Flächentragwerk mit einer Vielzahl von Spanngliedern Bekanntlich sind Flächentragwerke, ins- besondere solche für grosse Spannweiten, z. B. Dächer von Hallen und dergleichen, immer noch verhältnismässig viel zu schwer, ob gleich schon zahlreiche Versuche unternom men wurden, mit Hilfe materialsparender konstruktiver Massnahmen oder durch Ver wendung von Leichtbaustoffen das Gewicht solcher Tragwerke herabzusetzen.
Es sind bereits Dachkonstruktionen, bei denen teilweise als Träger der Dachhaut ge spannte Drähte dienen, vorgeschlagen wor den. Es waren jedoch bei diesen älteren Trag konstruktionen die Drähte vornehmlich als Ersatz der Sparren gedacht und demzufolge von Pfette zu Pfette gespannt, um die Spann weite gering zu halten, oder aber sie dienten lediglich als Ersatz der Latten.
Das Flächentragwerk gemäss vorliegender Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die von einem Ende des Tragwerks zum andern verlaufenden Spannglieder zwischen Wider lagern mit einer Spannung von mindestens 2000 kg/cm2 gespannt sind.
Durch diese Massnahme werden jegliche Sparren und Latten, die einen beträchtlichen Teil des Eigengewichtes der üblichen Kon struktionen ausmachen können, überflüssig. Die Dachhaut sollte sodann in einer Weise ausgebildet werden, dass sie selbsttragend zwischen den einzelnen, gespannten Spann gliedern wirkt. Die Dachhaut kann an den in der Längsrichtung des Tragwerkes ver laufenden Spanngliedern befestigt werden.
Das erfindungsgemässe Flächentragwerk ist insbesondere dadurch möglich geworden, dass heute so hochwertige, zugfeste Drähte er zeugt -werden können, wie sie beispielsweise als sogenannte Stahlsaiten für den Spann beton Verwendung finden.
An Hand einer Zeichnung werden an schliessend zwei Ausführungsbeispiele des er- findungsgemässen Flächentragwerkes erläu tert, und zwar zeigen Fig. 1 ein Flächentragwerk bei einem üb lichen Giebeldach für eine Halle.
Fig. 2 ein verspanntes, zweiseitiges KKrag- dach für einen Bahnsteig, Fig. 3 die unterseitige Verspannung der Spannglieder in den einzelnen Feldern eines Daches, und Fig. 4 eine Traganordnung zur Aufnahme von die Dachhaut tragenden Haltern.
Die einzelnen als Widerlager und Stütz träger dienenden Binder 1 des Daches nach Fig. 1 sind durch eine Firstpfette 2 bzw. nicht gezeichnete Windverbände versteift und bilden einen starren Rahmen bzw. ein räumliches Fachwerk.
Die aus hochwertig stem Stahl hergestellten und bis zur zulässi gen Grenze gespannten Drähte 3 werden zwi- sehen den beiden als Widerlager dienenden Endbindern gespannt und überspannen die ganze Dachfläche in etwa gleichenAbständen. Für die Dachhaut eignet sich in einem solchen Fall besonders Leichtmetallblech in Form von Platten, Bahnen, profilierten Blechen <B>USW.</B>
Das in Fig. 2 dargestellte. Bahnsteigdach besteht aus T-förmigen Stehern 4 und einem durchgehenden, die Köpfe der Steher ver bindenden Balken 5. Vom letzten Steher ab sind die Drähte zu den Enden hin gebündelt; sie sind unter Benützung des Balkens 5 als Widerlager gespannt und erteilen diesem eine hohe zentrische Druckvorspannung, so dass sich eine Armierung desselben unter Umstän den erübrigt.
Die Fig.3 veranschaulicht eine Mass nahme, die sich allenfalls als notwendig er weist, um ein Schwingen der Drähte in Rich tung senkrecht zur Decke zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Drähte von ihrer Mitte aus durch weitere Drähte 6 unterspannt, und zwar im Sinne ihres natür lichen Durchhanges.
Das Tragwerk erhält dadurch entlang der mittleren Fallinie jedes Binderfeldes eine Vertiefung, die sich nicht nur architektonisch, sondern bei einer Dachoberfläche auch in bezug auf den Abfluss des Niederschlags wassers und des Kondenswassers an der Unterseite des Tragwerks günstig auswirkt.
Die Fig. 4 stellt eine Befestigungsweise von Haltern für Bauelemente auf zwei Spann gliedern dar, wobei die Halter mit den Spann- gliedern durch Umbördelung 7 verbunden werden und an der Oberseite eine Profilierung zum Auflegen einer Decke aufweisen können. An der Unterseite sind Auflagerfalze 8 zur Aufnahme von Isolier- oder Verkleidungs platten vorgesehen.
Die Spannglieder können als Drähte, Ka bel aus Stahldraht oder Seile aus natürlichen oder künstlichen Fasern mit Zugfestigkeiten von mindestens 3000 kg/cm2 ausgebildet sein.
Die Spannglieder können z. B. fix oder mittels Verschraubung nachspannbar an den Widerlagern verankert sein. Es ist aber eben sogut möglich, sie mit Hilfe eines Gewichtes unter ständiger Spannung zu halten, wobei. unter Umständen ein Teil des Gebäudes, eine ganze Stirnwand oder dergleichen als Gewicht verwendet werden kann.
Um ein Schwingen der Spannglieder in einer zu ihrer Ebene etwa senkrechten Ebene zu verhindern, können die Spannglieder innerhalb der einzelnen Felder von der Feldmitte aus durch zusätz liche Spannorgane auch querverspannt sein.
Weiterhin können die durch das Spannen der Spannglieder entstehenden Widerlager- kräfte vorteilhaft zu einer Druckverspannung des Bauwerkes bzw. eines durch die Nutzlast auf Zug oder Biegung beanspruchten Teils des Bauwerkes benutzt werden.
So kann z.B. einem Betonteil des Bauwerkes eine so hohe Druckvorspannung erteilt werden, dass sich dessen Biegezug-Armierung unter Umstän den erübrigt. Ähnlich der Vorspannung bei Stahlsaitenbeton kann im übrigen die Spann- kraft im Bäuwerk noch in mannigfachster Art zur Entlastung verschiedener zug- und biegebeanspruchter Bauwerksteile heran gezogen werden. Vorteilhaft ist es z. B.
(ins besondere bei Flachdächern), die Spann glieder an einem oder beiden Enden eines die Decke, vorzugsweise in deren Mitte, unter ziehenden Längsträgers zu verankern, wobei die Spannglieder diesen Träger unter Druck setzen. In besonderen Fällen wird es zweck mässig sein, die durch die Spannglieder auf das Bauwerk wirkenden Zugkräfte nicht durch im Kraftfeld angeordnete Druck glieder aufzufangen, sondern über als Wider lager dienende Endbauwerke über das Fun dament in den Boden zu leiten.
Hierdurch wird es möglich, Gebäude herzustellen, die an ihren Enden zwei relativ schwere, jedoch kleinflächige, steife Blöcke aufweisen, wäh rend die gesamte (grossflächige) Zwischen konstruktion in einer elastischen Bauweise (Spannglieder mit elastischer Decke) aus gebildet ist. Dies wird in Fällen, wo Bomben sicherheit gefordert wird, aber auch bei schlechtem Baugrund oder in Erdbeben gebieten, wo Setzungen der Zwischenbinder zu erwarten sind, sehr vorteilhaft sein.
Im übrigen kann die Dachhaut des Flä chentragwerkes derart ausgebildet werden, dass sie auf die Stützweite des Spannglieder- abstandes selbsttragend wirkt. Hierfür kön nen beispielsweise Wellbleche, profilierte Bleche aller Art, aber auch steife Platten aus verschiedenen Materialien Verwendung fin den. Auch flexible Materialien mit ausreichen der Zugfestigkeit, wie etwa Zeltbahnen, Gummimatten usw. sind anwendbar.
Es ist aber auch möglich, die gespannten Spann glieder als Schalungsträger zu verwenden, wobei an diesen Trägern Schalungen auf gehängt werden und auf diesen eine Beton platte, druckfest, vorzugsweise aus Leicht beton oder mit eingelegten Füllkörpern, ge gossen wird. Allenfalls kann es sich hier auch um bleibende Schalungen, welche zur Ober flächenverkleidung oder Schall- und Wärme dämmung dienen, handeln.
Eine bevorzugte Ausbildung zur Befesti gung der Dachhaut ergibt sich, wenn in ge wissen Abständen nicht einzelne Spann glieder, sondern etwa zwei oder mehrere Glieder in Bündeln vorgespannt werden. Diese ermöglichen sodann für gewisse Ein deckungsarten eine einwandfreie, unverrück bare Befestigung. Dabei kann die Vörspan- nung der Spannglieder auch in einfacher Weise durch gegenseitiges Verdrillen zweier oder mehrerer parallel zueinander verlaufen der, benachbarter, endfixierter Glieder be wirkt werden.
Surface structure with a large number of tendons It is known that surface structures, in particular those for large spans, e.g. B. roofs of halls and the like, still relatively much too heavy, although numerous attempts have already been undertaken to reduce the weight of such structures with the help of material-saving structural measures or by using lightweight materials.
There are already roof structures in which ge tense wires partially serve as a carrier of the roof skin, proposed the wor. However, in these older supporting structures, the wires were primarily intended to replace the rafters and therefore stretched from purlin to purlin to keep the span small, or they were only used to replace the battens.
The planar structure according to the present invention is characterized in that the tendons running from one end of the structure to the other are tensioned between abutments with a tension of at least 2000 kg / cm2.
With this measure, any rafters and battens, which can make up a considerable part of the dead weight of the usual Kon structures, are superfluous. The roof skin should then be designed in such a way that it is self-supporting between the individual, tensioned tendons. The roof skin can be attached to the tendons running in the longitudinal direction of the structure.
The planar structure according to the invention is made possible in particular by the fact that high-quality, tensile strength wires can be produced today, such as those used, for example, as so-called steel strings for prestressed concrete.
On the basis of a drawing, two exemplary embodiments of the planar structure according to the invention are then explained, namely FIG. 1 shows a planar structure with a customary gable roof for a hall.
FIG. 2 shows a braced, two-sided K-cantilever roof for a platform, FIG. 3 shows the bracing of the tensioning elements on the underside in the individual fields of a roof, and FIG. 4 shows a support arrangement for receiving holders carrying the roof skin.
The individual trusses 1 of the roof according to FIG. 1 serving as an abutment and support are stiffened by a ridge purlin 2 or wind bracing, not shown, and form a rigid frame or a three-dimensional framework.
The wires 3 made of high quality steel and stretched to the permissible limit are stretched between the two end ties serving as abutments and span the entire roof surface at approximately equal distances. In such a case, light metal sheet in the form of plates, strips, profiled sheets <B> ETC. </B> is particularly suitable for the roof skin
That shown in FIG. The platform roof consists of T-shaped posts 4 and a continuous beam 5 connecting the heads of the posts. From the last post, the wires are bundled towards the ends; they are tensioned using the beam 5 as an abutment and give it a high central compressive prestress, so that reinforcement of the same may be unnecessary.
The Figure 3 illustrates a measure that is at most necessary he points to avoid swinging the wires in Rich device perpendicular to the ceiling. For this purpose, the individual wires are spanned from their middle by further wires 6, in the sense of their natural union sag.
As a result, the structure is deepened along the central fall line of each truss field, which has a favorable effect not only on the architecture, but also with regard to the runoff of rainwater and condensation on the underside of the structure on a roof surface.
4 shows a method of fastening holders for components on two clamping members, the holders being connected to the clamping members by flanging 7 and being able to have a profile on the top for placing a ceiling. At the bottom are Auflagerfalze 8 are provided for receiving insulating or cladding plates.
The tendons can be designed as wires, cables made of steel wire or ropes made of natural or artificial fibers with tensile strengths of at least 3000 kg / cm2.
The tendons can, for. B. be anchored to the abutments fix or by means of a screw connection. But it is just as well possible to keep it under constant tension with the help of a weight, whereby. possibly a part of the building, an entire end wall or the like can be used as weight.
In order to prevent the tendons from swinging in a plane approximately perpendicular to their plane, the tendons can also be transversely braced within the individual fields from the center of the field by additional tensioning elements.
Furthermore, the abutment forces arising from the tensioning of the tendons can advantageously be used to compress the structure or a part of the structure that is subjected to tension or bending by the payload.
E.g. a concrete part of the structure can be given such a high compressive prestress that its flexural reinforcement may be unnecessary. Similar to the pre-tensioning in steel-string concrete, the tension force in the building can also be used in a wide variety of ways to relieve various parts of the building that are subject to tensile and bending loads. It is advantageous, for. B.
(In particular for flat roofs) to anchor the tendons at one or both ends of the ceiling, preferably in the middle, under pulling longitudinal girders, the tendons putting this girder under pressure. In special cases, it will be useful not to absorb the tensile forces acting on the structure through the tendons by pressure members arranged in the force field, but to direct them into the ground via end structures serving as abutments via the foundation.
This makes it possible to produce buildings that have two relatively heavy, but small-area, rigid blocks at their ends, while the entire (large-area) intermediate structure is formed in an elastic construction (tendons with elastic ceiling). This will be very advantageous in cases where bomb safety is required, but also in poor building ground or in earthquake areas where settlement of the intermediate trusses is to be expected.
In addition, the roof skin of the surface structure can be designed in such a way that it acts in a self-supporting manner over the span of the tendon spacing. Corrugated metal sheets, profiled sheets of all kinds, but also rigid sheets made of various materials can be used for this purpose. Flexible materials with sufficient tensile strength, such as tent sheets, rubber mats, etc., can also be used.
But it is also possible to use the tensioned tension members as formwork supports, with formworks being hung on these supports and a concrete plate, pressure-resistant, preferably made of lightweight concrete or with inlaid fillers, is poured onto them. At most, it can also be permanent formwork, which is used for surface cladding or sound and heat insulation.
A preferred training for fastening the roof cladding arises when not individual tendons, but rather two or more members are biased in bundles at certain distances. These then enable a perfect, immovable attachment for certain types of cover. The pre-tensioning of the tendons can also be effected in a simple manner by mutually twisting two or more of the adjacent, end-fixed members that run parallel to one another.