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Netzwerkkuppel aus Einzelteilen Die Erfindung betrifft eine aus Einzelteilen
zusammengesetzte Netzwerkkuppel.
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In dem Bestreben, leichte Konstruktionen zu entwickeln, welche die
stützenfreie L7berdachung großer Räume gestatten, wurden aus den massiven gemauerten
Steinkuppeln leichtere Rippenkuppeln und aus diesen wiederum Schalenkuppeln entwickelt.
Bei letzteren bestand das eigentlich tragende Gerüst ursprünglich aus einem Netzwerk
von in den Knotenpunkten miteinander verbundenen stählernen Einzelstäben, das im
Laufe der technischen Weiterentwicklung durch ein Bewehrungsnetz aus Rundstäben
ersetzt wurde. Die Idee der Netzwerkkuppel wurde unabhängig von der Schalenbauweise
in neuerer Zeit vom Stahlbau weiter verfolgt.
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Um ein einwandfreies Tragverhalten des Netzwerkes zu erzielen, ist
es notwendig, die einzelnen Stäbe mit größter Genauigkeit herzustellen und miteinander
zu verbinden.
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Bei den bisher bekannten Konstruktionen dieser Art wurde bei der Gestaltung
des Netzwerkes meist von einem Ikosaeder, also einem regelmäßigen Vielflächner,
ausgegangen, der von zwanzig gleichseitigen kongruenten Dreiecken umschlossen ist.
Der lkosaeder wurde solchen Netzwerken deshalb zugrunde gelegt, weil er der aus
der größtmöglichen Anzahl kongruenter ebener Flächenstücke gebildete Körper ist,
dem eine Kugel umschrieben werden kann. Diese gleichseitigen Dreiecke des Ikosaeders
werden in der Kugeloberfläche wieder durch Zwischenstäbe unterteilt, wodurch ein
nach einer Kuppel geformtes Netzwerk entsteht. Die einander entsprechenden Teilstäbe
sind zwar in den einzelnen Ikosaeder-Dreiecksflächen gleich lang; innerhalb dieser
Dreiecke sind aber die Längen dieser Stäbe sowie die Winkel, unter denen sie in
den Knotenpunkten zusammenstoßen, verschieden.
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Zur Herstellung solcher Netzwerke hat man sich bislang ausschließlich
der Stahlbauweise bedient. In vielen Fällen wurde die aus einer reinen Stahlkonstruktion
bestehende Kuppel nachträglich mit einem engmaschigen Drahtnetz überzogen und mit
einer dünnwandigen. meist auftorkretierten Betonabdeckung versehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Netzwerkkuppel in einfacher
und wirtschaftlicher Weise aus Stahlbetonfertigteilen zu errichten. Die vorbekannten,
aus stählernen Einzelteilen aufgebauten Netzwerkkonstruktionen haben sich hierbei
als Vorbilder als unzweckmäßig erwiesen, da die danach vorgefertigten Stäbe unterschiedliche
Längen hätten und zur statisch einwandfreien Verbindung der Stäbe miteinander verhältnismäßig
große Knotenstücke an Ort und Stelle betoniert werden müßten.
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Demgegenüber besteht die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe
aus einer Kuppelkonstruktion aus untereinander gleichen vorgefertigten Stahlbetonfertigteilen
in Form von Knotensternen mit je sechs gleich langen Armen, welche gegenseitige
Winkel von 601 einschließen und an den Enden miteinander durch an Ort und Stelle
betonierte Zwischenstücke verbunden sind.
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Das so entstandene Netzwerk aus Stahlbetonfertigteilen kann mit ebenfalls
vorgefertigten Platten aus Beton oder anderem Material abgedeckt sein.
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Die Konstruktion beruht auf dem aus der Kartenentwurfslehre bekannten
Prinzip der stereographischen oder sogenannten Mercator-Projektion, bei der sich
nicht die Winkel, sondern die Längen des abgebildeten Netzes ändern. Würde man hiernach
das System der erfindungsgemäßen Netzwerkkuppel auf einer ebenen Fläche darstellen,
so wären die Verbindungslinien der Knotenpunkte gleichlang und würden jeweils von
60°' miteinander einschließen. Projiziert man dieses Netz dann im Weg der Mercator-Projektion
auf eine Kugeloberfläche, wie sie die Kuppel darstellt, dann haben die Verbindungslinien
in der nächsten- Umgebung des tangentialen Berührungspunktes zwischen Kugel und
Ebene nahezu die gleiche Länge. Je weiter eine Verbindungslinie von diesem Berührungspunkt
entfernt ist, desto kürzer wird ihre Projektion auf der Kugeloberfläche, wobei aber
die Winkel zwischen den Verbindungslinien in jedem Fall erhalten bleiben.
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Daß die Längen der Netzseiten bei dieser Abbildung nicht erhalten
bleiben, ist bei der erfindungsgemäßen Kuppel deswegen unbedeutend, weil die Unterschiede
in den Ortbetonzwischenstücken ausgeglichen werden können. Außerdem sollen vornehmlich
flache Kuppeln ausgeführt werden, bei denen die Längenunterschiede der- Netzstäbe
von vornherein nicht sehr groß werden. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes liegen die Entfernungen der Knotenpunkte voneinander in der
Randzone
bei 0,8, wenn sie am Scheitel mit 1,0 angenommen werden.
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Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß alle Knotensterne,
da sie untereinander gleich sind, als Stahlbetoneinzelteile vorgefertigt werden
können. Dadurch wird eine sorgfältige und vor allem maßgenaue Herstellung dieser
am stärksten beanspruchten Stellen gewährleistet. Die Verbindung der einzelnen Knotensterne
miteinander und der Ausgleich der unterschiedlichen Längen der Netzstäbe erfolgen
durch einen Überdeckungsstoß der herausstehenden Bewehrungseisen und durch entsprechende
Zwischenstücke aus an Ort und Stelle hergestelltem Beton.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. I die Seitenansicht, F i g. 2 den Grundriß einer Kuppelkonstruktion
und F i g. 3 die isometrische Darstellung eines Knotenpunktelementes.
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Bei dem in der Zeichnung zur Darstellung gebrachten Beispiel handelt
es sich um eine Kuppel über einem sechseckigen Grundriß mit gekrümmten Seiten, deren
äußere Begrenzung von einem auf Stützen ruhenden oder freigespannten Bogenbinder
1 gebildet wird (F i g. 1 und 2). Das Netzwerk der Kuppel selbst besteht
aus lauter in sich gleichen sternförmigen Stahlbetonfertigteilen 2 mit sechs Armen,
die alle gleiche Winkel miteinander einschließen (F i g. 3).
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Die Herstellung der Kuppel erfolgt von den Rändern her in ringartigen
sechseckigen Zonen. Dabei wird an den auf normaler Rüstung hergestellten Randträger
zunächst eine Reihe Knotenfertigteile angeschlossen, die, da die Konstruktion während
der Herstellung noch nicht selbständig tragfähig ist, während der Montage auf einer
leichten Gerüstreihe 3 aufliegen. Für die nächste daran anschließende Ringzone aus
Fertigteilen wird neben der ersten Gerüstreihe in Richtung auf das Kuppelinnere
eine zweite Gerüstreihe 4 erstellt. Mit Hilfe dieser Geriistreihe werden
die Fertigteile für die nächste Ringzone versetzt und entsprechend der rechnerisch
ermittelten Länge der Netzstäbe mit Ortbetonzwischenstücken an die freien Arme der
Knotenpunkte der ersten Reihe angeschlossen.
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Nach dem Erhärten des Ortbetons wird die erste, äußere Gerüstreihe
3 abgebaut, die Gerüsttürme werden zwischen denen der zweiten Reihe durchgeschoben,
entsprechend der größeren Höhe der nächsten Fertigteilreihe aufgestockt, im Umfang
verkürzt und für die Montage der dritten Reihe von Fertigteilen erneut aufgebaut.
Die Aussteifung der Konstruktion übernimmt während dieser Zeit die zweite Gerüstreihe.
In gleicher Weise wird die Arbeit bis zum Scheitelschluß der Kuppel fortgesetzt.
Es sind also lediglich zwei voneinander unabhängige, im Grundriß etwa sechseckige
Gerüstreihen erforderlich.
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In F i g. 3 ist außerdem angedeutet, wie die einzelnen Stahlbetonfertigteile
durch Anordnung eines in seiner Abmessung der Länge des Netzstabes angepaßten Ortbetonzwischenstückes
verbunden werden.
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Der wirtschaftliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß für die
ganze Kuppel alle Knotenpunkte gleichar tilg ausgeführt werden können, wobei in
jedem Knotenpunkt der Winkel zwischen den einzelnen Armen 60= beträgt. Weiterhin
ist es sowohl in arbeitstechnischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht zweckmäßig,
daß die ganze Kuppel durch ein einfaches Zusammensetzen von lauter gleichen Teilen
hergestellt werden kann, so daß sich immer gleiche Arbeitsvorgänge wiederholen,
wodurch ein günstiger und rationeller Arbeitsablauf erzielt wird.