DE1609371A1

DE1609371A1 - Dach- bzw. Deckenkonstruktion in Form einer gekruemmten bzw.verwundenen Flaeche

Info

Publication number: DE1609371A1
Application number: DE19661609371
Authority: DE
Inventors: J A Lorin Paul E
Original assignee: PAUL E J A LORIN; Schwartz Hautmont S A
Current assignee: PAUL E J A LORIN; Schwartz Hautmont S A
Priority date: 1965-08-26
Filing date: 1966-08-26
Publication date: 1970-03-19
Also published as: FR1454527A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. w. Schalk · dipl-ing. peter Wirth

DIPL.-1NG.G.E.M. DANNENBERG · DR. V. SCHMI ED-KOWARZIK

6 FRANKFURTAM MAIN

CS ESCHENHEIMER STR. 39 16093/ I

HB-8324-Ski 24* August 1966

PW/Sr/Ba

Paul Emile Jules Albert I0RIN Paris

und

Ateliers de Construction Schwartz-Hautmont 3.A. Paris '

- bzw. !Deckenkonstruktion in ?orm einer gekrümmten bzw· verwundenen Fläche₀

Ss ist bekannt, sehr große Bauten ohne Zwischenstützen mit Dächern bzw. Decken oder Wandungen in Form gekrümmter oder sogar verwundener Flächen, insbesondere in Form hyperbolischer Paraboloide zu bedecken· Diese gekrümmten Flächen sind in bekannter Weise durch Crurtrippen verstärkt, die im allgemeinen mit Spannseilen armiert sind, welche in zwei senkrecht zueinander und entsprechend den Belastungslinien bzw. Seilbelastungs-

00 9 812/0190

linien verlaufenden Richtungen ausgerichtet sind, die vor allem im Fall von Bedachungen die Form hyperbolischer Paraboloide Parabeln haben.

Sie bekannten Ausführungen dieser Art sind nachteilig, da sich die Zugspannung bzw. Zugkraft der Armierungsseile auf die die Dach- bzw. Deekenfläche umgebenden und das Gewicht der Bedachung auf die Stützen übertragenden Randträger überträgt, so daß diese normalerweise so berechnet sein müssen, dag sie der aus dem Gewicht der Bedachung bzw. Decke zusammen mit der Spannung der Seile resultierenden Biegebeanspruchung standhalten· Außerdem lassen die auf die verschiedenen Seile auegeübten Spannkräfte eine Formänderung der Fläche durch die Biegebelastung der Ränder zu, da die verschiedenen Gurtrippen zwei sich kreuzend·, entgegengesetzt gekrümmte Gruppen bilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu beseitigen und außerdem die Randträger von der ständigen Biegebeanspruchung durch die Spannung der Spannseile zu befreien, wobei gleichzeitig eine bequem· veränderliche Einstellung der Form der Bedachung oder Deck· und des Spannungezustandee der Gurtrippen ermöglicht werden soll·

009812/0190

Eine Bedachung oder Decke mit gekrümmter bzw. verwundener Oberfläche bzw. der Tragkonstruktion wird nach der Erfindung durch ein vorzugsweise in Vier- oder Rechtecke unterteiltes Netz von Rippen (Gurtrippen) getragen, von denen jede aus einer der Druokbeanspruchung standhaltenden Gurtung und mindestens einem gespannten mit der Gurtung in Längsriohtung verbundenen Seil besteht, wobei jedes Ende des Seiles mittels eines Schuhes oder Lagerbockes am Ende der Gurtung abgefangen ist und jeder Schuh mittels eines Gelenkes auf einem Randträger gelagert istο Bei einer solchen Ausführung sind die inneren Beanspruchungen jeder Gurtrippe, d.h. die Spannung des oder der Seile und die Druckbeanspruchung der Gurtung, in der Gurtrippe ausgeglichen und zeigen nach außen keine Wirkung. Es ist daher möglich, duroh Änderung der Spannung des Seilee oder der Seile diese inneren Belastungen bzw. Beanspruchungen ohne Auswirkungen auf die Randträger zu regulieren.

Diese Eigenschaft bringt zwei wichtige Konswqueneen mit

1o Es wird möglich, duroh Änderung der Spannung des oder der Seile die Länge der Gurtrippe zu verändern, d.ho die Form der gekrümmten Fläche ortlieh zu verändern»

0 09812/0190

2. Ee wird weiterhin möglich, die Spannung der Seile einander anzupassen, d.h. die Vorspannung der fiurtung derart zu regeln, daß diese immer in ihrer ganzen Länge unter Druck gesetzt sind, ohne daß die entsprechenden Belastungen auf die Randträger übertragen werden.

Es können somit mindestens in der einen Richtung des in Rechtecke eingeteilten Netzes die Gurtungen aus starren, länglichen Elementen bestehen, die zwischen die durchgehenden Gurtungen der Gurtrippe der anderen Richtung eingeschoben bzw. zwischengeschaltet sind, wobei die Spannung der Seile durch Vorspannung die Verbindung zwischen allen länglichen Stücken derselben Gurtung quer durch die Gurtungen der anderen Richtung gewährleistet·

Auf diese Weise kann die Herstellung von großflächigen Bedachungen nicht nur mit an der Baustelle vergossenen Materialien, wie Beton, sondern a_uch mit vorgefertigten Grurtungen aus beliebigem Material, etwa Holz, Metall, bewehrtem Kunststoffmaterial, Glas usw. durchgeführt werden·

Vorzugsweise verlaufen die Seile völlig im Inneren der Grurtungen, wozu diese Längskanäle aufweisen.

009812/0 190

Aua diesem Grunde ist der Querschnitt der Gurtungen vorzugsweise rechteckig und in beiden Richtungen von gleicher Höhe bzw. Breite, so daß die innere bzw₀ äußere Seite dieser Gurtungen Abstützungen für die Platten bzw. ]?lä_chen der Bedeckung bzw» die Platten des Bodens darstellen» die jeweils ein Feld des in Rechtecke eingeteilten Netzes ausfüllen.

Diese Anordnung hat außerdem den Vorteil, in der Höhe jeder Gurtung die Verteilung der Spannseile zu ermöglichen, wodurch die Kreuzung der Seile an jedem Knotenpunkt der Netzmaschen vereinfacht wird. In der einfachsten Ausführungsform weist jede Gurtung der einen Richtung des rechteckigen bzw» quadratischen Liniennetzes ein axial verlaufendes Seil und jede Gurtung der anderen Richtung zwei senkrecht zu beiden Seiten der Achse der Gurtung liegenden Seile auf.

Unter der Voraussetzung, daß jede Gurtrippe in einer vertikalen Ebene angeordnet ist, weisen die an den Randträgern befestigten und die Anlenkung der Endschuhe dieser Gurtrippe ermöglichenden Stützen vorzugsweise je eine horizontale, senkrecht zu der obigen Ebene liegende Achs« auf» Eine solche Anlenkung ermöglicht alle wünschenswerten Änderungen des Winkels am Ausgangspunkt

009812/0190

der Gurtrippe und folglich auch deren Länge. Sie ermöglicht außerdem, da die Randträger geradlinig sind und die Gurtrippen in zueinander parallelen Vertikalebenen angeordnet sind, die Verwendung von ähnlichen Stützen für die Anlenkung aller Gurtrippenschuhe.

Die folgende beispielsweise Figurenbeschreibung dient der näheren Erläuterung der Ausführung und Gestaltung der Erfindung, wobei die aus der Zeichnung wie auch aus dem Text hervorgehenden Einzelheiten ebenfalle Gegenstand der Erfindung sind. Es zeigen:

Pig. 1 eine Draufsicht auf eine Bedachung in Form eines hyperbolischen Paraboloids;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht derselben Bedachung;

Fig. 3 einen teilweise schematischen Horizontalschnitt durch die Abstützung der Gurtrippen auf einem Handträger bei einer Bedachung nach der Erfindung;

Fig. 4· und 5 Schnitte nach Linie IV-IV bzw. V-V der Fig. 3«

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Bedachung ist ein Teil eines hyperbolischen Paraboloids, dessen projizierter Umriß

009812/0190

ein Rhombus ABCD mit dem MIttel- bzw« Scheitelpunkt Q des Paraboloids als Mitte ist«, Die Seiten des Umrisse·

geradlinigen sind geradlinige, entlang den vier/Erzeugenden der Fläche angeordnete Träger. Die Fläche ist durch zwei Sätze von in vertikalen bzw« parallelen Ebenen zu den Richtungen AB und CD angeordnete Gurtrippen N₁ und N₂ verstärkt.

Zunächst werden einige bekannte Eigenschaften einer solchen Fläche ins Gedächtnis zurüokgenufen.

Die Gurtrippen N₁ einerseits und Np andererseits sind Abschnitte verschiedener Länge zweier gleicher Parabeln, wobei die längsten Abschnitte der Diagonale AB bzw. CD entsprechen. Da das Paraboloid gleichseitig und daher der Umriß ABCD ein Viereck ist, sind die zwei Parabeln gleich. Die Parabeln entsprechen den Spannseilbelastungslinien der Bedachung, die nach oben konkaven Parabeln stehen unter Zugspannung und die nach unten konkaven Parabeln stehen unter Druckspannung.

Die Vertikalebenen der Parabeln bilden einen konstanten Winkel mit der einen Handträger 1 enthaltenden Vertikalebene, aber der Winkel, der am Ende einer Gurtrippe die Sangente mit der Horizontalebene bildet, wächst eieh mit der Länge des entsprechenden Parabelbogens; da zwei Gurtrippen, von denen die eine nach oben und die andere nach unten konkav ist, an der gleichen Stelle an einen

0 09812/0190

Randträger anstoßen, ändern sich außerdem die Größen der am Anfangspunkt der Gurtrippen durch die Tangenten gebildeten Winkel für die beiden Arten von Gurtrippen, einander entgegengesetzt, wenn man einem Randträger entlanggeht·

Nach der Erfindung sind die ffurtrippen in Längsrichtung vorgespannt und an dem Randträger jenseits der zur Erzeugung ihrer Vorspannung dienenden Vorrichtung angelenkt.

Bei der in Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform ist der Randträger 1 ein I-Träger, der aus einem vollwandigen Vertikalsteg 2 und zwei Flanschflächen bzw. Verstärkungsplatten, einer oberen 3 und einer unteren 4 besteht. Diese zur Horizontalen schrägen Randträger sind durch vertikale Versteifungen 5 verstärkt. Diese Versteifungen, die gleichmäßig im Abstand der Knoten der Gurtrippen angeordnet sind, stützen teilweise diese Gurtrippen ab.

An den Steg des Trägers und den Rand der Versteifung sind die Platten 6 bzw. 7 angeschweißt, die einen rechten V- oder Flächenwinkel bilden. Die Mittelzonen dieser Platten weisen ;je einen vertikalen Spalt 6a bzw. 7a sowie

009812/019 0

auf "beiden Seiten dieses Spaltes die Gelenkeckträgerstüoke bzw. -lager 8 auf.

Die Gurtrippe 10, die einen Teil des Gurtrippensysteme N₂ darstellt, bestellt aus einer Gurtung 11 mit rechteckigem Querschnitt, die einen axialen Kanal bzw. Durchgang 11a aufweist, in der eine Vorspannungseinlage oder -armierung 12 angeordnet ist. Die Gurtung 11 kann aus irgendeinem Material, insbesondere aus,Holz bestehen.

Die Einlage 12 kann aus einem einfachen Stahldraht mit hoher Elastizitätsgrenze oder einem Bündel solcher Drähte oder einem verdrilltem Strang aus Stahl bestehen, so wie es in der Vorspannungstechnik allgemein üblich ist» Zur Vereinfachung ist in der Zeichnung angenommen, daß es sich um einen einzigen Draht handelt·

Die Gurtrippe 13 des Systems N₁ besteht in ähnlicher Weise aus einer Gurtung 14, die in diesem Falle von zwei parallelen, in der gleichen vertikalen Ebene angeordneten Einlagen 15 zu beiden Seiten der Längsmittellinie dieser Gurtung durchsetzt ist« Somit gehen bei den Kreuzungspunkten je zweier Gurtrippen wie bei 17 entsprechend Fig. 1 und 2 die Einlagen 12 der Gurtrippen N_ zwischen zwei Einlagen 15 einer Gurtrippe N^ hindurch. Da die Gurtrippen N- und Np außerdem von gleicher Höhe

009812/0190

sind, können die Gurtrippen N₁ (13) durchgehend sein, während die Gurtrippen N₂ aus zwischen die Gurtrippen N₁ geschobenen Stücken gebildet sein können, unter der Bedingung, daß die Spannung in den Seilen bzw. Einlagen so ist, daß die Gurtungen immer unter Druck gesetzt werden. Auf diese Weise gewährleistet bei Holzgurten ein Zusammensetzen der Gurtungen durch Kleben eine vollkommene Sicherheit.

Jede der Gurtrippen 10 oder 13 endet in einem Schuh 18 bzw. 19, der das Ende der Surtrippe umgibt und auf seiner Abschlußseite ein bzw. zwei rohrförmige Teile 20 und zwei Gelenkkappen bzw. -stützen 21 aufweist.

Die Gelenkachsen 22 bzw. 23 verbinden die Schuhe mit den Gelenk*vägern 8.

Die freien Enden der rohrförmigen Teile 20 sind Äi« so ausgebildet, daß sie das Ende einer Vorrichtung zum Spannen der entsprechenden Einlage (z.B. eine Spannschraube) sowie eine Einrichtung zum Befestigen (Verankern) dieser Einlage in gespanntem Zustand aufnehmen. Bei der gezeigten einfachen Ausführungsform bestehen diese Befestigungseinrichtungen aus auf das mit einem Gewinde versehenen Endeaer Einlage geschraubten Muttern; selbstverständlich können auch andere bekannte Befestigungs-

009812/0190

einrichtungen verwendet werden, im Falle von Litzenseilen z< B. Klemmen mit kegelförmigen Keilen oder Anzugekeilen.

Um das Gleiten der Einlage in dem axialen Kanal der Gurtung zu erleichtern, kann diese Einlage mit Fett oder Teer bestrichen oder mit einer Kunststoffhülle überzogen werden.

Der Zugang zu den Enden der Gurtrippen zum Spannen der Einlagen ist durch öffnungen 25, die in der Wand dee Trägers 1 angeordnet sind, sowie gegebenenfalls öffnungen

26 in den Versteifungen 5 gesichert. Diese öffnungen sind so groß, daß die Spannvorrichtungen zum Spannen der Einlagen sowie über die Schuhe gespannte Mittel zum Blockieren oder Befestigen der Enden der Einlage darin Platz finden· Die Stützen der Gelenkachsen der Gurtrippen können dtnch dreieckige Gelenkeckversteifer (Knotenbleche)

27 verstärkt werden. Da sich längs desselben Randträgers nur die Winkel o< und β der Enden der Gurtrippe zu der Horizontalen ändern, kann die gleiche Stützvorrichtung für alle Gurtrippen verwendet werden«

Es ist selbstverständlich, daß Änderungen an der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung möglich sind, insbesondere durch Ersetzen der technischen Mittel durch gleichwertige Mittel, ohne den Rahmen der vorliegenden

009812/0190

Erfindung zu verlassen, die auch die Tragkonstruktion der Decke oder des Dache für sich allein, ohne Deckplatten, umfaßtο

- Ansprüche -

009812/0190

Claims

Patentansprüche

ο Dach- "bzw. Deckenkonstruktion in Form einer gekrümmten bzw. verwundenen Fläche, das bzw. die von einem in vorzugsweise Vier- oder Rechtecke unterteiltem Netz von Hippen getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Rippen aus einer der Druckbeanspruchung standhaltenden Gurtung besteht, die durch mindestens ein Spannseil vorgespannt ist, und die G-urtrippen (10 bzw. 13) an den Randträgern (1) der Bedachung jenseits der die Spannseilspannung auf die G-urtung (11 bzw. 14) übertragenden Vorrichtung angelenkt sind.
2. Dach- bzw. Deckenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der G-urtrippen (10 bzw. 13) in einem Schuh oder Lagerbock (18 bzw. 19) endet, der eine Verankerungsvorrichtung für jedes zugehörige Spannseil (13 bzw. 15) und eine Vorrichtung zu ihrer Anlenkung an den Randträger (1) aufweist.
3. Dach- bzw. Deckenkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die G-urtungen (11 bzw. 14) in beide Richtungen des in Vier- oder Rechtecke unterteilten Netzes die gleiche Höhe bzw. Breite haben und die Vorspannseile (12 bzw· 15) in den Gurtungen in einer

0098 12/0190

-H-

solchen Höhe verlaufen, daß eis die Spannseile sich

kreuzen·
4. Bach- bzwο Deckenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtrippen (10 bzw. 13) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben und ihre Räder bzw. Kanten die Auflager für die Deckplatten für jedes Feld des in Hechtecke unterteilten Netzes bilden·
5· Dach- bzw.Deckenkonetruktion nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtrippen (10 bzw. 13) an den Randträgern (1) mittels horizontal liegender QsLenkachsen (23 bzw. 22) angelenkt sind«
6. Dach- bzw. Deckenkonstruktion nach einem der Ansprüche

2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schuhe bzw. Lagerböcke (18 bzw. 19) Gelenkstützen bzw. -kappen (21) aufweisen, die mit an den Randträgern (1) befestigten Gelenkträgerstützen (8) verbunden sind»
7. Dach- bzw. Deckenkonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Je zwei in verschiedenen Richtungen im Netz verlaufende Gurtrippen (10 bzw. 13) einen rechten Winkel zwischen sich einschließend auf die

009812/0 190

Randträger (1) auftreffen und die Gelenkträgerstützen (8) an zwei Platten (6 bzw. 7) befestigt sind,- die einen V-Winkel zwischen sich bilden und deren Ränder an dem Randträger (1) befestigt sind·
8. Dach- bzw· Deckenkonstruktion nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Randträger (1) im Bereich der Kante bzw. Spitze des V-Winkels duroh eine senkrecht zur Randträgerebene liegende Versteifung (5) verstärkt ist.
9. Dach- bzw. Deckenkonstruktion nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der V-Winkel an seinen Enden durch Platten (Knotenbleche) (27) verschlossen ist, die einstückig mit diesen Enden und dem Randträger (1) ' verbunden sind.

Patenten

falty

0 0 9812/0190