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Verfahren zur Errichtung von mehrgeschossigen Gebäuden
Die moderne Architektur hat insbesondere im Geschäftshausbau die Tendenz entwickelt, die Aussen- fassade insbesondere zwecks guter Belichtung der Büroräume mit durchgehenden Fensterbändern auszubil- den, wobei an der Fensterseite keine Stutzen eines tragenden Skeletts sichtbar sind. Bei diesen Ausfüh- rungen wurden die Stützen des Skeletts der Aussenfassade in der Regel nach innen hinter die Fassadenflä- che gestellt, so dass sie von aussen nicht sichtbar waren. Insbesondere bei Hochhäusern haben diese tragen- den Stutzen auch bei einer schlanken Stahlausführung gewisse Mindestbreiten, welche bei der Raumein- teilung von Bauherrn und Architekten vielfach störend empfunden wurden.
Die Mindestabmessungen dieser
Drucksäulen werden durch folgende Faktoren bestimmt : Durch die Grösse der Vertikallast, die auf dieser
Säule ruht, durch allfällige Momente, die an einer Säule angreifen, durch die Knicklänge, welche bei den gewünschten schlanken Ausführungen sehr grosse Knick-Beiwerte und dadurch vielfach unwirtschaft - liche Eisenquerschnitte ergeben und durch die Ummantelungsstärken dieser Stahlstützen zur Erzielung eine ; feuerdämmenden Umhüllung.
Es wurden daher vereinzelt Lösungen gesucht, bei welchen die Geschossdecken der Aussentrakte nicht auf Traggliedern in den Aussenwandflächen oder knapp dahinter aufruhen, sondern als Kragkonstruktionen aus den Bereichen des Mitteltraktes frei bis zur Aussenwand auskragen.
Diese Ausbildung ist jedoch insbesondere bei in diesen Fällen vielfach vorkommenden grossen Trakt- tiefen dieser Aussentrakte ( & -d m) behr unwirtschaftlich und bedingt relativ hohe Deckenkonstruktionen und materialaufwendige Ausführungen mit allen Konsequenzen der Mehrlasten bis in die Fundamente hinein.
Andere Konstruktionslösungen haben beispielsweise oberhalb der turmartig ausgeführten Skelettkon- struktionen oder Scheiben- bzw. Schachtelausführungen des Mitteltraktteiles eines Dreitrakters auskragende Stahl-, Stahlbeton- oder Verbundbinder vorgesehen, an welchen an der Aussenfassade Hängesäulen insbesondere in Stahl angehängt werden, welche die Aussenunterstützungen der Geschossdecken innerhalb der Fensterfront bzw. knapp dahinter bilden.
Diese Ausführung hat jedoch insbesondere nachfolgende Nachteile, während des Bauvorganges : Es muss zuerst der turmartige Innentrakttell bis zu dem obersten Geschoss für sich allein hergestellt werden. Dann wird nach Ausbildung des Kragträgersystems im Bereich der Dachkonstruktionen die Anordnung der Hängeglieder möglich und die Ausbildung der übrigen Deckenkonstruktionen muss nun in einem zweiten Arbeitsgang zweckmässigerweise von unten beginnend mit erforderlichen weiteren Montagevorkehrungen, Gerüstungen und Transportvorkehrungen durchgeführt werden. Dabei kann während dieser Montage insbeson dere bei vielgeschossigen Hochhäusern die Längendehnung der Zugglieder mit ihren Auswirkungen auf Durchlaufwirkungen vorher betonierter oder ausgebildeter Deckenfelder von grossem Einfluss sein.
Das erfindungsgemässe Verfahren stellt eine besonders wirtschaftlich und technisch sowie ausführungsmethodisch günstige Lösung für die Ausbildung von vielgeschossigen Häusern dar, die den heutigen Whin- schen der Bauherrn und Architekten ebenso wie den technisch-wirtschaftlichen Möglichkeiten entgegenkommt.
Erfindungsgemäss wird davon ausgegangen, dass zur Errichtung von mehrgeschossigen Gebäuden mit einem windsteifen inneren Gebäudekern (Skelett, Zellenbau, Turm od. dgL) gleichzeitig mit dem Hoch führen des Gebäudekerns äussere, insbesondere im Bereich der späteren Gebäudeaussenfront stehende, miteinander zug- und druckfest verbundene Stützsäulen angeordnet werden, welche gemeinsam mit dem Gebäudekern die Montagelasten der zwischen ihnen liegenden Deckenfelder tragen. Nach Erreichen der obersten Geschossdecken werden über dem Gebäudekern geeignete Binderkonstruktionen angeordnet, welche
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mindestens bis zur Flucht der äusseren Stützsäulen unter zugfester Verbindung mit diesen über den Ge- bäudekern vorkragen.
Es bestehen nunmehr verschiedene Möglichkeiten, die bisherigen Stützsäulen in Zugsäulen umzu- wandeln.
Beispielsweise können durch Vorspannung der Binderkonstruktionen deren Enden angehoben werden, so dass die unterste Stützsäulenreihe von ihrem provisorischen Fundament abgehoben wird.
Weitere Möglichkeiten bestehen z. B. darin, die Aussenstützen im Bereich des untersten Geschosses abzusenken bzw. zu entfernen, so dass in allen nun angeführten Fällen die gesamten Aussenwandlasten des Fertigzustandes mit den nunmehr als Zugsäulen wirkenden Aussenwandsäulen in den kragträgerartigen
Teilen der Binderkonstruktionen hängen.
Die letztgenannten Möglichkeiten der Einleitung des Endzustandes können selbstverständlich auch miteinander kombiniert werden. Aus vorstehendem ist daher zu entnehmen, dass in wirtschaftlich und technisch vorteilhafter Weise die vertikalen Aussenglieder nur als Zugglieder für die Gesamtlasten aller
Konstruktionen bemessen werden. Bei Errichtung des Baues dienen jedoch diese späteren Zugglieder als
Tragsäulen und Drucksäulen zur Aufnahme der Montagelast.
Bei diesem Verfahren wird daher der grosse wirtschaftliche Vorteil ausgeschöpft, dass im Zuge der
Rohbauherstellung die auf die Aussensäulen entfallenden Lasten nur einen Bruchteil der späteren Gesamtlast betragen und daher entsprechend schwach dimensioniert werden können. Dies ist deshalb der Fall, weil praktisch für die Montage nur das Deckeneigengewicht sowie das Säuleneigengewicht in Rechnung gestellt werden brauchen, da Fussbodenschichte, Verkehrslast, Trennwände, Deckenuntersichten und die gesamten Fensterwandausfachungen einschliesslich der Fensterkonstruktionen, Fassadeplatten u. dgl. noch nicht lastwirksam sind.
Diese Lastunterschiede erlauben es, den vorbeschriebenen unwirtschaftlichen Einfluss des Knickbeiwertes bei schlanken Konstruktionen in der erfindungsgemässen Wechselverwendung für
Montage- und Fertigzustand weitgehend auszuschalten und gleichzeitig ermöglichen sie eine Vereinfa- chung und Bauzeitverkürzung. Weiters kann natürlich die Bauzeit durch die mögliche Fertigteilmontage der erfindungsgemässen Stahlhängesäulen und allfällige Fertigkonstruktionen für die Deckenausbildung weiter herabgesetzt werden.
Ein weiterer wesentlicher Schritt des Verfahrens ist, dass die Montagestösse der Tragsäulen insbesondere im Bereich der Dsckenroste nach Wirksamwerden des Endzustandes mit Beton ausgegossen werden und eine volle momenten- und haftschlüssige Verbindung zu den Deckenkonstruktionen erfolgt.
Von besonderer Wichtigkeit ist unter anderem auch, dass die Montage-Knicklängen. der Tragsäulen beispielsweise durch Anordnung vonParapet-und Sturzlängsaussteifungen in dieser Richtung des in der Regel kleineren Trägheitsmomentes abgemindert werden.
Das Gleiche kann allenfalls auch dadurch erreicht werden, indem Teile vorgefertigter Fassadeplatten und Fensterkonstruktionen an den Tragsäulen in an sich bekannter Weise befestigt werden.
Bei vielgeschossigen Hochhäusern wird trotz der Verwendung des Stahles, also eines Baustoffes mit grossem E - Modul und daher relativ kleinen Stauchungen unter den Montagelasten die Längenänderung unter Montagedruck im Vergleich zur Dehnung im Fertigzustand zu berücksichtigen sein.
Es ist dies sehr leicht dadurch möglich, dass die Knotenpunkte der Aussensäulen und des beispielsweise zwischen den Fensterwandsäulen und den inneren Auflagerkonstruktionen gespannten Deckenfeldes gelenkig sind und erst nach Wirksamwerden der Zugaufhängung der Aussensäulen bei Abschluss des Montagezustandes diese Gelenkfugen zur Erzielung einer Durchlaufwirkung durch Vergiessen mit Beton geschlossen werden, so dass zu erwartende kleine Dehnungen und Knotenpunktsverschiebungen im Montagezustand ohne schädliche Risse insbesondere in den Deckenkonstruktionen ermöglicht werden.
Bei der Fensterbildung der durchgehenden Fensterbänder wird darauf Rücksicht zu nehmen sein, dass die-auch nachträgliche-Aufstellung von Wohnungs- bzw. Raumtrennwänden möglich ist. Diese Wände haben in der Regel eine Gesamtdicke von mindestens zirka 8 cm. Diese Gesamtdicke bzw. diese geringen Querschnittsabmessungen der beispielsweise als Curtain-Walls ausgebildeten Fassadeplatten bzw. deren Unterteilungssprossen soll für die Unterbringung der vertikalen Aussentragglieder (Tragsäulen) verwendet werden.
Die Fig. 1 stellt den Querschnitt einer tragenden Säule in der Aussenwand eines Geschäftshauses in der üblichen Ausführung dar, wobei der Stahlträger 1 durch Beton 2 ummantelt wurde. Die Raumtrenn- wand 3 ist bedeutend schmäler als die Säulenbreite. Die Fenster der Aussenwand sind mit 4 bezeichnet.
Demgegenüber wurde in Fig. 2 die Säule 5 in das Rauminnere zurückversetzt, so dass eine ebenflächige Aussenfront 6 erreicht wurde. Auch bei dieser Lösung wird die grössere Breite der Säule 5 gegenüber der schmalen Raumtrennwand 3 bemängelt.
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In Fig. 3 wird der Querschnitt eines mehrgeschossigen dreitraktigen Geschäftshauses schematisch dargestellt, bei welchem in bekannter Weise zur Unterstützung in den Aussenwänden kragartige Teile 7 der Stahlbetondecken aus dem turmartigen Mitteltrakt 8 des Gebändes auskragen, welche die meist als Leichtwand bzw. sogenannten Curtain-Wall ausgebildete Fassade 9 tragen.
Demgegenüber wird in Fig. 4 der Querschnitt eines andern Geschäftshauses schematisch dargestellt, welches nachfolgendes, ebenfalls bekanntes Konstruktionsprinzip verwendet.
Der gut ausgesteifte turmartige Mittelteil 10 des Gebäudes erhält über dem obersten Geschoss Binderkonstruktionen 11, welche auf die gewünschte Aussentrakttiefe auskragen. An diese werden Zugglieder 12 gehängt, welche als Aussenauflagerung der nachträglich montierten Decke der Aussentrakte 13 dienen.
Die Fig. 5 zeigt eine beispielsweise Ausführung auf Grund dieser Erfindung in Abänderung des vorbeschriebenen Systems, dergestalt, dass während der Montage gleichzeitig mit der Errichtung des turmartigen Innenteiles 14 die Deckenfelder der Aussentrakte 15 auf Drucksäulen in den Aussenwandflächen 16 vorzugsweise gelenkig aufgelagert werden, welche besonders schlanken Drucksäulen im Endzustand als Zugsäulen wirken. Die mit vollen Linien ausgezeichneten Teile des Gebäudes sind bereits montiert, die strichlierten Teile zeigen den noch nicht errichteten restlichen Gebäudeteil.
In Fig. 6 ist die Rohbaumontage sowohl des turmartigen oder scheibenartigen Mitteltraktes 14 beendet, ebenso wie die Erstellung der über dem obersten Geschoss angeordneten Hauptbinder 17 mit ihren Kragarmen 18. Die Aussensäulen 16 sind in diesem Bauzustand noch montagedrucktragend.
In Fig. 7 zeigen die Pfeile 19 an, dass beispielsweise durch nachträgliches Vorspannen der Hauptbinderkonstruktionen 17 deren Enden als Kragarme 18 in Pfeilrichtung um ein geringes Mass angehoben werden. Dadurch wird der bisherige Druck auf die Aussensäulen 16 in eine Zugwirkung umgewandelt. Die geringen Knotenpunktverschiebungen in den Knoten 20 sind ebenso wie die geringen Knotendrehungen in den Knoten 21 auf Grund der Montagegelenke an diesen Stellen möglich.
In Fig. 8 wird als Variante zur vorbeschriebenen Vorspannung des Trägers 17 die Umwandlung der Drucksäulen in Zugsäulen durch Absenken bzw. Entfernen der strichliert eingezeichneten untersten Montagestäbe 22 bewirkt. Das Entfernen oder Absenken dieser untersten Montagedruckstäbe wird durch die beiden Pfeile symbolisiert.
Die Fig. 9 zeigt schematisch den Querschnitt dieses erfindungsgemäss errichteten mehrgeschossigen, beispielsweise Geschäftshauses, bei welchem nach den in den vorausgegangenen Figuren beschriebenen Bauvorgängen die Montagegelenke durch Ausgiessen mit Beton kraftschlüssig und momentenschlüssig ausbetoniert worden sind, und nunmehr für den Endzustand die Aussenwandlasten der Obergeschosse ebenso wie die anteiligen Aussentraktdeckenlasten in den Kragarmen 18 der Hauptbinder 17 hängen. Die Aussenzugsäulen 16 sind innerhalb der Ausfachung der Fensterwände eingebettet. Bei dieser Ausführungsvariante sind im Erdgeschoss völlig aussensäulenfreie Passagen 23 oder Geschäftsräume ohne Aussensäulen mit gro- ssen ungeteilten Fensterflächen ausgebildet.
Die Fig. 10 zeigt beispielsweise den horizontalen Querschnitt einer Aussenwandsäule, bei welcher die kleinen Abmessungen der Hängesäulen 16 einschliesslich Feuerschutzschichte innerhalb der Fensterwand- ausfachung 24 untergebracht sind. Die strichlierten Linien 25 zeigen, dass das Öffnen der grossen Fenster ungestört bis an die dünne Raumtrennwand 3 möglich ist.
Die Fig. 11 stellt eine Variante vorbeschriebener Querschnittausbildung einer Hängesäule 16 dar, bei welcher ein Schenkel des T-förmigen Stahlquerschnittes in den Bereich der dünnen Raumtrennwand 3 ragt, während der Steg im Bereich der Fensterwandfläche 24 liegt.
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