Berechnung Wasserdruck

[wolfi]

eine Frage an die Techniker, Ingenieure, Physiker...
So langsam werde ich jetzt anfangen, meine Pläne betr. eines ca 6m² großen Wasserschildkrötenbeckens im Wintergarten Realität werden zu lassen. für die Front wollte ich eine Glasscheibe in eine in Yton-gefräste Nut auf einer Breite von etwa 2m einlassen.
Der geplante Wasserstand wird 60cm betragen, davon 20cm auf Glasfaser/Epoxid laminiertem Yton, die restlichen 40cm als Druck auf die Scheibe. Die gesamte Wasserfläche wird etwa 4m² betragen, also ergibt sich eine Wassermenge von etwa 2.500 l.
Frage 1: welcher Druck lastet auf der Scheibe bzw. auf der ganzen Front?
Frage 2: wie dick sollte die Scheibe sein? 1cm?
Frage 3: während ich erst daran gedacht hatte, die Yton-Steine der Front mit kurzen Baustahl-Stücken (je 10cm tief im Material bzw in den Seitenwänden) zu stabilisieren, meinte ein Haus-selber-Bau-erfahrener Nachbar, ich solle die Innenseite des Beckens unten mit einer Stahlbeton-Amierung stabilisieren (sozusagen "anböschen")
über kompetenten Rat freut sich
W.

[uwe*]

Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo Wolfi,

es gibt da eine DIN für den Aquarienbau. Ein freundlicher Zeitgenosse hat Teile davon ins Netz gestellt:
http://www.firstfish.de/index.html?aqua_wi.htm

Nach DIN 32622 braucht man mindestens eine 12mm starke Scheibe. Sie darf sich laut DIN nur um 1/500 der Scheibenbreite durchbiegen. Bei einer 2m breiten Scheibe sind das 4mm. Das heißt, daß sie zusätzlich stabilisiert werden muß. Eine gewisse Stabilisierung bekommst du dadurch, daß die Scheibe 10-20cm über das Wasser hinausragen wird. Dies wird aber bei einer 12mm Scheibe nicht ausreichen. First FIsh schreibt, daß man in diesem Fall eine Stärke dicker nehmen soll.

Erkundige dich mal beim Glaser nach gehärtetem (vorgespanntem) Glas. Das hat den zusätzlich den Vorteil, daß es nicht so leicht verkratzt.

Hinter der Scheibe sind immerhin 2500l Wasser. Wenn du die Scheibe nur nach dem Wasserdruck auslegst und dein Schwein rennt mal heftig dagegen ....

Die Wasserdruck ist übrigens nicht von der Wassermenge, sondern nur vom Wasserstand abhängig.

Die Lagerung der Scheibe ist ein gößeres Problem. Die gesamte Last muß von den Auflagern links und rechts aufgenommen werden. Wie dick sollen die Ytongsteine sein? Steht die Aquariuenscheibe im Raum oder ist sie in eine Wand integriert? Hier würde ich wirklich einen Statiker fragen, auch was das Gewicht des Aquariums betrifft.

Gruß
Uwe

[wolfi]

Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo Uwe,
danke für die Antwort. War am WE nicht im Forum, daher jetzt erst meine Reaktion.
Zum Gewicht: der Wintergarten ist nicht unterkellert, daher spielt das Gewicht (ohnehin max. 500kg/m²) keine Rolle.
Die Lagerung der Scheibe erfolgt re + li in Mauernuten, sollte auch kein Problem darstellen.
Wegen der Scheibendicke werde ich mal noch Erkundigungen anstellen, eventuell nehme ich auch zwei Scheiben von je 1m Breite.
" der Wasserdruck ist ... nur vom Wasserstand abhängig"
Das kann nicht sein. Dann müßte ja der Druck bei einem 5cm tiefen Aquarium der gleich sein wie bei einem 100 cm tiefen Auarium. Der Wasserdruck ist die Resultierende aus Höhe und Masse. Nur habe ich nicht die Kenntnisse, das zu berechnen. Vielleicht meldet sich ja mal ein Ingenieur
Gruß
W.

[uwe*]

Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo Wolfi,

wieviele Ingenieure brauchst du, daß du es glaubst. Reicht dir die Antwort von einem nicht?

Der Druck hängt nur vom Wasserstand ab. Das kannst du an der DIN erkennen. Das einzige Kriterium für die Dicke der Frontscheibe ist die Wassertiefe. Da ist keine Abhängigkeit vom Volumen des Aquariums.

Oder anders erklärt. Wenn es von der Masse abhängen würde, dann müßte das Wasser von einem kleinen Aquarium durch einen Schlauch von alleine in das Größere fliesen, auch wenn das Kleinere tiefer steht.

Dein Nachbar hat schon recht, wenn er dir empfielt eine Anböschung vor der Mauer zu machen. Mauern werden normalerweise nur von oben belastet. Dafür sind auch Yton-Steine ausgelegt. Bei deinem Zimmerteich kommt aber die Last von der Seite. Das Wasser versucht die Mauer wegzuschieben, bzw. umzukippen. Das solltest du bei den Planungen berücksichtigen.

Wenn du den Teich beheizen willst, dann würde ich dir eine Isolation zwischen Mauer und Wasser empfehlen.

Gruß
Uwe

[Peter M. Müller]

Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo,

soweit, sogut, aber für was sollen die 20 cm Überstand über dem Wasserspiegel gut sein? Rein statisch bringen die mit Sicherheit nichts. Anders würde es mit einem an der Oberkante senkrecht angebrachten "Verstärkungsprofil" (analog der in Aquarien eingeklebten Glasstege) aussehen, da dieses die Verformungen zu begrenzen helfen würde. Aber (s.u.) am besten mit unterer Einspannung.

Könnte an der Front im Boden nicht einfach eine Nut vorgesehen werden in die die Frontscheibe eingestellt wird, so dass eine Einspannung ensteht?

Statische Grüße

Peter

[1.0Guido]

Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo

hab zwar nicht so die Superahnung, aber vielleicht hilft ja noch folgendes. Zum Druck: Als Sporttaucher habe ich gelernt, daß der Wasserdruck sich um 1bar um 10Meter erhöht!

Zu den Mauern: Ein Haus bekommt ja auf seinen Mauern einen sogenannten "Ringanker" gesetzt. Das ist nichts weiter als ein "Stahlgeflecht" in Beton gegossen. Nimm einen offenen Schuhkarton-unten ist dieser verhältnismäßig steif, oben allerding sehr instabiel. Machst du einen Deckel drauf (also der Ringancker) wird dieser auch windungssteifer. Du kannst die einzelnen Seiten nur noch mit höher Kraft verformen.Desweiteren wäre die Scheibe dann auch von vier Seiten gehalten und nicht nur von drei.(wenn ich das so richtig verstanden habe).

Und noch was zum Glas: Wenn du die Scheiben nur in die Nut legst, frage lieber vorher noch mal einen Glaser. Zwischen Stein und Glas muß irgendwas zwischen. Beruflich hatte ich mit Schaufensterscheiben zu tun. Schon der kleinste Kiesel konnte ne ganze Scheibe zerstören! Vorgespannte scheiben würde ich nicht nehmen. Sind doch wie Frontscheiben im Auto. Auf der ganzen Scheibe kannst du wippen und dein gesammtes Gewicht aufbringen-aber wehe du läßt nur einen kleinen Stein oder ne "Murmel" drauf knallen. Dann springt die in tausend Teile!


Und noch was: aus reinem Gefühl raus würde ich keine Scheibe in den YTOng einfräßen.Nur so einfach eingelassen-hält den ganzen Tag nicht. aber wie gesagt-Bauchsache von einem vom Bau!

so hoffe konnte damit nen bissl weiter helfen

Guido

P.S.:Super Idee

[[ggg]Editiert von 1.0Guido am 07-02-2005 um 20:33 GMT[/ggg]]

[uwe*]

Re: Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo Peter,

Peter M. Müller schrieb:aber für was sollen die 20 cm Überstand über dem Wasserspiegel gut sein? Rein statisch bringen die mit Sicherheit nichts.

ich versuchs mal zu erklären.
Die maximale Biegespannung in der Scheibe herrscht irgendwo im unteren Drittel der Scheibe. Nach oben hin nimmt die Biegespannung immer weiter ab. Je weiter man von dem Punkt der höchsten Spannung nach oben geht, desto geringer wird die Spannung. 20cm über der Wasseroberfläche ist sie deshalb noch wesentlich geringer als direkt an der Wasseroberfläche.
Auch Glas hat ein Widerstandsmoment, das man nicht unterschätzen soll. Auch wenn der Überstand deutlich weniger stabilisiert als ein eingeklebter Glasstreifen.

Gruß
Uwe

[Timo Plochowietz]

Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo,
ich will ja hier niemanden anzweifeln , aber irgendwie habe ich das mit dem Druck auch anders gelernt. (würde mich aber freuen wenn meine Aussagen notfalls richtig gestellt werden).

Und zwar kenne ich noch die nette kleine Formel:

Pe = FG / A ( Pe = Hydrostatischer Druck ; FG = gewichtskraft , A = fläche) , FG = m*g (Masse mal Fallbeschleunigung (9,81m/s²).Also muss meiner Meinung nach doch die Masse des Wassers einbezogen werden.
Wie gesagt wenn ich mich da jetzt irgendwo vertue bitte korrigieren , aber das ist so das was ich aus dem Hydrauliklehrgang während meiner Ausbildung gelernt habe.

mFg
Timo

[[ggg]Editiert von Timo Plochowietz am 07-02-2005 um 23:12 GMT[/ggg]]

[Peter M. Müller]

Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo Uwe,

schon klar, nur ist dies nach meiner Auffassung von so einem geringen Vorteil, dass Kosten/Nutzen in einem ungünstigen Verhältnis stehen. Hinsichtlich der maximalen Biegespannung wäre es vielleicht angebracht erst einmal genauers über die Konstruktion zu erfahren. Gerade der Grad der Einspannung an der Unterkante ist ja nicht gerade unerheblich.

Ohne Benutzung eines Taschenrechners glaube ich aber mal rein aus dem Bauch heraus, dass eine 10 mm starke Scheibe nicht ausreichen wird.

@ Timo: Lass es gut sein, es ist wirklich nur die Wasserstandshöhe wichtig.

Viele Grüße

Peter

[Timo Plochowietz]

Re: Berechnung Wasserdruck

Na klar.Frei nach dem Motto friss oder stirb... Nee nee.Das würde ich wenn schon ganz gerne verstehen.
Das hieße ja , das es vollkommen egal ist , das da 2500 liter im Becken sind.Oder verteilt sich der Gesamtdruck auf die Bodenfläche?

mit verschlafenen Grüßen
Timo

[1.0Guido]

Re: Berechnung Wasserdruck

vielleicht hilft euch das ja bei eurem Problem. Sagt mal bescheid, ich habe jetzt keine Lust mir das alles rein zu ziehen
http://www.deters-ing.de/Statik/glas.htm
...ist von nen Ing. Ich glaube, dem kannste auch ne Email schicken
http://members.aol.com/kjuha/becken.htm
weiter unten befindet sich ne Tabelle!

[[ggg]Editiert von 1.0Guido am 08-02-2005 um 13:29 GMT[/ggg]]

[uwe*]

Re: Berechnung Wasserdruck

Hallo Peter,

von einer 10mm-Scheibe war meinerseits nie die Rede. So wie ich firstfish interpretiere sollte eine 15mm dicke Scheibe reichen. Da ich ungerne aufziehe, schon gar nicht ein paar Kubikmeter, würde ich eventuell 20mm dickes Glas nehmen. Eventuell würde ich sogar eine mehrschichtige Scheibe (gehärtet und verbund) nehmen. Es gibt Situationen, wo man sparen kann. Es gibt aber auch welche, da muß man klotzen und möglichst lange Freude zu haben. Was nutzt das schönste Aquarium, wenn man nach ein paar Jahren vor lauter Kratzer nichts mehr sieht. Den Einwand von Guido zum gehärteten Glas sollte man jedenfalls nochmals mit einem Fachmnn durchsprechen Apropos Fachmann, wo ist eigentlich Peter Harbig?

Der Überstand wird schon aus optischen Gründen sinnvoll sein. Wie sieht das denn aus, wenn über der Scheibe ein dicker Balken ist.

@Timo,
mach mal einen Versuch: nimm einen großen Eimer und einen kleinen Eimer. Dann nimm einen Schlauch fülle ihn vollständig mit Wasser (kommunizierende Röhre) und hänge je ein Ende in jeweils einen Eimer.
Es ist ja so, daß alles was einen höheren Druck hat, dort hin fließt, wo ein geringerer Druck herrscht und zwar so lange, bis der Druckunterschied verschwunden ist.
Wenn nun der Druck im großen Eimer auf Grund der großen Wassermenge größer ist, dann müßte am Ende der Wasserstand im kleinen Eimer höher sein.

Gruß
Uwe

[1.0Guido]

Re: Berechnung Wasserdruck

So nun hab ich mich mal doch gerungen und den obigen Link durchgelesen. Hier mal nen Auszug:

Durch die einfache hydrdynamische Bedingung H = Gamma * h nimmt der Wasserdruck ausgehend vom Wasserspiegel linear zu. Er steht immer senkrecht zu jeweiligen Oberfläche. Gamma = 10 kg/dm³. Damit lassen sich dann die weiteren Schnittkräfte und Verformungen ausrechnen. Hieraus wird auch ersichtlich, daß für die Bemessung der Seitenscheiben nur die Höhe von Bedeutung ist. Der Gesamtinhalt des Aquariums und die Tiefe gehen nicht mit ein. Lediglich bei drei- und vierseitigen Platten, also kurzen Becken, kann die Aquarienlänge mit herangezogen werden.

Und weiter unten kann man dann auch noch mit ein paar Zahlen rumdoktorn. Da komme ich auf eine Scheibendicke von min.8mm bei einer Höhe von 60cm

[Maddinnrw]

Re: Re: Berechnung Wasserdruck

[quote]Timo Plochowietz schrieb:
Und zwar kenne ich noch die nette kleine Formel:

Pe = FG / A ( Pe = Hydrostatischer Druck ; FG = gewichtskraft , A = fläche) , FG = m*g (Masse mal Fallbeschleunigung (9,81m/s²).Also muss meiner Meinung nach doch die Masse des Wassers einbezogen werden.

Hi Timo,

P=m*a/A= Rho*A*h*a/A

P=Rho*h*a
Rho= spez. Gewicht
Wie Du siehst spielt die Fläche keine Rolle.
Und wenn die Fläche keine Rolle spielt kann natürlich auch das Volumen keine spielen.

Gruß

Martin

[Timo Plochowietz]

Re: Berechnung Wasserdruck

Ok.Habs verstanden ...Dankeschön

MFg
Timo