CH669008A5

CH669008A5 - Gewoelbeflaechentragwerk in holz und/oder stahl.

Info

Publication number: CH669008A5
Application number: CH3104/87A
Authority: CH
Inventors: Emil Peter
Original assignee: Emil Peter
Priority date: 1987-08-12
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1989-02-15
Also published as: US4924638A; DE3827333A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Gewölbeflächentragwerk aus Holz- und/oder Stahlelementen mit in Längsrichtung seillinienförmig gekrümmtem Druckgewölbe.

Im Ingenieurholzbau besteht das hauptsächliche Problem bei der Schaffung absolut sicherer Holzverbindungen sowie bei den sogenannten Anschlussverformungen, welche besonders bei grossen Anschlusskräften und dementsprechend gross gewählten Holzquerschnitten auftreten.

Im Holzbau sind kleine Kräfte bzw. kleine Querschnitte leichter und vor allem sicherer miteinander zu verbinden. Kleine Balkenquerschnitte und Bretter lassen sich auf natürliche Weise trocknen und leichter auf allfällige Fehler kontrollieren.

Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Gewölbeflächentragwerk zu schaffen, bei welchem die Anschlusskräfte möglichst klein gehalten werden, so dass solche Tragwerke insbesondere auch in Holzbauweise ausführbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Tragwerk der eingangs genannten Art durch die in Anspruch 1 definierten Merkmale gelöst.

Mit der zusätzlichen Krümmung in Querrichtung kann die Gewölbeschalung auch bei Verwendung von Bauelementen mit kleinen Querschnitten und damit relativ geringem Eigengewicht ausreichend ausgesteift werden. Damit können auch die Anschlusskräfte tief gehalten werden, was die problemlose Verwendung von Holzbauelementen gestattet. Alternativ dazu kann die erwähnte Aussteifung auch mit längsprofilierten Elementen erzielt werden. In beiden Fällen kann das Eigengewicht über die Gewölbeschalung verteilt auf die Auflager übertragen werden. Grosse Kräftekonzentrationen und entsprechend grosse Balkenquerschnitte entfallen damit. Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von vier Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Darin zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit nebeneinander angeordneten Zug- und Druckgewölben in Untersicht;

Fig. 2 eine Längsschnitt-Ansicht entlang der Linie D-D in Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Schnittansicht in Querrichtung entlang der Linie E-E in Fig. 1 ;

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel mit übereinander

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Fig. 5 eine Längsschnitt-Ansicht entlang der Linie A-A in Fig. 4. .

Fig. 6 eine Schnittansicht in Querrichtung entlang der Linie C-C in Fig. 4.

Fig. 7 eine Schnittansicht in Binderrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels, und

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 7.

Fig. 9 ein viertes Ausführungsbeispiel, mit längsprofilierter Druckschalung im Längsschnitt.

Fig. 10 eine Variante des vierten Ausführungsbeispiels mit zweiseitiger Stützung als Schnittansicht entlang der Linie F-F in Fig. 9.

Fig. 11 eine weitere Variante des vierten Ausführungsbeispiels mit vierseitiger Stützung als Schnittansicht entlang der Linie F-F in Fig. 9.

Fig. 12 einen Längsschnitt durch ein Anschlusselement beim vierten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 13 eine Schnittansicht entlang der Linie G-G in Fig. 12.

Fig. 14 eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 9, mit einer in Holz ausgeführten, profilierten Druckschalung.

In den Figuren 1 bis 3 ist eine erste Ausführung des erfin-dungsgemässen Gewölbeflächentragwerks in Form einer Halle dargestellt. Das Tragwerk setzt sich aus nebeneinanderliegenden Druckgewölben 1 und Zuggewölben 2 zusammen, welche über Binder 3 verbunden sind. Die Gewölbe 1,2 selbst weisen Sparren 4 auf, die in Längsrichtung verlaufen und mit denen Querlatten 5 verbunden sind, die ihrerseits mit der Gewölbeschalung 6 verbunden sind. Die sich in Längsrichtung erstreckenden Sparren 4 weisen einen seilli-nienförmigen Verlauf auf, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist. In der Querrichtung sind in Abständen Pfetten 7 gespannt, welche die Funktion haben, die Krümmung der Gewölbeschalung 6 in der Querrichtung zu bestimmen. Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, dass die obere Begrenzungsfläche der Pfetten 7 die Wölbung in Querrichtung vorgibt. Diese Wölbung bewirkt eine Aussteifung in Längsrichtung, welche die Knickfestigkeit der Struktur erhöht. Die Pfetten 7 wie auch die Binder 3 übernehmen dabei keine wesentlichen Eigengewichtslasten, sondern dienen in erster Linie zur Sicherstellung der Tragwerkstabilität. Deshalb können ihre Querschnitte verhältnismässig klein gehalten werden. Die Eigengewichtslasten werden vielmehr von den Gewölbebzw. Zug- und Druckschalungen 6 und die Sparren 4 auf dem kürzesten Weg direkt auf die Auflager 10 übertragen, womit die Binder 3 vor allzugrosser Lastaufnahme verschont bleiben. Die Binder 3 haben dabei nur ungleich verteilte Nutzlasten aufzunehmen und auf die Auflager zu übertragen. Die Gewölbeschalung 6 wird durch Holzbretter gebildet, welche mit bekannten Nagelverbindungen (7B unter Verwendung von Blechlaschen) verbunden werden. Für die Gewölbeschalung 6 können auch abgekantete Stahlprofile verwendet werden.

In der Längsrichtung sind die Druck- und Zugschalungen 6 beidseitig je in einer Betonstruktur 9 verankert, welche zum Kräfteausgleich als Tragscheibe wirkt und die Schubkräfte zwischen Druck- und Zuggewölbe aufnimmt. Diese Betonstruktur 9 kann zugleich Nebenräume aufnehmen, wie Büros, Umkleideräume etc.

Zur Erstellung dieses Gewölbeflächentragwerks werden die Binder 3 mit Pfetten 7, Sparren 4, Querlatten 5 und Druckschalung des Druckgewölbes 1 auf dem Hallenboden aufgebaut. Danach wird diese Struktur hochgezogen und auf Auflager 10 für die Binder 3 versetzt. Dann wird am Boden das Zuggewölbe 2 montiert, hochgezogen und an die Binder

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angeschlossen. Nach fertiger Tragwerkmontage werden die Binder 3 soweit abgesenkt, dass die Gewölbe 6 die Eigengewichtslast voll aufzunehmen haben.

In den Figuren 4 bis 6 ist eine zweite Ausführung der Erfindung dargestellt, bei welcher das Gewölbeflächentragwerk vierseitig auf Wänden 14 gelagert ist. Das Gewölbeflächentragwerk besitzt eine obere Druckschalung 11 und darunter angeordnete Zugschalungen 12, welche insbesondere aus der in Fig. 4 dargestellten Untersicht entnehmbar sind.

Die Druckschalung 11 und die Zugschalungen 12 weisen beide in der Längsrichtung einen seillinienförmigen Verlauf auf. Entsprechend den Bindern gemäss dem vorangehenden Ausführungsbeispiel wird diese Struktur mittels Querbalken 15 und vertikalen Aussteifungsschalungen 16 stabilisiert, wobei nun aber die Nutzlasten infolge Trägerrostwirkung in zwei Richtungen auf die Auflager 14 übertragen werden. Die Querbalken 15 geben, wie insbesondere der Figur 6 zu entnehmen ist, auch die Wölbung der Druckschalung 11 in der Querrichtung vor. Die Zugschalung 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Querrichtung eben, so dass eine entsprechend ebene Untersicht entsteht. Dies kann indessen gerade auch umgekehrt werden, d.h. die obere Durckscha-lung 11 kann in Querrichtung eben sein, während die Zugschalung 12 eine Querkrümmung aufweist. Für den Schubausgleich zwischen Druck- und Zugschalung sind im Bereich des Auflagers 14 an den längsseitigen Enden Balken 18 mit keilförmigem Querschnitt eingebaut und mit Nagelverbindungen oder mit Passbolzen und Passschrauben angeschlossen. Die Querbalken 15 nehmen, wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel die Binder im wesentlichen keine Eigengewichtslasten auf, sondern stabilisieren in erster Linie die Struktur.

Bei der Errichtung werden demzufolge die Querbalken 15 über den Auflagern 14 erst nach fertiger Montage des Gewölbeflächentragwerks untermauert, nachdem die Gewölbe die Eigengewichtslast voll aufgenommen haben.

Schliesslich wird anhand von Fig. 7 und 8 eine dritte Ausführungsvariante in Form eines Hallendachs beschrieben, das als Druckgewölbe in Holz ausgeführt ist. Ähnlich, wie im ersten Ausführungsbeispiel ist eine Druckschalung 21 über Querlatten 20 mit Sparren 22 verbunden, welche ihrerseits auf Pfetten 23 angeordnet sind. In Abständen sind Binder 24 angeordnet, an die die Pfetten 23 angeschlossen sind. Die Binder verlaufen in Längsrichtung des Druckgewölbes, (was nicht notwendigerweise der Hallenlängsrichtung entspricht) und stabilisieren die Seillinienform des Druckgewölbes in dieser Richtung. Die quer dazu verlaufenden Pfetten 23 geben die Krümmung des Druckgewölbes in Querrichtung vor, wie aus Figur 8 ersichtlich ist. Im aufgebauten Zustand übernehmen wie bereits in den vorangehenden Beispielen, die Binder 24 und die Pfetten 23 im wesentlichen keine Eigengewichtslasten und können deshalb einen kleinen Querschnitt aufweisen. Die Eigengewichtslasten werden vom Druckgewölbe und den Sparren 22 direkt auf die Auflager, im vorliegenden Fall den Hallenboden, übertragen.

In einem vierten Ausführungsbeispiel wird die Knickfestigkeit der Druckschaltung durch Verwendung von längsprofilierten Blechelementen erzielt, welche in entsprechender Weise wirken, wie die Querkrümmung in den vorhergehenden Beispielen. In den Fig. 9 bis 13 sind solche Konstruktionen ersichtlich, bei denen zugleich der Horizontalschub der Druckschalung durch eine als Decke ausgebildete Zugschalung 30 aufgehoben wird, die aus zugfest verbundenen Holzbrettern zusammengefügt ist. Die Übertragung der Eigengewichtslast auf die Auflager 31 verteilt sich damit auf die Zug- und Druckschalung. Bei zweiseitiger Auflagerung (Fig. 10) sind zur Aussteifung längsverlaufende Binder 32 und querverlaufende Pfetten 33 vorgesehen. Die Druck-

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Schalung 34 ist aus längsverlaufenden Stahlblechprofilen zusammengesetzt, welche eine ausreichende Knickfestigkeit sicherstellen. Wie in Fig. 14 gezeigt, kann die Druckschalung 34 auch aus in der Längsrichtung zu einem Profil zusammengefügten Holzelementen 42 aufgebaut sein. Bei vierseitiger Auflagerung (Fig. 11) können in mehreren Querschnitten querverlaufende Träger aus Pfosten 35 und Streben 36 vorgesehen sein, die als Trägerrost an der Lastübertragung anteil-mässig mitwirken. So ausgebildete Flächentragwerke können aus Elementen mit kleinem Querschnitt und geringem Eigengewicht ausgebaut werden, indem keine Lastkonzentrationen stattfinden, sondern die Eigengewichtslasten gleich-mässig und hälftig über die Druck- und Zugschalung verteilt übertragen werden. Im Auf lagerbereich muss allerdings ein Anschlusselement vorgesehen sein für die Aufnahme des Horizontalschubs. Hierfür wird die Zugschalung 30 durch Ankernägel an ein darüber liegendes Stahlblech 38 angeschlossen. Das Stahlblech 38 ist durch SchweissVerbindungen

39 mit einem oben liegenden Verbindungs-Profilblech 40 verbunden. Das Dachprofilblech 34 kann nun durch Ver-schraubung angeschlossen werden, wofür im Verbindungsprofilblech 40 und im Stahlblech 38 Bohrlöcher 41 in geeig-5 neter Weise vorgesehen sind.

Das Gewölbeflächentragwerk gemäss Fig. 9 ff bietet in der Praxis wirtschaftliche Anwendungsmöglichkeiten. Es besitzt einen begehbaren Dachraum zwischen der Decke 30 und dem Dach 34, welcher für die Wärmedämmung und für 10 Installationen genutzt werden kann und eine periodische Baukontrolle gestattet.

Die beschriebene Erfindung hat den Vorteil, dass weitgespannte Flächentragwerke mit kleinen Anschlusskräften 15 ermöglicht werden. Dies wiederum gestattet es, solche Tragwerke mit ausreichender Sicherheit in Holzbau zu erstellen. Selbstverständlich kann die Struktur in entsprechender Weise auch mit Stahlelementen realisiert werden.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

669008 PATENTANSPRÜCHE

1. Gewölbeflächentragwerk aus Holz und/oder Stahlblechelementen mit in Längsrichtung seillinienförmig gekrümmtem Druckgewölbe, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgewölbe eine zusätzlich quer zur Längsrichtung gekrümmte oder aber längsprofilierte Druckschaltung besitzt, deren Form durch in der Längsrichtung und quer dazu verlaufende, vom Eigengewicht der Druckschaltung im wesentlichen unbelastete Aussteifungselemente festgelegt ist, so dass das Eigengewicht des Tragwerks durch die Druckschalung über die Gewölbebreite verteilt direkt auf Auflager übertragbar ist.

2. Gewölbef lächentragwerk, nach Anspruch 1 wobei das Druckgewölbe eine zusätzlich quer zur Längsrichtung gekrümmte Druckschalung besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewölbeschalung (6; 21) mit einer Querlattung (5 ; 20) und in Längsrichtung gekrümmt verlaufenden Sparren (4; 22) verbunden ist, welche von in Querrichtung verlaufenden Aussteifungselemente bildenden Pfetten (7 ; 23) aufgenommen werden, deren oberseitige Auflagerbegrenzungsflächen die Krümmung in der Querrichtung bestimmen.

3. Gewölbef lächentragwerk nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Gewölbeschalung aus Holzbrettern oder aus abgekanteten Stahlprofilen ausgebildet ist.

4. Gewölbeflächentragwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querlattung, die Sparren sowie die Pfetten aus Holz ausgebildet sind.

5. Gewölbeflächentragwerk nach Anspruch 2, wobei die Gewölbeschalung aus seitlich nebeneinander angeordneten Druck- und Zugschalungen (1,2) zusammengesetzt ist, die über in Längsrichtung verlaufende Aussteifungselemente bildende Binder (3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Längsrichtung an die Druck- und Zugschalungen beidseitig je eine Betonstruktur (9) anschliesst, in welche die Druck- und Zugschalungen (1,2) verankert sind und welche zum Kräfteausgleich als Tragscheibe wirkt (Fig. 1-3).

6. Gewölbeflächentragwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es vierseitig gelagert ist und die Gewölbeschalung eine obere Druckschalung (11) und eine darunter angeordnete Zugschalung (12) besitzt, zwischen denen Querbalken (15) eingeschoben sind, derart dass die Nutzlasten infolge Trägerrostwirkung in zwei Richtungen auf die Auflager (14) übertragen werden, wobei die Querbalken (15) die Krümmung in Querrichtung bestimmen (Fig. 4-6).

7. Gewölbeflächentragwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Druck- und Zugschalung (11, 12) in Längsrichtung verlaufende, vertikale Aussteifungsschalungen (16) angeordnet sind.

8. Gewölbeflächentragwerk nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck- und die Zugschalung (11,12) im Bereich ihres Auflagers an den längsseitigen Enden mittels Balken (18) mit keilförmigem Querschnitt zum Schubausgleich verbunden sind, an welche die Druck- und die Zugschalung mit Nagelverbindungen oder mit Passbolzen und Passschrauben angeschlossen sind.

9. Gewölbeflächentragwerk nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschalung in Querrichtung eben und die Zugschalung in Querrichtung gekrümmt ausgeführt ist oder umgekehrt.

10. Gewölbeflächentragwerk nach Anspruch 1, das auf Auflagern gestützt ist, wobei die Druckschalung aus längsprofiliertem Blech ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckschalung ein Dach bildet und dass damit über den Auflagern mittels Anschlusselementen eine in Längsrichtung verlaufende, seillinienförmige aus Holzbrettern aufgebaute Zugschalung verbunden ist, die eine Holzdecke bildet und den Horizontalschub ausgleicht (Fig. 9 bis 11).

11. Gewölbeflächentragwerk nach Anspruch 10, das vierseitig auf Auflagern gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass quer zur Gewölbelängsrichtung verlaufende Träger als Trägerrost vorgesehen sind (Fig. 11).

12. Gewölbeflächentragwerk nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente dadurch gebildet sind, dass die Zugschalung mittels Nägeln an ein darüber liegendes, keilförmiges Holzfutter sowie an ein darunter liegendes Stahlblech angeschlossen sind, welches mittels Schweissverbindung mit einem in Richtung der Druckschalung verlaufenden Verbindungs-Profil-blech verbunden ist, an das die Druckschalung durch Ver-schraubung angeschlossen ist (Fig. 12,13).

13. Verfahren zum Errichten eines Gewölbeflächentrag-werks nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussteifungselemente bzw. Binder nach fertiger Tragwerksmontage soweit abgesenkt werden, dass die Gewölbe ihre Eigengewichtslast voll aufnehmen.