DE1135152B

DE1135152B - Over-spanned hanging structure to cover large spaces

Info

Publication number: DE1135152B
Application number: DEG24246A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Poetzsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-04-02
Filing date: 1958-04-02
Publication date: 1962-08-23

Description

Überspanntes Hängewerk zur Überdeckung großer Räume Die Erfindung bezieht sich auf eine Konstruktion zur Überdeckung großer Räume mit beliebiger Grundrißfläche. Die bekannten Hängewerke bzw. Schalenkonstruktionen dieser Art haben durchweg den Nachteil, daß verhältnismäßig hohe, aus der Konstruktion selbst resultierende Kräfte durch die Randglieder oder Gebäudewände aufgenommen werden und dadurch ein großer Materialaufwand in Kauf genommen werden muß.Spanned hanging structure to cover large rooms The invention refers to a construction for covering large rooms with any floor plan. The known hanging works or shell structures of this type consistently have the Disadvantage that relatively high forces resulting from the construction itself be absorbed by the edge members or building walls and thereby a large one Material costs must be accepted.

Eine Binderkonstruktion kann nur dann wirtschaftlich ausgeführt werden, wenn der Abstand der einzelnen Binder untereinander entsprechend groß ist, damit das Bindermaterial ausgenutzt werden kann. Der Zwischenraum zwischen den Bindern muß durch Tragglieder überbrückt werden, um die Dachfläche zu schließen. Bei Nutzung des Dachraumes müssen solche Tragglieder auch über die Untergurte der Binder verlegt werden. Hierbei wird die Last, die durch die Zwischentragglieder verhältnismäßig groß gegenüber der Nutzlast ist, zunächst durch die Zwischentragglieder selbst auf die Binder abgetragen und von diesen entweder auf weitere Binder oder direkt auf die Stützen abgegeben.A truss construction can only be carried out economically if if the distance between the individual binders is correspondingly large, so the binder material can be used. The space between the trusses must be bridged by support members to close the roof area. When in use In the attic, such support members must also be laid over the lower chords of the trusses will. Here, the load caused by the intermediate support members is proportionate is large compared to the payload, initially by the intermediate support members themselves the binders removed and from these either on further binders or directly on delivered the supports.

Der Materialaufwand wird durch dieses mehrfache Lastabtragen stark vergrößert. Man ist bei dieser Konstruktion von dem Idealfall, die Last direkt ohne Zwischentragglieder auf die Stützen abzuleiten, weit entfernt.This multiple load transfer increases the cost of materials enlarged. With this construction one is of the ideal case, the load directly without To derive intermediate support members on the supports, far away.

Bei der Überdeckung großer Flächen durch einfache Schalen oder Hängewerke kommt man zwar diesem Idealfall etwas näher, jedoch sind diese Konstruktionen praktisch nur für wenige Grundrißformen geeignet und die Ausführung ist nur unter Aufwendung großer Rechenarbeit möglich. Die zur Aufnahme der auftretenden Horizontalkräfte hierbei erforderlichen Randtragglieder, wie Horizontalbiegebalken, Druck- bzw. Zugbögen usw., heben zum großen Teil die Wirtschaftlichkeit dieser Lösungen wieder auf.When covering large areas with simple shells or hanging trusses you come a little closer to this ideal case, but these constructions are practical only suitable for a few plan forms and the execution is only with expenditure large arithmetic work possible. The one to absorb the occurring horizontal forces edge support members required here, such as horizontal bending beams, compression or tension arches etc., to a large extent cancel out the economic viability of these solutions.

Es sind auch Hängewerke zur Überdeckung großer Räume bekanntgeworden, die aus zwei tragenden Schalen zusammengesetzt sind, eine sogenannte Doppelschale. Der Rechenaufwand hierfür ist noch um ein wesentliches höher als bei den vorhergenannten einfachen Schalenkonstruktionen. Das Horizontaltragglied wird zwar etwas kleiner, es muß aber für Zug und Druck gleichzeitig ausgebildet werden. Eine praktische Lösung ist ebenfalls nur für wenige günstige Grundrißformen möglich, da sonst die Horizontaltragglieder wesentlich überdimensioniert werden müssen. Ein weiterer Nachteil dieser Doppelschalenkonstruktion ist die Verschiedenheit der Durchbiegung der einzelnen Schalen, die sich aus Biegung und Druck einerseits und Biegung und Zug andererseits nach der Theorie zweiter Ordnung ergibt. Die Schalen müssen hierbei mit besonderen übergangsbögen versehen werden, um die Spannungsverträglichkeit zwischen Horizontaltraggliedern und Schalenrand zu erreichen.Suspended trusses for covering large rooms have also become known, which are composed of two supporting shells, a so-called double shell. The computational effort for this is significantly higher than with the aforementioned simple shell constructions. The horizontal tendon becomes a little smaller, but it must be designed for train and pressure at the same time. A practical solution is also only possible for a few favorable ground plan forms, otherwise the horizontal support members must be significantly oversized. Another disadvantage of this double shell construction is the difference in deflection of the individual shells resulting from bending and pressure on the one hand and bending and tension on the other according to the second order theory results. The shells must be provided with special transition arches, the stress tolerance between the horizontal tendons and the shell edge to reach.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, bei doppelschaliger Dachkonstruktion einen absoluten Ausgleich aller Horizontalkräfte am Rand der überdeckenden Fläche zu erreichen und dadurch den Material- und Rechenaufwand wesentlich zu verringern. Erfindungsgemäß werden die Schalen durch Zwischenstützung auf Zug und Druck gegeneinander gekoppelt. Die obere Schale kann positiv gekrümmt sein, während man dann als untere Schale eine negativ gekrümmte entweder symmetrische oder ähnliche Form verwendet.The inventor set himself the task with a double-shell roof construction an absolute balance of all horizontal forces at the edge of the overlapping area to achieve and thereby significantly reduce the cost of materials and computation. According to the invention, the shells are tensioned and compressed against one another by means of intermediate support coupled. The upper shell can be curved positively, while one then as the lower Shell uses a negatively curved shape, either symmetrical or similar.

In besonderer Ausbildung der Erfindung kann an dem gemeinsamen Schalenrand eine Schub- oder Gelenkverbindung vorgesehen sein.In a special embodiment of the invention, on the common shell edge a push or articulated connection can be provided.

Es können obere und untere Schalen aus homogenem Material oder eine obere Schale aus homogenem Material und eine untere aus sich kreuzenden Zugtraggliedern zur Anwendung kommen; bei Verwendung der zuletzt genannten Ausführungsform werden die Schalen in den Kreuzungspunkten der Zugtragglieder mit den oberen Schalen zug- und druckfest verbunden. Auch die obere Schale kann in sich kreuzende Tragglieder aufgelöst werden, so daß auch hier die Stützglieder in den Kreuzungspunkten angreifen. Bei den erwähnten aufgelösten Ausführungsformen können die Zwischenräume durch leichte Füllkörper geschlossen werden, wobei es zweckmäßig ist, Füllkörper geringer Schubfestigkeit zu wählen. In besonderer Ausführungsform der Erfindüiig werden grundrißverwandte Schalenformen verendet, die sich aus der mathematischen Gleichung der Grund ormen elementar ergeben. Hierbei ist der 9chalenst 'ch oben und unten gleich der Fürikfion der Um kurve bzw. des Produktes der Umrißkurvenfunktibnen des Grundrisses, und zwar gilt dies für Schalen mit ebenem Schalenrand. Bei Schalen mit in gekrümmter Fläche liegendem Schalenrand ist der Schalenstich gleich der Funktion der Umrißkurve bzw. des Produktes der Ümrißkurvenfunktionen, die in diesem Fall in allein von X und Y abhängige Funktibneu aufgespalten sind.There can be upper and lower shells made of homogeneous material or a upper shell made of homogeneous material and a lower shell made of crossing tension members come into play; when using the last-mentioned embodiment the shells at the points of intersection of the tension members with the upper shells and pressure-tight connected. The upper shell can also have intersecting support members are resolved, so that here too the support members engage in the intersection points. In the above-mentioned resolved embodiments, the spaces can be slightly Packing bodies are closed, it being expedient to use packing bodies with low shear strength to choose. In a special embodiment of the invention, floor plans are related Shell forms, which are derived from the mathematical equation of the basic form, perish elementary result. Here the shell stitch above and below is the same as the formula the order of the curve or the product of the contour curve functions of the floor plan, namely this applies to dishes with a flat edge. For shells with a curved surface With the shell edge lying down, the shell stitch is the same as the function of the contour curve or of the product of the oversize curve functions, which in this case are derived solely from X and Y dependent functions are newly split.

Durch die Koppelung der oberen gegen die untere Schale (zug- und druckfest) wird erreicht, daß jede Schale den vorberechneten Lastenanteil erhält. Notfalls kann diese Lastverteilung durch Vorspannung erzwungen werden.By coupling the upper against the lower shell (resistant to tension and compression) it is achieved that each shell receives the precalculated load share. If necessary this load distribution can be enforced by preloading.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dbppelschale (überspanntes Hängewerk öder unterspannte Schale) sind die einzelnen Schalen frei von Verformungen zweiter Ordnung. Es tritt kein Schalenknicken ein, und es ist die Auflösung der Schalen in ein Netzwerk von sich kreuzenden Traggliedern möglich, da Schubkräfte praktisch entfallen. Wie es oben schon angedeutet ist, kann bei Ausführungen der Schalen in Beton -die untere, die Zugschale, vorgespannt und eine Beeinflussung des Kraft- oder Spannungsverlaufes erreicht werden. Durch die schon erwähnte gelenkige Verbindung der oberen, der Druckschale, mit der unteren wird Nebenspannungsfreiheit erzielt. Bei geeigneter Wahl der Füllkörper kann eine Temperaturunempfindlichkeit erzielt werden, und durch Temperatureinfluß entstehen nur I?rückkräfte, was günstig für Dachbauten ist. Durch die zweischalige ,Ausbildung kann bekannterweise eine gute Wärmedämmung, erreicht werden. Schließlich kann man einen begehbaren Dachraum mit beliebig vielen Öffnungen zur Beleuchtung, Belüftung u. dgl. in den einzelnen Schalen vorsehen.The inventive design of the double shell (spanned The individual shells are free from deformations second order. There is no buckling of the cup and it is the dissolution of the Shells in a network of intersecting structural members are possible because of the shear forces practically eliminated. As already indicated above, when executing the Shells in concrete - the lower one, the tension shell, pre-stressed and an influence of the force or tension curve can be achieved. By the already mentioned articulated The connection of the upper, the pressure shell, with the lower one means that there is no secondary stress achieved. With a suitable choice of packing elements, there may be an insensitivity to temperature can be achieved, and by the influence of temperature only I? reaction forces arise, which is beneficial for roof structures is. Because of the two-shell training, a good thermal insulation. Finally, you can have a walk-in attic space with any number of openings for lighting, ventilation and the like in each Provide bowls.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Grundrißbeispiel für ein erfindungsgemäßes Hängewerk, Fig.2 einen Schnitt durch das Hängewerk der Pig. 1 nach der Linie 11-II, Fig. 3 einen schematischen Teilschnitt durch eine Doppelschale gemäß der Erfindung im Randbereich, Fig.4 einen Teillängsschnitt durch eine Schale besonderer Ausbildungsform, Fig. 5 die graphische Darstellung einer beliebigen Grundrißffäche im X-Y-Koordinatensystem, Fig.6 bis 8 verschiedene Grundrißbeispiele im recht- und schiefwinkeligen Koordinatensystem für Schalen mit ebenem Rand, Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Doppelschale, deren Rand iri einer gekrümmten Fläche liegt, Fig.10 die beiden Seitenansichten der Doppelschale der Fig. 9.In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown, namely, Fig. 1 shows a plan view of an example of a plan view of an inventive Suspension work, Fig. 2 a section through the suspension work of the Pig. 1 after line 11-II, 3 shows a schematic partial section through a double shell according to the invention in the edge area, Fig. 4 is a partial longitudinal section through a shell of a special design, 5 shows the graphic representation of any plan area in the X-Y coordinate system, Fig. 6 to 8 different ground plan examples in right and oblique angled coordinate system for shells with a flat edge, Fig. 9 is a plan view of a double shell, the Edge lies iri a curved surface, Fig. 10 the two side views of the double shell of FIG. 9.

Die etwa parabelfötxnigen Schalen der Fig. 1 und 2 sind aus sich kreuzenden Zugtraggliedern 1 und 2 zusammengesetzt. In den Kreuzungspunkten dieser Glieder ist die obere und untere Schale 3 und 4 durch über die Schalenfläche verteilte Stützglieder 5 verbunden. Der Schalenrand 6, der, wie schon angedeutet, der Gründrißförm entspricht, liegt auf den Gebäudewänden 7 auf. Die Verbindung bzw. gegenseitige Abstützung der beiden Schalenränder 6a und Cb kann als Schubverbindung oder, wie es in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, als Gelenkverbindung ausgebildet sein. Ein etwaiger Aufbau einer der beschriebenen Schalen ist in Fig.4 schematisch wiedergegeben, und zwar handelt es sich hier um eine Dntcksthale, bei der die sich kreuzenden Tragglieder durch die aus Beton bestehenden Druckbögen 2 a gebildet sind. Zwischen den Druckbögen befinden sich Füllkörper 8 aus beliebigem Material, während die Druckbögen auf ihrer Oberseite noch mit einer Korkschicht 9 belegt sein können.The approximately parabelfötxnigen shells of FIGS. 1 and 2 are made of intersecting Tension tendons 1 and 2 assembled. At the crossing points of these links is the upper and lower shell 3 and 4 by means of support members distributed over the shell surface 5 connected. The shell edge 6, which, as already indicated, corresponds to the plan shape, rests on the building walls 7. The connection or mutual support of the both shell edges 6a and Cb can be used as a push connection or, as shown schematically in FIG is shown, be designed as an articulated connection. Any construction of a the shells described is shown schematically in Figure 4, namely acts This is a Dntcksthale through which the intersecting support members the existing concrete sheets 2 a are formed. Between the press sheets there are fillers 8 made of any material, while the printed sheets on their Top can still be covered with a cork layer 9.

Die mathematische Erfassung einer beliebigen Grundrißfläche 10 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Fläche setzt sich aus den drei Gleichungen für die Kurven 11-13 zusammen, woraus sich die Schalengleichung für Schalen mit ebenem Rand und daraus die für Schalen, deren Rand auf einer gekrümmten Fläche liegen kann, ableiten läßt.The mathematical recording of any plan area 10 is shown in FIG. The area is made up of the three equations for the curves 11-13 together, from which the shell equation for shells with a flat edge and from this derive those for shells, the edge of which can lie on a curved surface leaves.

Nach der angegebenen Methode lassen sich die Schalenwerte für Schalen mit ebenem Rand aus den Grundrißdarstellungen der Fig. 6 und 7, die beispielsweise und in rechtwinkeligem und schiefwinkeligem Koordinatensystem eingezeichnet sind, ermitteln. Darüber hinaus sind noch eine beliebig große Anzahl von mathematisch erfaßbaren Grundrißformen möglich. Dasselbe gilt auch für eine Doppelschalenkonstruktion, deren Rand in einer gekrümmten Fläche liegt, wie sie in den Fig. 9 und 10 beispielsweise dargestellt sind. Die obere Zeichnung der Fig. 10 stellt die Seitenansicht der Doppelschale der Fig. 9 in Pfeilrichtung 14 und die untere Zeichnung die Seitenansicht in Pfeilrichtung 15 dar. Der gekrümmte Rand 16 ist ebenfalls in beiden Zeichnungen der Fig. 10 zu erkennen.Using the method given, the shell values for shells with a flat edge from the plan views of FIGS. 6 and 7, for example and are drawn in a right-angled and oblique-angled coordinate system, determine. In addition, any large number of mathematical comprehensible ground plan forms possible. The same applies to a double shell construction, the edge of which lies in a curved surface, as shown in FIGS. 9 and 10, for example are shown. The upper drawing of FIG. 10 shows the side view of the double shell 9 in the direction of the arrow 14 and the lower drawing shows the side view in the direction of the arrow 15. The curved edge 16 is also in both drawings of FIG recognize.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Spanned hanging structure to cover large ones Rooms of any size, which is composed of two load-bearing shells, characterized in that the mutually supporting shells in the edge region distributed over the shell surfaces, which transmit tension and pressure to one another Support members are coupled.

2. Hanging truss according to claim 1, characterized in that that a push or articulated connection is provided on the common shell edge is.

3. Hanging truss according to claim l., Characterized in that the support members are formed by rods or plates.

4. Hanging work according to one or more of the preceding claims, characterized in that the upper and or or the Lower shell either made of homogeneous material or of intersecting support members exist.

5. Suspended truss according to claim 4, characterized in that with shells attack the support body in the crossing points from crossing tension members.

6. Hanging truss according to claim 1, characterized in that the shell stitch for shells with a flat shell edge at the upper and lower shell equal to the value of the function the contour curve or the value of the product of the contour curve functions.

7. Suspended truss according to claim 1, characterized in that the shell stitch is equal to the value of the function of the contour curve or the value of the product of the contour curve functions, which are split into functions dependent solely on the X and Y coordinates, in the case of shells with a shell edge lying in a curved surface are. B. hanging structure according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pulling shell is prestressed. References considered: U.S. Patents Nos. 1808 693, 1825 800.