Taxiboote nach Anhang X Kapitel 9 *
• ...................................................................................
• ...................................................................................
• den sich aus den Sondervorschriften ergebenden Vorschriften der Binnenschiffsuntersuchungsordnung (*)

Gültigkeit des vorhergehenden Protokolls bis zum: ................................................

Tag der Untersuchung: ...............................................

Gültigkeit meines Protokolls bis zum (max. 5 Jahre): .................................................

*) Nichtzutreffendes streichen.

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