Anlage 1 Berechnungsgrundlagen für Hochseilanlagen der Gierfähren auf Wasserstraßen zu Anhang II § 3.04

Digitale Gesetze

Anlage 1 Berechnungsgrundlagen für Hochseilanlagen der Gierfähren auf Wasserstraßen zu Anhang II § 3.04 - Digitale Gesetze

2	Normative Verweisungen
	Für die in dieser Anlage aufgeführten Normen gilt das hier jeweils genannte Ausgabedatum:
	DIN EN 818-1:2008-12	Kurzgliedrige Rundstahlketten für Hebezwecke – Sicherheit – Teil 1:Allgemeine Abnahmebedingungen
	DIN EN 818-3:2008-12	Kurzgliedrige Rundstahlketten für Hebezwecke – Sicherheit – Teil 3: Mitteltolerierte Rundstahlketten für Anschlagketten; Güteklasse 4
	DIN 1054:2010-12	Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau – Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1
	DIN EN 1090-2:2011-10	Ausführung von Stahltragwerken und Aluminiumtragwerken – Teil 2: Technische Regeln für die Ausführung von Stahltragwerken
	DIN EN 1990:2010-12	Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung
	DIN EN 1990/NA:2010-12	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung
	DIN EN 1991-1-1:2010-12	Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke – Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau
	DIN EN 1991-1-1/NA:2010-12	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke – Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau
	DIN EN 1991-1-3:2010-12	Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen, Schneelasten
	DIN EN 1991-1-3/NA:2010-12	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-3: Allgemeine Einwirkungen – Schneelasten
	DIN EN 1991-1-4:2010-12	Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen – Windlasten
	DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen – Windlasten
	DIN EN 1992-1-1:2011-01	Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
	DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
	DIN EN 1993-1-1:2010-12	Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
	DIN EN 1993-1-1/NA:2017-09	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau
	DIN EN 1993-1-8:2010-12	Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen
	DIN EN 1993-1-8/NA:2010-12	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen
	DIN EN 1993-1-11:2010-12	Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl
	DIN EN 1993-1-11/NA:2010-12	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl
	DIN EN 1993-3-1:2010-12	Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 3-1: Türme, Maste und Schornsteine – Türme und Maste
	DIN EN 1993-3-1/NA:2015-11	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 3-1: Türme, Maste und Schornsteine – Türme und Maste
	DIN EN 1995-1-1:2010-12	Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau
	DIN EN 1997-1:2014-03	Eurocode 7 – Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln
	DIN EN 1997-1/NA:2010-10	Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln
	DIN 3091:1988-12	Kauschen; Vollkauschen für Drahtseile
	DIN 4085:2017-08	Baugrund – Berechnung des Erddrucks
	DIN EN 10083-1:2006-10	Vergütungsstähle – Teil 1: Allgemeine technische Lieferbedingungen
	DIN EN 10083-3:2007-01	Vergütungsstähle – Teil 3: Technische Lieferbedingungen für legierte Stähle
	DIN EN 10204:2005-01	Metallische Erzeugnisse – Arten von Prüfbescheinigungen
	DIN EN 10264-1:2012-03	Stahldraht und Drahterzeugnisse – Stahldraht für Seile – Teil 1: Allgemeine Anforderungen
	DIN EN 10264-2:2012-03	Stahldraht und Drahterzeugnisse – Stahldraht für Seile – Teil 2: Kaltgezogener Draht aus unlegiertem Stahl für Seile für allgemeine Verwendungszwecke
	DIN EN 10264-3:2012-03	Stahldraht und Drahterzeugnisse – Stahldraht für Seile – Teil 3: Runder und profilierter Draht aus unlegiertem Stahl für hohe Beanspruchungen
	DIN EN 10293:2015-04	Stahlguss für allgemeine Anwendungen
	DIN EN 12385-1:2009-01	Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 1: Allgemeine Anforderungen
	DIN EN 12385-2:2008-06 + A1:2009-01	Stahldrahtseile – Sicherheit – Teil 2: Begriffe, Bezeichnung und Klassifizierung
	DIN EN 12385-3:2008-06 + A1:2009-01	Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 3: Informationen für Gebrauch und Instandhaltung
	DIN EN 12385-4:2008-06 + A1:2009-01	Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 4: Litzenseile für allgemeine Hebezwecke
	DIN EN 12385-8:2003-03	Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 8: Zug- und Zug-Trag-Litzenseile für Seilbahnen zum Transport von Personen
	DIN EN 12385-9:2003-03	Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 9: Verschlossene Spiraltragseile für Seilbahnen zum Transport von Personen
	DIN EN 12385-10:2008-07 + A1:2009-01	Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 10: Spiralseile für den allgemeinen Baubereich
	DIN EN 13411-1:2009-02	Endverbindungen für Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 1: Kauschen für Anschlagseile aus Drahtseilen
	DIN EN 13411-2:2009-02	Endverbindungen für Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 2: Spleißen von Seilschlaufen für Anschlagseile
	DIN EN 13411-3:2011-04	Endverbindungen für Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 3: Pressklemmen und Verpressen
	DIN EN 13411-4:2011-06	Endverbindungen für Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 4: Vergießen mit Metall oder Kunstharz
	DIN EN 13411-5:2009-02	Endverbindungen für Drahtseile aus Stahldraht – Sicherheit – Teil 5: Drahtseilklemmen mit U-förmigem Klemmbügel
	DIN EN 14330:2004-02	Fahrzeuge der Binnenschifffahrt – Steglose Ankerkette – Rundstahlkette
	SEW 520:1996-09	Hochfester Stahlguss mit guter Schweißeignung – Technische Lieferbedingungen
	Z-30.3-6:2018-03	Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung – Erzeugnisse, Verbindungsmittel und Bauteile aus nichtrostenden Stählen

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.

Bautechnische Unterlagen

Bezüglich der Bautechnischen Unterlagen gelten die Regelungen der Fachnormen DIN EN 1993-1-1 + NA, DIN EN 1995-1-1, DIN EN 1992-1-1 + NA und DIN 1054.

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/mm.

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 EN 1993-1-8/NA, Tabelle NA.8.2.

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 EN 1993-1-1 + NA 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 EN 1995-1-1.

5.5

Werkstoffe für Gründungen und Verankerungsblöcke

Es gelten die Regelungen der DIN EN 1992-1-1 + NA.

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 EN 1991-1 zu ermitteln. Bezüglich der charakteristischen Werte der Eigenlasten der Seile ist DIN EN 1993-1-11, Tabelle 2.2 und DIN EN 12385-10 zu beachten. Bezüglich der charakteristischen Werte der Eigenlasten der Ketten ist DIN 818-3, Tabelle B.1 oder DIN 14330 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:

(1)

mit
ρ Dichte von Süßwasser (ρ = 1,0 · 10 kg/m)
v größte Strömungsgeschwindigkeit
Die größte Strömungsgeschwindigkeit ist durch das zuständige Wasserstraßen- 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:

W_{P, β, k} = A_lat · p_k · c_Wq · f_Wβ

(2)

mit

A_lat: angeströmte Lateralfläche des Schwimmkörpers in aufrechter Ruhelage. Horizontale Projektion der eingetauchten seitlichen Bugfläche des Fährgefäßes. Die Lateralfläche ist der Stabilitätsberechnung zu entnehmen. Bei Schräganströmung (β ≤ 90°) bleibt die einzusetzende Lateralfläche unverändert.
p_k: charakteristischer Wert des Strömungsdrucks
c_Wq: Querwiderstandsbeiwert nach Anlage B
f_Wβ: Korrekturfaktor zur Berücksichtigung der Anströmrichtung nach Abbildung 6.1. Die Einschränkung auf L/B ~ 3,5 ist zu beachten.

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

mit

L: Länge des Schwimmkörpers in der Wasserlinie bei Ruhelage
B: Breite des Schwimmkörpers in der Wasserlinie bei Ruhelage
T₀: Tiefgang des Schwimmkörpers in der Wasserlinie bei Ruhelage
ρ: Dichte von Süßwasser (ρ = 1,0 · 10 kg/m)
: Wasserverdrängung des Schwimmkörpers bei Ruhelage

Abbildung 6.1: Korrekturfaktor f_wβ

Der ermittelte Querwiderstand ist als stromparallele horizontale Kraftkomponente auf das Gierseil anzusetzen.
H_P,β,k = W_P,β,k	(3)

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

l: Länge über alles
b: Breite über alles
H: Seitenhöhe
t₁: Abstand OK Fahrbahnbelag bis Fährgefäßboden
T₀: größter Tiefgang ab Wasserlinie
L: Länge in der Wasserlinie bei größter Eintauchung
B: Breite in der Wasserlinie bei größter Eintauchung

Verkehrsband für Fahrzeuge

l₁: Länge des Verkehrsbandes
b₁: Breite des Verkehrsbandes (b₁ = 2,5 m für eine Fahrzeugbreite)
h₁: Höhe des Verkehrsbandes über OK Fahrbahn (h₁ = 2,0 m)

Verkehrsband für Fahrzeuge

l₂: Länge des Verkehrsbandes vor und hinter dem Fahrzeugband
b₂: Breite des Verkehrsbandes beiderseits des Fahrzeugbandes
h₂: Höhe des Verkehrsbandes über OK Fahrbahn bzw. Gehbelag (h₂ = 1,8 m)

Der durch Wind auf eine im rechten Winkel getroffene, ruhende Fläche erzeugte charakteristische Wert des Winddrucks beträgt:
w_k = c · q	(4)

mit

c: aerodynamischer Druckbeiwert (c = 1,2)
q: Staudruck (q = 0,5 kN/m)

In den Einwirkungskombinationen 1 und 2 darf mit einem reduzierten Staudruck von q = 0,2 kN/m 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 β zu:

H_w,β,k = c · q · [(t₁ – T₀ + h₁) · (l₁ · sinβ + b₁ · cosβ) +	(5)
(t₁ – T₀ + h₂) · (2 · l₂ · sinβ + 2 · b₂ · cosβ) +
(H – T₀) · ((l – l₁ – 2 · l₂) · sinβ + (b – b₁ – 2 · b₂) · cosβ)]

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 EN 1991-1-4 + NA und DIN EN 1993-3-1 erfolgt, dürfen vereinfachend die nachfolgend aufgeführten Windlasten angesetzt werden:

w_k = c · q

(6)

mit

c: aerodynamischer Druckbeiwert (c = 1,2)
q: Staudruck (q = 1,1 kN/m)

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:

höchste Temperatur:: + 40 °C
tiefste Temperatur bei Betrieb:: − 15 °C
tiefste Temperatur außer Betrieb:: − 25 °C

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 EN 1991-1-3 zu ermitteln.

6.3

Außergewöhnliche Einwirkungen

Die Untersuchungskommission kann die Berücksichtigung außergewöhnlicher Einwirkungen fordern.

Konstruktion und Ausführung

7.1

Allgemeines

Soweit im Folgenden keine anders lautenden Regelungen getroffen werden, gelten hinsichtlich Konstruktion und Ausführung die Regelungen in DIN EN 1993-1-1 + NA, DIN EN 1090-2, DIN EN 1992-1-1 + NA, DIN EN 1995-1-1, DIN 1054 und DIN EN 1997-1 + NA.

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.

Beanspruchungen

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

Nr.	Einwirkungs- art	Einwirkung	Ab- schnitt	Bemessungssituation
				ständig und vorübergehend			Außer- gewöhnlich
				Einwirkungskombination
				1	2	3	4
1	ständig	Ständige Einwirkungen	6.1	γ_G = γ_GA = 1,35
2	veränderlich	Strömung	6.2.1	γ_Q,i = 1,5 ψ_0,i = 1,0	γ_Q,i = 1,5 ψ_0,i = 0,9		ψ_2,i = 0,9
3		Windlasten auf Fähre und Verkehrsband	6.2.2

Tabelle 8.1: Teilsicherheitsbeiwerte γ_G und γ_Q sowie Kombinationsbeiwerte ψ für 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 A enthält Angaben zur Ermittlung der Seilkräfte.

Beanspruchbarkeiten

9.1

Teilsicherheitsbeiwerte

Bezüglich der Teilsicherheitsbeiwerte γ_M 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
Z_R,k = k_e · F_min	(7)

mit

k_e: Verlustfaktor in Abhängigkeit von der Verankerung
F_min: Mindestbruchkraft nach DIN EN 12385-1

Typische Werte für die Mindestbruchkraft von vollverschlossenen Spiralseilen und Spirallitzenseilen werden als Anhaltswerte in DIN EN 12385-10 angegeben.

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 EN 1993-1-1 + NA und der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3-6 zu entnehmen.

9.5

Werkstoffe für Holzkonstruktionen

Die charakteristischen Werkstoffkennwerte sind DIN EN 1995-1 zu entnehmen.

9.6

Werkstoffe für Gründungen und Verankerungsblöcke

Die charakteristischen Werkstoffkennwerte sind DIN EN 1992-1-1 + NA zu entnehmen.

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:

(8)

Die Grenzzugkraft darf nach Gleichung (9) ermittelt werden

(9)

mit

Z_R,k: charakteristischer Wert der Bruchkraft
γ_M: Teilsicherheitsbeiwert nach DIN EN 1993-1-1/NA (γ_M = 1,1)

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:

(10)

Die Grenzzugkraft darf nach Gleichung (11) ermittelt werden

(11)

mit

BF: Bruchkraft nach DIN EN 818-3, Tabelle 5 oder DIN EN 14430, Tabelle 3.
γ_M: Teilsicherheitsbeiwert nach DIN EN 1993-1-1/NA (γ_M = 1,1)

10.3

Tragseil

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

(12)

Die Grenzzugkraft darf nach Gleichung (13) ermittelt werden

(13)

mit

Z_R,k: charakteristischer Wert der Bruchkraft
γ_M: Teilsicherheitsbeiwert nach DIN EN 1993-1-1/NA (γ_M = 1,1)

10.4

Abspannseile

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

(14)

Die Grenzzugkraft darf nach Gleichung (15) ermittelt werden

(15)

mit

Z_R,k: charakteristischer Wert der Bruchkraft
γ_M: Teilsicherheitsbeiwert nach DIN EN 1993-1-1/NA (γ_M = 1,1)

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 /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 EN 1993-3-1 + NA oder DIN EN 1995-1-1.

10.7

Gründungen und Verankerungsblöcke

Bezüglich der Beanspruchbarkeiten gilt DIN EN 1997-1 + NA und 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.

Herstellung und Errichtung

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

1	Anwendungsbereich
2	Normative Verweisungen
3	Begriffe
3.1	Abspannseil
3.2	Anstellwinkel
3.3	Gierseile
3.4	Gierseilwinkel
3.5	Hochseilanlage
3.6	Tragseil
3.7	Verkehrsband
3.8	Rollenbatterie
4	Bautechnische Unterlagen
5	Werkstoffe
5.1	Werkstoffe für Seile und deren Endverankerungen
5.1.1	Drähte und Seile
5.1.2	Verankerung durch Pressklemmen
5.1.3	Verankerung durch Verguss
5.1.4	Verankerung durch Drahtseilklemmen
5.2	Werkstoffe für Ketten
5.3	Werkstoffe für Stahlkonstruktionen
5.4	Werkstoffe für Holzkonstruktionen
5.5

Anlage A:	Ermittlung der Seilkräfte
Anlage B:	Querwiderstandsbeiwert

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.