Fachwerkartiges Hängetragwerk, insbesondere für Dächer Die Erfindung bezieht sich auf ein fachwerkartiges Hängetragwerk, insbesondere für Dächer, mit in der Richtung der Fachwerkdiagonalen verlaufenden Zug gliedern.
In den letzten Jahren sind Hängetragwerke für Dächer errichtet worden, z. B. in Form von auf zweck mässige Weise angeordneten Stahldrahtseilen, teils weil sie preiswert sind, teils deshalb, weil solche Konstruk tionen viel einfacher sind als massive Dächer. Die Dachhaut, die hierbei auf dem Netzwerk von Stahl drähten verlegt wird, kann sehr dünn und leicht sein und besteht z. B. aus Tuch oder dünnen Platten wie Asbestzementtafeln, Porenbetonplatten, Blechen aus Aluminium oder aus galvanisierten Blechen. Als Dachhaut kann auch schwereres Material verwendet werden, z. B. eine auf die Drahtseile aufgebrachte Betonschicht.
Es ist ferner bekannt, Drahtseilkon- struktionen für freitragende Dächer in der Weise auszubilden, dass die Drahtseile sich unter einem rechten oder andern Winkel kreuzen und dass solche Netzwerke in verschiedenen Höhen übereinander an geordnet sind, so dass das Netzwerk die Form einer Hängebrücke bildet, bei der das Dach denjenigen Teil ausmacht, der im Brückenbau als Fahrbahn ausge bildet ist.
Man unterscheidet bei den erwähnten Dachkon struktionen hinsichtlich ihres Verhaltens gegen Wind beanspruchungen und besonders gegen eine aufwärts gerichtete Windkraft zwei Konstruktionsarten, näm lich einerseits die schwere Konstruktion, die z. B. aus Beton besteht und durch ihr relativ grosses Eigen gewicht die Windbeanspruchung aufnimmt, und ander seits die leichte Konstruktion, die durch abwärts gerichtete Drahtseile gegen die Windbeanspruchung abgesteift ist.
Die bekannten leichten Dachkonstruktionen haben den Nachteil, dass sie sich bei relativ schwachem Wind bewegen. Der Einfluss dieser Bewegung ist für die Dichtheit des Daches schädlich. Bei einer bekannten hängenden Dachkonstruktion mit vorgespannten Drahtseilen sind vertikale Stagseile zwischen zwei Pri märseilen derart angeordnet, dass verformbare Vier ecke entstehen, die zur Folge haben, dass die Kon struktion sich bei Windkräften bewegt.
Dachkonstruk tionen dieser Art werden zweckmässig entweder zwi schen ausserhalb des Gebäudes befindlichen freistehen den Tragpfählen aus Beton oder dergleichen montiert oder das Gebäude selbst muss die entstehenden Zug beanspruchungen aufnehmen; dies kann dadurch er folgen, dass in dem Gebäude genügend starke Pfeiler angeordnet sind, an deren obern Enden die Seile be festigt werden, oder man gibt dem Gebäude eine symmetrische Form, z. B. die einer Ellipse, so dass die auftretenden Beanspruchungen aufgenommen wer den können, wobei dann zweckmässig in geeigneter Höhe des Gebäudes ein aus Beton oder Stahl beste hender Ring eingebaut wird.
Das erfindungsgemäss ausgebildete Hängetragwerk ist in erster Linie für leichte Dachkonstruktionen be stimmt und hat ausser der Einfachheit der Projektie rung und Ausführung vor allem den Vorteil, dass unerwünschte Bewegungen vermieden werden. Zu die sem Zweck besteht die Erfindung darin, dass das Hängetragwerk aus vorwiegend auf Zug beanspruch ten Elementen in der Form eines nach unten durch gekrümmten Tragorgans und eines nach oben durch gekrümmten Halteorgans sowie in der Richtung der Fachwerkdiagonalen verlaufenden Zuggliedern be steht, wobei das Tragwerk verspannt ist, um im Halte organ auch bei Belastung eine Zugspannung aufrecht zuerhalten.
Damit die Zugvorspannung nicht ganz durch die Nutzlast aufgehoben wird, kann das Tragorgan der art gespannt sein, dass in dem nach oben gekrümmten Halteorgan in jedem Lastfall Zugspannungen vorhan den sind.
Das Hängetragwerk kann ferner bezüglich des Trag- und/oder des Halteorgans so ausgebildet sein, dass diese Organe aus aneinandergefügten Elementen zusammengesetzt sind.
In vielen Fällen ist zweckmässig das fachwerkartige Hängetragwerk so ausgebildet, dass das Tragorgan, das Halteorgan sowie die Folge von Diagonalzuggliedern aus je einem Seil bestehen, wobei an den Fachwerk knotenpunkten Rollen vorgesehen sind, über welche das die Diagonalzuggüeder bildende Seil geführt und an welchen es durch Sperrmittel, beispielsweise Keile, fixiert ist.
Es kann auch zwischen dem Halteorgan und dem Tragorgan eine weitere Zugghedfolge angeordnet sein, wobei die Abschnitte vorzugsweise senkrecht zu den Abschnitten der "ersten Zuggliedfolge geführt sind. Das fachwerkartige Hängetragwerk kann ferner so ausgebildet sein, dass die in der Richtung der Fach werkdiagonalen verlaufenden Zuggliedern als Einzel glieder hergestellt sind. Dabei können die zwischen dem Trag- und dem Halteorgan angeordneten Dia gonalzugglieder aus steifen Teilen, z. B. Rohren oder Vollprofilteilen, bestehen.
Statt dessen können die zwischen dem Trag- und dem Halteorgan angeord neten Diagonalzugglieder aus einer Kombination von steifen Teilen, z. B. Rohren oder Vollprofilteilen, und Seilelementen hergestellt sein.
Bei einer-bekannten Konstruktion sind zwar die Zugglieder in Rollenblöcken geführt; jedoch sind dabei das Tragorgan, das Halteorgan sowie die Zugglieder gegeneinander nicht gegen Verschiebung gesichert, so dass die Zugglieder die Horizontalbewegung des Tragorgans nicht verhindern. Durch die Verkeilung wird eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Steifheit erreicht.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfin dung sind in der Zeichnung dargestellt; es zeigt: Fig. 1 ein erstes Hängetragwerk, Fig. la ein Hängetragwerk mit zwei Folgen von Zuggliedern, Fig. 2 eine Ausführungsform mit Versteifung in seitlicher Richtung, von oben gesehen, Fig. 3 eine andere Ausführungsform mit Verstei fung, Fig.4 einen Knotenpunkt mit Seilrolle und zu gehörigem Keil als Sperrglied, Fig. 5 den Knotenpunkt gemäss Fig. 4 in der Sei tenansicht.
In Fig. 1 sind mit 1 und la zwei Pfeiler oder Wände aus Beton bezeichnet, die je ein gespanntes Tragseil 2 und ein Halteseil 3 tragen; mit F1, F2, F3, F4 sind die Befestigungsstellen der Seile 2, 3 an den Pfeilern oder Wänden 1, la angedeutet. Die Seile 2, 3 können auch bis zum Boden M geführt und dort auf einfache Weise befestigt sein. Falls die Seile 2, 3 am Boden;M verankert sind, muss die Öffnung für die Durchführung jedes Seils durch die Pfeiler oder Wände 1, la abgerundet sein, damit die Organe beim Span- nen nicht beschädigt werden.
Mit 4 ist ein Zugseil be zeichnet, das als Spann- oder Stagglied dient und das in der Regel schwächer als die übrigen Seile 2, 3 ist und das Tragseil 2 und das Halteseil 3 zu einer Fachwerkkonstruktion verbindet. Das Zugseil 4 läuft ununterbrochen von einer Befestigungsstelle, die mit einer Befestigungsstelle des Tragseils 2 oder Halte seils 3 zusammenfallen kann, über eine Anzahl Kno tenpunkte 5, in denen Rollen 12 angeordnet sind (Fig. 4), zur andern Befestigungsstelle. Mit 6 ist eine Festpunktstelle bezeichnet, an der das Zugseil 4 an dem Tragseil 2 oder dem Halteseil 3 verankert ist, was bei grösseren Spannweiten vorteilhaft sein kann.
Das Hängetragwerk nach Fig. la unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 nur da durch, dass ein weiteres Zugseil 4a eingezogen ist.
Nach Fig. 2 ist bei mehreren nebeneinanderliegen- den Fachwerken eine Versteifung des Tragwerkes in der Ebene der untenliegenden Halteseile 3 vorgesehen. Die Mittelpunkte C der untenliegenden Halteseile 3 sind dabei unbeweglich mit einem Versteifungsglied L verbunden, das am Boden in einem Fundament oder an den äussersten, einander gegenüberliegenden Ecken der Wände 1, la durch Zugglieder L1 und L2 ver ankert sein kann. In Fig. 3 sind mit F1 und F3 die Befestigungsstellen der Tragseile 2 angedeutet.
Mit A, B und C und Al und Bi und C1 sind sechs Fach werke bezeichnet, welche zwischen den Wänden 1, la gespannt sind; die Fachwerke<I>A, B</I> und C sind in der selben Richtung schräg angeordnet, während die übrigen Fachwerke Al, Bi und C1 in der entgegen gesetzten Richtung schräg angeordnet sind; dadurch erzielt man eine Versteifung des gesamten Hängetrag werkes gegen Beanspruchungen in vertikaler und hori zontaler Richtung;
ferner wird auf diese Weise er reicht, dass die Kräfte innerhalb des Tragwerkes in folge dessen symmetrischen Aufbaues sich ausglei chen. Die beiden äussersten Fachwerke sind in ver tikaler Richtung angeordnet.
Nach den Fig. 4 und 5 ist im Knotenpunkt am Tragseil 2 ein U-förmiger Bügel 7 vorhanden, der in seinem gebogenen Teil das Seil aufnimmt. Ein Keil 8 kann das Seil 2 und das Zugseil 4 sperren, so dass eine gegenseitige Verschiebung unmöglich ist. Auf dem Bolzen 9, der zwei Muttern 10 und zwei Distanz buchsen 11 trägt, ist die Rolle 12 gelagert, in deren Rinne 13 das Seil 4 läuft und geführt wird.
Das Hängetragwerk wird in folgender Weise mon tiert: Für jedes Seilfachwerk gemäss Fig. 1 sind zwei im Abstand von einander angeordnete Stützen angeord net, die entweder vom Gebäude getrennt oder in dem selben eingebaut sind. Die Stützen können durch einen Balken derart verbunden sein, dass die Stützen die auftretenden Zugbeanspruchungen aufnehmen. Falls das Gebäude die Form einer Ellipse aufweist, kann es auf Grund seines symmetrischen Aufbaues die auftretenden Zugbeanspruchungen aufnehmen, wobei jedoch auf die Wand des elliptischen Gebäudes ein Ring aus Stahl oder Stahlbeton aufzubringen ist.
Von zwei entgegengesetzten Stützen des Gebäudes aus wer den mindestens ein Tragseil 2 und ein Halteseil 3 gespannt, die entweder am Gebäude selbst oder in einem gesonderten Fundament verankert werden. Die beiden gespannten Seile 2, 3 werden in der Regel senkrecht übereinander angeordnet.
Um das Tragseil 2 und das Halteseil 3 zu einer Fachwerkkonstruktion vereinigen zu können, werden die Seile, bevor sie verankert werden, mit einer Anzahl Bügeln mit Rollen nach Fig. 4 und 5 versehen. Es wird nun in der Regel ein ununterbrochen durch laufendes Zugseil 4, das die Ausfachung bildet, wech selweise über die Rolle eines obern und untern Bü gels geleitet. Bei kleinerer Spannweite kann das Seil 4 an dem einen Ende verankert werden, während das andere Ende in eine Winde eingespannt wird. Dabei ist die Durchbiegung der beiden gespannten Seile 2, 3 in der Mitte am grössten und nimmt all mählich zu den Befestigungsstellen F1 und F4 der Seile 2, 3 ab.
Theoretisch nehmen bei einer unend lichen Anzahl von Bügeln und bei gleichmässiger An spannung des Zwischenseils 4 die beiden Seile 2, 3 die Kontur einer Kettenlinie, und es ergibt sich eine sym metrische Fachwerkkonstruktion. Anschliessend wer den die Keile in den auf den Seilen 2 und 3 ange brachten Bügeln angezogen, so dass eine gegenseitige Bewegung der Seile 2, 3 und 4 nicht mehr möglich ist, sondern sämtliche Knotenpunkte 5 nach dem Ein treiben der Keile festliegen. Es wird somit ein aus ge spannten Seilen und einer dazwischen befindlichen Ausfachung bestehendes Tragwerk erstellt, das in der vertikalen Richtung ein beträchtliches Flächenträg heitsmoment, das heisst eine grosse Steifheit besitzt, was beim Zusammenbauen einer freiaustragenden Dachkonstruktion ausgenützt werden kann.
Bei grö sseren Spannweiten ist es zweckmässig, für das Zwi schenseil 4, das die Ausfachung bildet, zwei beispiels weise gleich lange Seile zu verwenden, wobei jedes Seil beispielsweise in der Mitte des untern Halteseils verankert wird. Das Anspannen des Seils 4 erfolgt dabei von zwei Seiten und in solcher Weise, dass ein symmetrisches Fachwerk entsteht. Eine Verstei fung dieser Stützkonstruktion gegen Beanspruchungen horizontaler Kräfte in seitlicher Richtung ist not- wendig. Dies kann in der in den Fig. 2 und 3 ver anschaulichten Weise geschehen.