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Bauwerk in Skelett-Scheibenbauweise
Bei Bauwerken ist es bekannt, aus Stützen und Riegeln gebildete Skelette aus Stahl oder Beton zu errichten, deren Wände durch nachträgliches Ausmauern mit verschiedenen Materialien hergestellt werden. Die Wände haben in diesem Falle die Aufgabe des Raumabschlusses. Manchmal werden sie auch zur Ableitung der Windkräfte herangezogen. In der Skelettkonstruktion treten infolge der Belastung der Riegel durch Wände, Decken, Nutzlasten und gegebenenfalls auch durch Windbelastung Momente auf, ohne die ein Gleichgewichtszustand, d. h. die Ableitung anfallender Kräfte in den Boden nicht möglich ist. Diese Momente bedingen eine wesentliche Vergrösserung des Baustoffaufwandes gegenüber dem, der sich aus den Längs-bzw. Stabkräften ergibt.
Auch bei der Verwendung von Bauplatten der verschiedensten Grössen bleibt bei den bisher bekannten Bauweisen die Funktionstrennung zwischen tragender Skelettkonstruktion und raumabschliessender Wandkonstruktion beibehalten.
Der Gedanke der Erfindung besteht nun darin, die Füllungen zwischen den Skelettstäben als
Tragelemente, u. zw. als steife Scheiben auszu- bilden und in geeigneter Weise mit den Skelett- stäben zu verbinden, da dann das Gleichgewicht auch ohne Biegungsmomente in den Stützen und den Riegeln des Skelettes bestehen kann bzw. kleine auftretende Momente praktisch bedeutungs- los werden. Diese Scheiben sind in der Lage, beliebige Belastungen aus ihrem Eigengewicht,
Decken, Nutzlasten usw. an beliebigen Stellen aufzunehmen und an den gestützten Ecken abzu- geben, so dass sie als Träger wirken, deren freie
Längen ungefähr mit den Scheibenlängen über- einstimmen.
Wird die meistens mehrere Meter hohe Scheibe erfindungsgemäss neben den Stützen auf dem Riegel des Skelettes gelagert, so ist letzterer fast auf seine ganze Länge unbelastet ; die
Einspannmomente desselben an den Stützen werden klein und bedeutungslos und die Feld- momente werden fast zu Null. Der Riegel hat in diesem Falle als Hauptaufgabe, die Masshaltig- keit der Konstruktion zu gewährleisten und ge- gebenenfalls als Zugband zu wirken. Statt auf den
Riegeln gelagert zu werden, kann die Lagerung auch auf Konsolen, die aus den Stützen heraus- stehen, erfolgen oder in ähnlicher Weise, wobei die Lagerung immer unmittelbar neben den Stützen erfolgt.
Die Wandscheiben bestehen in der Regel zwischen den einzelnen Stützen aus einem einzigen Stück, sie können aber auch durch Vereinigung mehrerer Einzelteile mittels Bolzen, Schrauben usw. gebildet werden.
Wand-und Deckenscheiben können als Voll-, Hohl-oder Rippenplatten ausgebildet sein.
Zum Zwecke eines genügenden Wärme-und Schallschutzes können besondere Schutzverkleidungen vorgesehen werden. Diese können entweder vor dem Einbau der Scheiben an ihnen befestigt werden oder sie werden später im Schutz der bereits eingebauten Wand-und Deckenscheiben in mehr oder weniger grossen Stücken, von der Witterung ungestört, aufgebracht. Die Wandscheiben können zwischen den Skelettstäben oder neben denselben liegen. Scheiben und Skelettstäbe können fugenlos aneinanderstossen oder es können auch Fugen vorgesehen werden. Bei Vorhandensein von Fugen kann schalldämmendes Isoliermaterial, u. zw. unnachgiebig an den Lastübertragungsstellen und zwischen diesen elastisch angeordnet werden.
In den Scheiben können Öffnungen für Türen,
Fenster usw. vorhanden sein, ohne dass die oben beschriebene Scheibenwirkung beeinträchtigt wird.
Wand-und Deckenscheiben werden in der
Regel in Serie vorgefertigt und mit Kranen ein- gebaut.
Besteht das Skelett aus metallischen Stoffen z. B. Stahl, so wird dieser meistens einbetoniert.
Es kann vorteilhaft werden, die Skelettstäbe nicht aus Walzprofile sondern aus Abkantprofilen AKP zu bilden. Im letzteren Falle kann bei gleichen
Aussenabmessungen der Profile durch Variation der Blechstärke eine verschiedene Tragfähigkeit erzielt werden. Durch die gleichen Aussen- abmessungen bedingt, können somit Bohrungen,
Stosslaschen usw. bei dünnen wie bei dicken
Profilen gleich gehalten werden, was grosse Ver- einfachungen in der Herstellung der Skelett- konstruktion ergibt und ein gutes Anpassen an die verschiedenen Stabkräfte ermöglicht.
Die Zeichnung veranschaulicht den Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemässen
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Konstruktion in einigen Beispielen, u. zw. zeigt Fig. l in schematischer Darstellung eine Wandscheibe mit den an ihr angreifenden Kräften, Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Ausgestaltungen der Lagerung der Wandscheiben, Fig. 4,5 und 6 drei verschiedene Anordnungen der Wandscheiben in bezug auf die Stützen, Fig. 7 den Einbau der Deckenscheiben, Fig. 8,9 und 10 drei verschiedene Ausführungsformen der Wand-und Deckenscheiben je im Querschnitt und Fig. 11 und 12 zwei verschiedene Ausführungen der aus Abkantprofilen hergestellten Skelettstützen.
Aus Fig. 1 ersieht man, dass die Wandscheibe W durch beliebige Einzellasten P P P"oder gleichmässig verteilte Lasten g und p belastet sein kann und in ihrem unteren Endpunkte B oder an der Kante A, also an ihrem Seitenrand, gelagert wird und somit auf ihre Länge 1 selbst als Träger (Scheibe) wirkt. Öffnungen Oe in der Scheibe storen dabei die Scheibenwirkung nicht.
Fig. 2 zeigt, wie eine solche Wandscheibe B unmittelbar neben den Stützen ST an den Lagerpunkten L auf den Riegeln R des Skelettes S gelagert ist. Es ist klar, dass bei dieser Lagerung die Riegeleinspannmomente an den Stützen sehr klein und die Riegelfeldmomente fast zu Null werden.
Aus diesem Grunde kann die Lagerung der Wandscheibe W, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, beispielsweise auch auf aus den Stützen herausstehenden Konsolen K erfolgen.
In den Fig. 4,5 und 6 ist dargestellt, dass die Lage der Wandscheiben W gegenüber den Stützen ST ganz beliebig sein kann und dass die Wandscheiben M entweder fugenlos an die Stützen ST anschliessen können oder dass zwischen Wandscheiben W und Stützen ST Fugen F vorhanden sein können. Es ist selbstverständlich, dass diese Fugen in verschiedenster Weise gedichtet werden können und dann eine Dämpfung von Schallwellen damit erzielt werden kann.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem die Riegel R aus Beton oder Stahl neben den Wandscheiben W liegen. Die Lagerung der Wandscheiben W erfolgt dann unter Zwischenschaltung der Decke D auf den Riegeln R.
Aus den Fig. 8,9 und 10 ist zu ersehen, dass die Wandscheiben W oder Deckenscheiben D aus einem einzigen Material bestehen oder auch aus mehreren verschiedenen Materialien zusammen- gesetzt sein können. Im letzteren Falle haben die verschiedenen Materialien verschiedene Funk- tionen zu erfüllen. Während die als Voll-, Hohl- oder Rippenplatten ausgebildeten Scheiben W und D die Kraftübertragung durchzuführen haben, fällt den Schichten M nur die Aufgabe der Iso- lierung gegen Schall und Temperaturgefälle zu.
In den Fig. 11 und 12 sind zwei Stützenquer- schnitte dargestellt, wobei Stahlprofile in Beton einbetoniert sind. Es ist dabei zu ersehen, dass bei gleichen Aussenabmessungen bei der Wahl von Abkantprofilen die Blechstärke dl, Jg und auch die Anzahl der Profile variiert werden kann, so dass man sich dadurch in einfacher Weise den vorhandenen Stützcnkräften anpassen kann.
Auf Grund der beschriebenen Konstruktionsgrundsätze ergeben sich gegenüber den bisher bekannten Bauweisen wesentliche Vorteile und Fortschritte, u. zw. : l. Das Zusammenwirken von steifen Scheiben und einem Skelett zu einem einheitlichen Gebilde mit besonderer statischer Wirkungsweise hat zur Folge, dass in den Skelettstäben keine Biegungsmomente oder nur solche von untergeordneter Bedeutung auftreten, so dass die Abmessungen solcher Skelettstäbe wesentlich kleiner ausfallen als bei den bisher bekannten Skelettbauten.
2. Die unmittelbare Überleitung von Wandeigengewicht, Deckeneigengewicht und Nutzlasten eines Stockwerkes durch die steifen Wandscheiben in die Stützen hat zur Folge, dass die Wände eines vielgeschossigen Gebäudes immer nur die unmittelbar sie belastenden Lasten aufzunehmen haben und somit in allen Stockwerken gleich stark gehalten werden können, im Gegensatz zu den üblichen Mauerwerksbauweisen, wo die Wandstärken nach unten zunehmen müssen. Die gleiche Wandausbildung in allen Stockwerken ermöglicht eine weitgehende Serienfertigung der Scheiben, was von wesentlicher wirtschaftlicher Bedeutung ist.
3. Die grosse Tragfähigkeit der Wandscheiben, die Träger mit einer Höhe von mehreren Metern darstellen, ermöglicht grosse Freizügigkeit in den Stützentfernungen des Skelettes.
4. Die Wandscheiben, die in der Regel die Länge eines Skelettfeldes (Abstand zweier Stützen) haben und die Deckenscheiben, deren Stützweiten in der Regel mit den Stützweiten des Skelettes übereinstimmen, ermöglichen bei Vorfertigung der Scheiben eine aussergewöhnliche schnelle Errichtung solcher Bauwerke mit einem Minimum an Arbeitskräfte, vor allem an Facharbeiten.
5. Der Einbau fertiger Wand-und Deckenscheiben bedingt ein Minimum an Baufeuchtigkeit, so dass kurz nach Beendigung der Montage solche Bauwerke in Benützung genommen werden können.
6. Mit der Gleichhaltung der Konstruktions- elemente unabhängig von der Stockwerksanzh1 sind eine Reihe weiterer Vorteile bei der Aus- führung aller Nebenarbeiten, wie Wärmever- kleidungen, Installationen, Ausführung von
Fenstern und Türen usw. verbunden, da für alle diese Teüe ebenfalls die Gesetze der Serien- fertigung gelten.
7. Da allfällige Biegungsmomente in der
Skelettkonstruktion von untergeordneter Be- deutung sind, können bei Stahlkonstruktionen einfache Profile verwendet werden und es kann z. B. bei Abkantprofilen auch bei vielgeschossigen
Bauten erreicht werden, dass sämtliche Stützen aller Stockwerke mit einer einzigen Bohrschablone hergestellt werden können.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass mit dieser neuen Bauweise mit Ersparnissen an Bau- material, Bauzeiten und Lobnaufv, and gegenüber den bisher bekannten Bauweisen g < rechnet werden
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kann und dass es sich dabei nicht um eine provisorische oder Notstandsbauweise handelt, sondern um eine solche, die allen Anforderungen in bezug auf Güte, Wärmehaltung, Dauerhaftigkeit, Ästhetik usw. erfüllt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bauwerk in Skelett-Scheibenbauweise, d. h. mit einem Skelett aus beliebigem Material wie Beton, Stahl oder Stahlbeton und in dieses eingesetzte Wand-und Deckenscheiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandscheiben (W) knapp neben den Stützen (ST) auf den Riegeln (R) oder auf an den Stützen vorgesehenen Konsolen (K) gelagert sind, so dass durch die Steifigkeit der Scheiben das Gewicht derselben samt den darauf- liegenden Deckenlasten, den Nutzlasten usw. nahezu unmittelbar auf die Stützen übertragen werden und daher in den Riegeln bzw. Konsolen und damit im gesamten Skelett nur Biegemomente von untergeordneter Grösse auftreten können bzw. die Feldmomente in den Riegeln fast zu Null werden.