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Dachkonstruktion, bestehend aus einer von Bindern getragenen Zylinderschale
Die zylindrischen Schalendächer, System Z e i s s -D y w i d a g, sind Träger zwischen:
weit auseinanderstehenden Aussteifungen. Sie werden als vergleichsweise dünne Gewölbe
ausgeführt, wobei man die dabei auftretenden Biegungsmomente dadurch in Grenzen
hält, daß man an den Kämpfern entweder Randträger anordnet oder benachbarte Gewölbe
dort zusammenbetoniert. Auf diese Weise kann man verhältnismäßig große Gewölbe mit
geringen Wanddicken herstellen. Erst bei ganz großen Gewölbespannweiten und Trägerlängen
werden aus Gründen der Knickgefahr Aussteifungen notwendig, die man im einen oder
anderen Fall durch an der Unterseite oder Oberseite der Schale verlaufende Ouerrippen,
durch Längsrippen oder durch beide zusammen herstellt. In diesen Fällen werden :die
Rippen auch zur Aufnahme von Biegungsmomenten herangezogen. Infolge des Aufbaues
der Gewölbe als Schalen mit Randträgern ist es notwendig, die Rippen so zu halten,
wie sie zur Herstellung der Knicksicherheit notwendig sind, um nicht durch eine
übermäßige Steifigkeit des Schalendachs eine Vergrößerung der Biegungsmomente hervorzurufen,
wodurch Schale und Randträger gegebenenfalls gegeneinander arbeiten würden. Die
Kunstfertigkeit
des entwerfenden Ingenieurs besteht im wesentlichen
darin, die Steifigkeitsverhältnisse von Schale und Randträger so aufeinander abzustimmen,
daß nur geringe Biegungsmomente aufzunehmen sind und Schale und Randträger in einer
gewünschten Form zusammenarbeiten.
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Man könnte daran denken, zur Vermeidung der schwierigen Rechnungsermittlungen
des statischen Zusammenhangs von Schale und Randträger, die Schale in der Weisse
mit Rippen auszusteifen, daß Schale und Randträger zu gleichen Durchbiegungen gezwungen
werden. Ein solches Verfahren wäre unwirtschaftlich, da man außer der Schale und
dem Randträger noch eine steife Rippe braucht. Außerdem widerspricht eine derartige
im wesentlichen starre Aussteifung der normalerweise zu befolgenden Grundidee der
Schale, deren Biegsamkeit die günstige statische Wirkungsweise hervorruft, im vorliegenden
Fall aber durch die Anordnung von Rippen wieder weitgehend eingeschränkt würde.
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Die Erfindung geht nun von .dem Gedanken aus, daß die Biegsamkeit
der Schale in gewissen Fällen gar nicht erforderlich ist, nämlich dann, wenn ein
Randträger oder eine sonstige als besonderer Körper ausgeführte Randaussteifung
aus bestimmten Gründen nicht in Frage kommt. Solche Verhältnisse sind etwa bei einer
Anordnung von Lichtbändern längs der Schalenränder oder bei der Rinne von Sheddächern
gegeben. Dabei soll die Randaussteifung gemäß der Erfindung durch auf der Oberseite
der Schale in der Querrichtung verlaufende Biegungsrippen ersetzt werden, .die im
oberen Teil ihres Querschnitts mit einer in ihrer ganzen Länge durchlaufenden, auf
Zug vorgespannten Bewehrung versehen sind und von der Mitte der Schale aus nach
den Rändern hin eine bis etwa zum Nullwert abnehmende Höhe haben. Diese Anordnung
ist dadurch besonders vorteilhaft, daß die Rippe nur negative Biegungsmomente mit
Zug auf der Oberseite und Druck auf der Unterseite erhält, so daß sie mit der unter
Gewölbedruck stehenden Schale gut zusammenarbeitet. Die Tatsache, daß die Biegungsmomente
einer solchen Schale wesentlich größer sind als diejenigen einer durch Randträger
ausgesteiften Schale, ist dabei ohne Belang, da für ihre Aufnahme eine wesentlich
größere Konstruktionshöhe zur Verfügung steht. Während man bei rippenlosen Schalen
mit der Schwierigkeit zu kämpfen hat, die richtige Lage der Biegeeisen der Schale
sicherzustellen, ist dies bei der erfindungsgemäßen Schale sehr einfach, da ein
großer Hebelarm der inneren Kräfte zur Verfügung steht. Die Dicke der Schale kann
wegen des Wegfalls der Biegunbsmomente in der eigentlichen Schale verringert und
ihre Bewehrung auf ein einfaches, in ihrer Mitte gelegenes Netz, zweckmäßig aus
Baustahlgewebe, reduziert werden. Durch den Wegfall des Randträgers wird weiterhin
an Gewicht und Baumassen gespart, wodurch sich auch eine Verringerung der Baukosten
ergibt. In gleicher Richtung wirkt die Vereinfachung der Randbewehrung, die in einer
Verdickung der Schale untergebracht «-erden kann, während bisher ein biegungs- und
schubsteifer Anschluß hergestellt werden mußte. Da die Biegungsmomente in den Rippen
von einem maximalen Wert in der Mitte der Schale zu einem Nullwert am Rand abnehmen,
kann auch die Höhe der Rippe in gleicher Weise abnehmen, so daß die Rippe in der
Ansicht des Randes nicht in Erscheinung tritt. Die geringen Erschwernisse, die man
bei der Dachdeckung in Kauf nehmen muß, wiegen die geschilderten Vorteile bei weitem
nicht auf. Durch eine Vorspannung dieser Stabbewehrung läßt sich der Vorteil ,erreichen,
daß auch in den Rippen nur Druckspannungen oder mindestens keine Zugspannungen im
oberen Teil ihre Querschnitts auftreten. Dadurch werden auch die Durchbiegungen
des Schalenrandes vermindert.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in einer wesentlichen Vereinfachung
der statischen Berechnung, da die einzelnen Spannungen in einfacher Weise aus dem
ebenen Spannungsgesetz abgeleitet werden können und die schwierige, umständliche
und zeitraubende Rechnung nach der Schalentheorie erspart werden kann.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der neuen Schalenbauweise
nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i im Querschnitt eine Hallenkonstruktion
für eine Bahnsteigüberdachung, Fig. a das den mittleren Teil der Überdachung nach
Fig. i bildende Gewölbe im vergrößerten Maßstab, Fig.3 einen Längsschnitt durch
das Gewölbe nach der Linie III-III der Fig. z, Fig. q. einen schematischen Grundriß
des Gewölbes, Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Sheddach, Fig.6 einen Teillängsschnitt
durch das Sheddach nach der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Querschnitt durch
ein Detail der erfindungsgemäßen Schalenbauweise in vergrößertem Maßstab.
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Bei der ersten Ausführung nach Fig. i bis d. wird der mittlere Teil
der Überdachung von einer verhältnismäßig dünnen Gewölbeschale i gebildet, die in
der Längsrichtung einen Raum zwischen zwei ebenfalls aus Beton hergestellten Bindern
z überspannt. Die Schale hat in der Mitte ihres Querschnitts eine flache, aus Baustahlgewebe
bestehende Bewehrung 13 (vgl. Fig. 7). Parallel zu den Bindern verlaufen an der
Oberseite der Schale mehrere Querrippen 3 mit gleichen gegenseitigen Abständen und
einer von ihrer Mitte, also der höchsten Stelle des Gewölbes, nach beiden Enden
hin bis annähernd zum Nullwert abnehmenden Höhe. Die Rippen haben, wie aus Fig.
3 und noch besser aus Fig. 7 zu ersehen ist, einen trapezförmigen Querschnitt und
enthalten im oberen Teil desselben eine sich über ihre ganze Länge erstreckende
Bewehrung in Gestalt zweier vorgespannter Rundeisenstäbe 1a.
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Die Gewölbeschale ist an ihren Rändern 5, wo die Querrippen auslaufen,
verstärkt und mit nicht
dargestellten Bewehrungen versehen. Außerdem
enthält sie zur Erhöhung ihrer Tragfähigkeit in der Querschnittsmitte nahe den Ecken
noch Schrägeisen 6 (Fig. 4).
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Bei der zweiten Ausführung nach Fig. 5 und 6 in Form eines Sheddaches
wird der untere Rand 8 des Schalengewölbes 1 durch das Gewicht der Fensterwand 9
und des Brüstungsmauerwerkes io belastet. Weder am unteren noch am oberen Rand 11
des Gewölbes sind besondere Randträger vorgesehen. Im übrigen sind hier ebenso wie
bei der ersten Ausführung an der Oberseite der Gewölbeschale verlaufende Querrippen
7 von trapezförmigem Querschnitt und einer von ihrer Mitte aus nach beiden Enden
hin bis annähernd zum Nullpunkt abnehmenden Höhe angeordnet. Desgleichen ist die
Schale im Bereich ,der auslaufenden Rippen mit Randverstärkungen und nicht dargestellten
Bewehrungen in denselben versehen. Die sonstigen Bewehrungen 12, 13 in den Rippen
7 bzw. in der Schale 1 sind an Hand der Fig. 7 bereits bei der ersten Ausführungsform
erläutert. Auch bei dem Sheddach kommt eine Vorspannung der Rippenbewehrung zu dem
gleichen Zweck wie bei dem anderen Gewölbe in Betracht.
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Bei dem Sheddachgewölbe, dessen unterer Rand durch die Fensterwand
stark belastet ist, wirkt sich der mit der Bauweise im Sinne der Erfindung ermöglichte
Fortfall besonderer Randträger für das Gewölbe erst recht als Vorteil aus.