CH438652A - Flächentragwerk und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

  Flächentragwerk und Verfahren     zu    seiner Herstellung    Die Erfindung betrifft ein Flächentragwerk, insbe  sondere für Gebäudeüberdeckungen sowie ein Verfah  ren zur Herstellung eines aus einer Vielzahl von Teil  elementen gebildetes Flächentragwerkes, welches Trag  werk zur Oberdeckung     eines    Gebäudes vorgesehen ist.  



  Bei der bekannten Anwendung von Gewölben tritt  an den Kämpfern ein nach aussen drückender Hori  zontalschub auf. Er muss durch besondere konstruk  tive Elemente aufgenommen (z. B. Zugstangen) oder in  den Baugrund abgeleitet werden (Strebepfeiler u. ä.).  



  Auch bei den in letzter Zeit immer häufiger ange  wendeten seilförmig hängenden Schalenkonstruktionen  tritt an deren     Verankerungspunkten        e!in    Horizontal  schub auf, der hier nach dem Gebäudeinneren gerichtet  ist. Die Aufnahme dieser Horizontalkräfte ist noch  schwieriger als bei den Gewölben; man benötigt platz  raubende und kostspielige zusätzliche Konstruktions  elemente (wie z. B.     Abspannungen,        Aussteifungsschei-          ben).     



  Diesem Umstand ist es zuzuschreiben, dass die  überaus wirtschaftlichen Hängekonstruktionen noch  relativ wenig angewendet werden können.  



  Nur im Fall von Gebäuden mit rundem     Grundriss     können durch Druck- und Zugringe die     Horizontalkräfte     günstig aufgenommen werden.  



  Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu  grunde, insbesondere rechteckige Grundrisse durch  eine dünne Schalenkonstruktion zu überdecken, jedoch  derart, dass die obenerwähnten speziellen und zusätzli  chen Konstruktionselemente überflüssig werden, weil  die horizontalen     Auflagerkräfte    nach aussen verschwin  den.  



  Das als Gegenstand der Erfindung beschriebene  Tragwerk stellt eine Übertragung des     Fachwerkprinzi-          pes    auf Flächentragwerke dar, indem Ober- und Unter  gurt je als Flächentragwerke nebeneinander zu liegen  kommen - statt, wie beim Fachwerk, in linearer Aus  bildung untereinander. Die     Ausfachung    wird hierbei  reduziert auf die Bauelemente, die in den vertikalen  Ebenen zwischen aufeinanderfolgenden Hänge- und         Gewölbeelementen    angeordnet werden, und kann für  spezielle Aufgaben ganz wegfallen.  



  Dieselbe Analogie besteht auch zum Biegeträger,  der ebenfalls durch das Untereinander von Zug- und  Druckzone charakterisiert ist.  



  Erfindungsgemäss zeichnet sich das Flächentrag  werk dadurch aus, dass es aus wenigstens zwei neben  einander angeordneten, zwischen ihren     Auflagerenden     abwechselnd gegensinnig gewölbten Teilelementen be  steht, deren Enden durch je einen gemeinsamen Hori  zontalträger kraftübertragend miteinander verbunden  sind.  



  Die Teilelemente können gekrümmt oder polygonal  geformt sein, ihre Struktur kann schalenförmig, genippt  oder skelettartig sein. Die Rippen oder Skelettstruktur  werden in diesem Fall mit einer Haut überzogen.  



  Zwischen jedem Teilelement kann eine vertikale  Zwischenwand angebracht werden. Die Zwischenwand  kann Durchbrüche aufweisen, die beispielsweise mit  Fenstern versehen sein können.  



  Die Horizontalträger sind zweckmässig gleichzeitig  als     Verankerungselemente    für die Teilelemente ausge  bildet.  



  Ein Flächentragwerk kann aus mehreren Tragele  menten bestehen, die durch je einen gemeinsamen  Horizontalträger kraftübertragend miteinander verbun  den sind.  



  Das ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende  Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hori  zontalträger auf oberen Randträgern der     Gebäudesei-          tenwände    angeordnet werden, dass zwischen diesen  beiden Trägern wenigstens zwei gegensinnig gewölbte  Teilelemente längsseits nebeneinander eingesetzt und  die Enden dieser Elemente mit den Horizontalträgern  kraftübertragend zu einem im Gleichgewicht     befindli-          chen    Tragelement verbunden werden, dass     anschlies-          send    das so gebildete Tragelement um die Breite des       nächstfolgenden    Tragelementes auf den Randträgern       vorverschoben    wird,

   und dann auf die gleiche Weise  am freigewordenen Platz     nacheinander    weitere Trag-           elemente    hergestellt werden, wobei jeweils nach Bil  dung eines Tragelementes die bereits fertigen, längs  seits     nebeneinanderliegenden    Elemente     zusammen    um  die Breite des nachfolgenden Elementes     vorverschoben     werden.  



  Dieses Verfahren ermöglicht die Bauzeit wesentlich  herabzusetzen, gestattet, für den Fall der Herstellung  der Einzelelemente am     Ort        Giessformen,    Hebevorrich  tungen usw. während der ganzen Montage am selben  Platz zu belassen und nach Montage der ersten Trag  elemente entsteht ein überdeckter Arbeitsplatz.  



  Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen  nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.  Es zeigt:       Fig.    1 isometrisch einen Teil eines Flächentragwer  kes mit     zwei    Tragelementen als     Shed-Dach;          Fig.    2 einen     Shed    als Anwendungsbeispiel einer  Skelettkonstruktion mit überzogener Haut;       Fig.    3 ein Flächentragwerk mit massiven Zwischen  wänden ausgestaltet, wie es sich z.

   B. zur Aufnahme  von Füllstoff eignet;       Fig.    4     einen    Vertikalschnitt durch einen Horizon  talträger eines Tragelementes sowie dessen Veranke  rung, und       Fig.    5 rein schematisch, den Arbeitsablauf bei der  Montage, bzw. Herstellung eines Flächentragwerkes  auf einem Gebäude.  



  Bei dem in     Fig.l    dargestellten     Flächentragwerk     setzt sich ein Tragelement 1 aus einem Hängeelement  2,     einem        Gewölbeelement    3 und zwei Horizontalträgern  4 und 5 zusammen. Wenigstens ein Tragelement 1     liegt     mit seinen Horizontalträgern auf den     Randträgern    6  und 7 auf.     Letztere    liegen auf Stützen, z. B. vertikalen       Pendelstützen    8 und 9.  



  Das Hängeelement 2 ist ähnlich wie der Untergurt  eines Fachwerkes auf Zug beansprucht. Aus diesem  Grunde wird es     vorteilhafterweise    aus     vorgespanntem     Beton hergestellt. Sein Grundriss ist im allgemeinen  rechteckig und es ist in seiner Längsrichtung nach un  ten durchhängend. An seiner tiefsten Stelle können  Mittel für die     Regenwasserableitung    vorgesehen wer  den. An eine Längsseite des Hängeelementes 2  schliesst sich direkt das     Gewölbeelement    3 mit einer       Längsseite    an. Dieses ist ähnlich wie der Obergurt  eines Fachwerkes auf Druck beansprucht.

   Sein     Grund-          riss    ist ebenfalls im allgemeinen rechteckig und es ist in  seiner Längsrichtung nach oben gewölbt. Beide Ele  mente 2, 3 können     gekrümmte    oder polygonale Wöl  bungen aufweisen. Sie können Schalen-, Rippen- oder  Skelettstruktur aufweisen, wobei die Rippen oder das  Skelett mit einer dünnen Deckschicht (Haut) überzo  gen sind.  



  Das Hängeelement 2 und das     Gewölbeelement    3  sind an ihren beiden, nicht gekrümmten Enden durch  je einen Horizontalträger 4 und 5 kraftschlüssig mit  einander verbunden. Die     Horizontalträger    4 und 5 meh  rerer Tragelemente können zusammen jeweils ein Gan  zes bilden oder einzelne Horizontalträger können wäh  rend der Montage der Tragelemente miteinander     ver-          bunden:werden    (z. B. durch     Anbetonieren).     



  Zwischen jedem Hängeelement 2 und     Gewölbeele-          ment    3 kann eine Zwischenwand 10 angebracht sein.  Diese ist für symmetrische Lastfälle unnötig, sie kann  jedoch     zur    Übertragung von Kräften aus unsymmetri  schen Lastfällen herangezogen werden. Z. B. kann in  den Zwischenwänden 10 ein System von vertikalen    Pendelstützen 11 angebracht sein, die auch die Knick  gefahr der     Gewölbeelemente    3 bedeutend reduzieren.  Die Zwischenwände 10 eröffnen dem Flächentragwerk  wesentliche Anwendungsmöglichkeiten, z. B. im     Shed-          Bau,    wo bestimmte Zwischenwände 10 Durchbrüche  12 aufweisen die mit Fenstern versehen sind.

   Die Zwi  schenwände 10 können voll sein, wie die später erläu  terte     Fig.    3 zeigt. Der Konstrukteur ist in der Gestal  tung der Tragelemente weitgehend frei, er muss jedoch  beachten, dass bei geringer     Durchbiegung    von Hängee  lement 2 und/oder     Gewölbeelement    3, sowie     bei        gros-          ser    Länge und/oder grosser Breite dieser Elemente die  auf die Horizontalträger 4, 5 ausgeübten Biege- und  Scherkräfte beträchtliche Werte annehmen können.  



  Bei dem in     Fig.2    dargestellten Flächentragwerk,  z. B. für     Shed-überdachung,    sind Hängeelement 2 und       Gewölbeelement    3 in Skelettbauweise konstruiert. Die       einzelnen    Elemente 2, 3 sind     mit    einer Haut 13 über  zogen. Diese Haut wird sehr dünnwandig ausgebildet.  Es ist z. B. aus ästhetischen Überlegungen möglich, die  Elemente 2, 3 sowohl auf ihrer oberen wie auch auf  ihrer unteren Fläche mit einer Haut zu überziehen.

   Die  Hängeelemente 2 und     Gewölbeelemente    3 sind wie in       Fig.    1 beschrieben durch Horizontalträger 4, 5 verbun  den, ihre möglichen Zwischenwände 10 sind ebenfalls  in     Fig.    1 beschrieben.  



  Bei den in     Fig.3    dargestellten Flächentragwerk,  z. B. für Zwischenböden, sind die Zwischenwände 10  in     Massivbauweise    hergestellt und die Horizontalträger  4, 5 sowie .die Abschlusswände 14, 15 so ausgeführt,  dass ihre oberen Abschlussflächen 16 wenigstens so  hoch liegen wie die höchsten Punkte der     Gewölbeele-          mente    3. Auf diese Weise bilden sich zwischen den  Hängeelementen 2, den Zwischenelementen 10, den       Gewölbeelementen    3, den Horizontalträgern 4, 5 und  den Abschlusswänden 14, 15 Hohlräume, die mit Füll  gut 17 (Isoliermaterial) gefüllt werden können. Das  ganze, so gebildete Flächentragwerk wird mit einem  Boden 18 überdeckt.  



  Bei dem in     Fig.4    dargestellten Vertikalschnitt  durch einen Horizontalträger 4 sind Verankerungen  und Gleitorgane dargestellt. Als eine logische Folge des  weiter oben aufgezeigten Belastungsfalles abwechselnd  horizontaler Zug- und Druckkräfte ist die statisch gün  stigste Form des Horizontalträgers 4 ein     flachkant    lie  gender Balken.  



  Am Horizontalträger 4 sind     Verankerungsflächen     19 zur Abstützung der     Vorspanndrähte    20 der Hän  geelemente 2 vorgesehen. Auf den     Verankerungsflä-          chen    19 stützen sich die Spannorgane 20 a ab.  



  Für die Durchführung der     Vorspanndrähte    20  durch den Horizontalträger 4 sind     Hüllrohre    21 in  letzterem     eingegossen.    In einer Vertikalebene durch  den Randträger 6 sind Spannorgane 22 (z. B. Dübel)  mit ihren     Hüllrohren    23 so angebracht, dass sie den  Horizontalträger 4 auf dem Randträger 6 verankern.  



  Zwischen dem Horizontalträger 4 und dem Rand  träger 6 sind Gleitorgane 24 angebracht, die von dem  in der Fläche 25 angebrachten     Coulisseneisen    26 ge  führt werden und auf dem in der Fläche 27 angebrach  ten Eisen 28 gleiten.  



  Die Fuge 29 zwischen den Flächen 25 und 27 wird  nach vollzogener Verankerung mit Mörtel vergossen.  Eine weitere nicht gezeichnete Anwendungsmög  lichkeit des Flächentragwerkes aus wenigstens einem  Tragelement liegt im Brückenbau.     Zweckmässigerweise     würde hier z. B. das Hängeelement in zwei Schalen      halber Breite aufgeteilt und beidseits des     Gewölbeele-          mentes    je eine Halbschale angeordnet.  



  Bei dem in     Fig.5    schematisch dargestellten  Arbeitsablauf bei der Erstellung bzw. Montage eines  Flächentragwerkes auf einem Gebäude wird     folgender-          massen    vorgegangen:  Im Sektor 30 werden zwei Horizontalträger 4', 5'  auf den Randträgern 6, 7 hergestellt und mit Hilfe von  Pressen 33, 34 die sich auf den Schultern 35, 36 ab  stützen, auf den Randträgern 6, 7 in den Sektor 31  geschoben. In diesem Sektor werden je ein Hängeele  ment 2 und ein     Gewölbeelement    3 mit den Horizon  talträgern 4', 5' kraftübertragend verbunden. Zwei wei  tere Horizontalträger 4", 5" werden im Sektor 30 auf  den Randträgern 6, 7 hergestellt und im Beispiel mit  den Horizontalträgern 4', 5' monolithisch verbunden.

    Das solcherart gebildete Element wird um die Breite  des nächstfolgenden Tragelementes auf den Randträ  gern 6, 7     vorverschoben,    und dann wieder ein     Hänge-          und        Gewölbeelement    mit den Trägern 4", 5" verbun  den. Anschliessend werden wie beschrieben, weiter  Horizontalträger, Hängeelemente und     Gewölbeele-          mente    montiert.  



  Ein immer grösser werdender Sektor 32, der als  Arbeitsplatz dienen kann, wird solchermassen von  Anfang an bleibend überdeckt.  



  Die vertikalen Stützen 8 und 9 sowie die Randträ  ger 6 und 7 können der     überdeckung        vorangehend     oder laufend erstellt werden.  



  Selbstverständlich könnte am anderen Ende des  Gebäudes gleichzeitig mit dem Aufsetzen eines Teiles  der Gebäudeecke begonnen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Flächentragwerk, insbesondere für Gebäudeüber deckungen, dadurch gekennzeichnet, dass es aus wenig stens zwei nebeneinander angeordneten, zwischen ihren Auflagerenden abwechselnd gegensinnig gewölbten Teilelementen besteht, deren Enden durch je einen gemeinsamen Horizontalträger kraftübertragend mit einander verbunden sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente ge krümmt oder polygonal geformt sind. 2. Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalkräfte, ausgeübt von zusammengehörigen Teilelementen, ent gegengesetzt annähernd gleich gross sind. 3.

   Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente aus Beton oder vorgespanntem Beton bestehen. 4. Flächentragwerk nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente aus glatten Schalen bestehen. 5. Flächentragwerk nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente in Rippen- oder Skelett-Bauweise herge stellt und mit einer Haut überzogen sind. 6. Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in der vertikalen Verbin dungsebene zwischen jeweils zwei aneinanderstossen- den Teilelementen Zug- oder Druckstäbe angeordnet sind. 7.

   Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei aneinanderstossenden Teilelementen eine vertikale Zwischenwand angebracht ist. B. Flächentragwerk nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand Durchbrüche aufweist, die mit Fenstern versehen sind. 9. Flächentragwerk nach Unteranspruch 7 beste hend aus einer Vielzahl von Teilelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente, z. B. für Zwi schenböden, mit Füllstoff und darüberliegender ebener Tragfläche überdeckt sind. 10. Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente, z. B. für Zwischenböden mit Bausteinen überdeckt sind.

   11. Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalträger als Verankerungselemente für die Teilelemente ausgebildet sind. 12. Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontalträger mit den oberen Randträgern der Stützenkonstruktion aus einem Stück bestehen. 13. Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente aus Holz, Metall oder Kunststoff bestehen. 14. Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente aus Schalen bestehen, die beliebig durch Rippen verstärkt sind. 15.

   Flächentragwerk nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in der vertikalen Verbin dungsebene zwischen zwei nebeneinanderliegenden Teilelementen längs deren gekrümmten Rändern Rip pen oder verstärkte Zonen zur Aufnahme ungleicher Horizontalkräfte zwischen den Horizontalträgern ange bracht sind. 16. Flächentragwerk nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zug- und Druckstäbe zweier aufeinanderfol genden vertikalen Verbindungsebenen eine oben lie gende, in der Gewölbefläche angeordnete, Stab- oder rippenförmige Querverbindung aufweisen. 17.

   Flächentragwerk nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Verbindungsebene mit den in ihr befindlichen Konstruktionsteilen mit einer Neigung oder mit zusätzlichen Krümmungen ausgebildet sind.

   PATENTANSPRUCH 1I Verfahren zur Herstellung eines aus einer Vielzahl von Teilelementen gebildeten Flächentragwerkes nach Patentanspruch I, welches Tragwerk zur Überdeckung eines Gebäudes vorgesehen ist, dadurch gekennzeich net, dass zwei Horizontalträger (4', 5') auf oberen Randträgern der Gebäudeseitenwinde angeordnet wer den, dass zwischen diesen beiden Trägern (4', 5') wenigstens zwei gegensinnig gewölbte Teilelemente (2, 3) längsseits nebeneinander eingesetzt und die Enden dieser Elemente (2, 3) mit den Horizontalträgern kraft übertragend zu einem im Gleichgewicht befindlichen Tragelement verbunden werden, dass anschliessend das so gebildete Tragelement um die Breite des nächstfol genden Tragelementes auf den Randträgern (6, 7) vor verschoben wird,

   und dann auf die gleiche Weise am freigewordenen Platz nacheinander weitere Tragele mente hergestellt werden, wobei jeweils nach Bildung eines Tragelementes die bereits fertigen, längsseits nebeneinanderliegenden Elemente zusammen um die Breite des nachfolgenden Elementes vorverschoben werden. UNTERANSPRÜCHE 18. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente des Flächentragwer kes aus Beton oder vorgespanntem Beton hergestellt werden. 19. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der die Trag elemente bildenden Elemente vorfabriziert werden. 20.

   Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der die Trab elemente bildenden Elemente auf der Baustelle fabri ziert werden. 21. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Tragelemente unterein ander verbunden, z. B. aneinanderbetoniert werden.