DE1709351A1

DE1709351A1 - Hall construction with vaulted roof

Info

Publication number: DE1709351A1
Application number: DE19681709351
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl-Ing Isler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-02-15
Filing date: 1968-03-05
Publication date: 1972-11-09
Also published as: DE1709351B2

Description

Hallenbau mit Gewölbedach Die Erfindung betrifft einen Hallenbau, mit Gewölbedach, das aus einem oder mehreren selbsttragenden ichalenelementen aus faserverstärktem Niederdruckgiessharz besteht5 die je doppelt gekrümmt, von annähernd konstanter Wandstärke und an mindestens drei Ecken abgestützt-sind.Hall construction with vaulted roof The invention relates to a hall construction, with a vaulted roof made up of one or more self-supporting I-shell elements fiber-reinforced low-pressure casting resin consists5 each doubly curved, of approximately constant wall thickness and supported at at least three corners.

Der Verwendung von schalenförmigen Elementen aus Kunststoff für die Bedachung im Hallenbau waren bisher hinsichtlich der maximalen Schalenweiten, sofern auf den kostspieligen Materialaufwand von stark dimensionierten flachen'Randträgern verzichtet werden sollte, sehr enge Grenzen gesetzt, die bei etwa 5 m Spannweite für das einzelne Schalenelement liegen.The use of shell-shaped elements made of plastic for roofing in hall construction has so far been very narrow with regard to the maximum shell widths, provided that the costly material expenditure of heavily dimensioned flat edge beams is to be dispensed with, which are around 5 m span for the individual shell element .

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, beim Hallenbau ein solches Gewölbedach zu schaffen, bei dem sich diese bisherige Grenze der maximalen Spannweite des einzelnen Schalenelementes erheblich überschreiten lässt und in Anbetracht der Verwendung des verhältnismässig teuren faserverstärkten Niederdruckgiessharzes auf materialaufwendige Formgebungen, wie Leisten, Rippen, Randflansehen, Zugbänder, Abwinkelungen, Scheiben, Wellungen usw., zur Ver, stärkung oder Versteifung des Schalenelementes, ausser einer gewissen Verstärkung an der Verbindungsstelle des Schalenelementes mit einem benachbarten Bauteil, verzichtet werden kann. Selbstvdrständlieh sollen sich dabei mehrere Schalenelemente lückenlos aneinanderreihen lassen.The invention is based on the task of building a hall to create such a vaulted roof, in which this previous limit of the maximum The span of the individual shell element can be exceeded considerably and in consideration the use of the relatively expensive fiber-reinforced low-pressure casting resin on material-intensive shapes, such as strips, ribs, edge flanges, drawstrings, Bends, washers, corrugations, etc., to reinforce or stiffen the Shell element, except for a certain reinforcement at the junction of the Shell element with an adjacent component can be dispensed with. Autonomous several shell elements should be able to be strung together without any gaps.

Diese Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die Spannweite jedes einzelnen Schalenelementes mindestens das 2000-fache der Dicke der tragenden Schicht des #3chalenelementes ist, wobei die Krümmungen im Flächeninnern gleichmässig doppelt, an den Flächenrändern senkrecht zum Rand stärker als längs dieses Randes und an den Flächenecken (Auilagerstellen) doppelt stärker als im Flächeninnern sind, die 3chwerpunkte paralleler Querschnitte durch das Schalenelement sich ungefähr auf einer Stützlinie befinden und das GaussIsche Krümmungsmass den örtlichen neanspruchungen angepasst ist.This object is achieved according to the present invention solved, that the span of each individual shell element is at least 2000 times the Thickness of the load-bearing layer of the shell element is, with the curvatures in the interior of the surface evenly double, on the surface edges perpendicular to the edge stronger than lengthways this edge and at the surface corners (bearing points) twice stronger than in the interior of the surface are, the 3 focal points of parallel cross-sections through the shell element are approximately are on a support line and the Gaussian curvature corresponds to the local stresses is adapted.

Beim Erfindungsgegenstand erfolgt somit die Anpassung der tragenden Haut bzw. Häute des Schalenelementes an die gegebene Beanspruchung nicht durch eine abgestufte Bemessung des Materialaufwandes sondern bei wenigstens annähernd konstanter Wandstc;-i4rke der tragenden Haut oder Häute durch die Bemessung der Krümmung , d.h. durch Formgebung der Schalenfläche des Elementes, die sein Tragverhalten'an den Kräftefluss anpasst, indem fUr die Zonen schwacher Beanspruchung schwache Krümmungen, für Zonen mittlerer Beanspruchung mittlere Krümmungen und für die Zonen starker Beanspruchung starke Krümmungen vorgesehen werden.In the subject matter of the invention, the adaptation of the load-bearing skin or skins of the shell element to the given stress does not take place through a graded measurement of the material expenditure, but rather with at least approximately constant wall thickness of the load-bearing skin or skins through the measurement of the curvature , i.e. by shaping the shell surface of the element, which adapts its load-bearing behavior to the flow of forces by providing slight curvatures for the zones of low stress, medium curvatures for zones of medium stress and strong curvatures for the zones of heavy stress.

Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes sind anschliessend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Perspektive zwei Hallenbauten mit unterschiedlich ausgebildetem Gewölbedach; Fig. 3 und 4 zeigen perspektivisch je ein aus zwei in der -Mitte des Gewölbedaches fest bzw. gelenkig miteinander verbundene Schalenelemente, und Fig. 5 und 6 zeigen Je in vertikalem Querschnitt die Verbindungen nebeneinanderliegender Schalenelemente.Exemplary games of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show, in schematic perspective, two hall structures with differently designed vaulted roofs; 3 and 4 each show in perspective one of two shell elements firmly or articulated to one another in the middle of the vaulted roof, and FIGS. 5 and 6 each show the connections of adjacent shell elements in vertical cross section.

Beim Hallenbau nach Fig. 1 und 2 ist das Gewölbedach durch mehrere längliche Schalenelemente 1 bzw. 2 gebildet, welche längsseitig aneinandergrenzen und aus wenigstens stellenweise faserverstärktem Niederdruckgiessharz bestehen. Jedes Schalenelement ist Je längs der durch seine Längsmitte und det durch seine Quermitte gehenden Vertikalebenen gekrümmt, bildet also eine längliche, doppelt gekrümmte Gewölbebahn und weist auf ihrer ganzen Fläche eine wenigstens annähernd konstante Wandstärke auf. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind beide Krümmungen des Schalenelementes nach aussen konvex, beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist dagegen die Krümmung des Schalenelementes 2 in der Querrichtung nacil innen konvex und geht an den Schmalseiten in einen geradlinigen Rand über.In the case of the hall construction according to FIGS. 1 and 2, the vaulted roof is formed by several elongated shell elements 1 and 2, which border one another along their length and consist of at least in places fiber-reinforced low-pressure casting resin. Each shell element is curved along the vertical planes passing through its longitudinal center and its transverse center, i.e. it forms an elongated, doubly curved arch and has an at least approximately constant wall thickness over its entire surface. In the embodiment of FIG. 1 , both curvatures of the shell element are outwardly convex, in the embodiment of FIG. 2, however, the curvature of the shell element 2 in the transverse direction nacil is internally convex and merges into a straight edge on the narrow sides.

Die stetig verlaufende Schalenform des einzelnen Ochalenelementes bei konstanter Wandstärke kann insofern näher definiert werden, als die Krümmungsverhältnisse an jedem Punkt der Schalenform mit den dort auftretenden Beanspruchungen der selbsttragenden Schale übereinstimmend so gestaltet sind, dass das Schalenelement über seine ganze Gewölbefläche hin ungefähr den gleichen Beulwiderstand aufweist. Die Uebereinstimmung der Krümmungsverhältnisse mit den Deanspruchungen beruht erfindungsgemäss auf folgenden Regeln: a) Die Krümmungen sind im Flächeninnern gleichmässig doppelt, an den Flächenrändern senkrecht zum Rand stärker als längs dieses Randes und an den Flächenecken (Auflagerstellen) doppelt stärker als im Flächeninnern.The continuously running shell shape of the individual ochalen element with constant wall thickness, it can be defined more precisely as the curvature ratios at every point of the shell shape with the stresses occurring there on the self-supporting Shell are designed to match that the shell element over its entire Vault surface has approximately the same buckling resistance. Agreement According to the invention, the curvature relationships with the Dean claims are based on the following Rules: a) The curvatures are evenly double in the interior of the surface, at the surface edges perpendicular to the edge stronger than along this edge and at the surface corners (support points) twice stronger than in the interior of the surface.

b) Die Schwerpunkte paralleler Querschnitte durch das Schalenelement befinden sich ungefähr auf einer Stützlinie. c) Das Gaussische Krümmungsmass steht in direktem Zusammenhang mit den örtlichen Beanspruchungen. b) The centers of gravity of parallel cross-sections through the shell element are approximately on a support line. c) The Gaussian curvature is directly related to the local stresses.

Durch diese Formgebungen lässt sich die Festigkeit des Werkstoffes maximal ausnützen und zwischen der Spannweite jedes einzelnen Schalenelementes und der Dicke der tragenden Haut oder Häute desselben ein bisher nicht angewendeter Verhältniswert von mindestens 2000 erreichen, d.h.. dass für eine Spannweite von z.B. 7 m in der Längsrichtung des Schalenelementes eine konstante Wandstärke von höchstens 3,5 mm benötigt wird. So ist es möglich, das #uadratmetergewicht des Schalenelementes auf beispielsweise 8 - 10 kg zu beschränken, so da?s Schalenelemente von 6 - 7 m Spanaweite in Längsrichtung und 1 - 2 m Breite immer noch gut manuell transportierbar sind.Through these shapes, the strength of the material can be used to the maximum and a previously unused ratio of at least 2000 can be achieved between the span of each individual shell element and the thickness of the supporting skin or skins of the same, ie. that for a span of, for example, 7 m in the longitudinal direction of the shell element, a constant wall thickness of at most 3.5 mm is required. So it is possible that #uadratmetergewicht of the shell element, for example, 8 - to restrict kg 10 so there's shell elements 6-7 m Spanaweite lengthwise and 1-2 m width are still good manually transportable.

Die gezeigten, im Grundriss rechteckigen Schalenelemente 1 und 2 sind an den vier Ecken z.B. auf Stangen 3 abgestützt, zwischen denen Seitenwandelemente 4 aus Kunststoff eingebaut und erforderlichenfalls mit den Schalenelementen 1 bzw. 2 des Gewölbedachs verbunden sind. Die Abstützung der Schalenelemente und die Aufnahme ihrer Schubkräfte kann auch in anderer bekannter Weise erfolgen. The shell elements 1 and 2 shown, which are rectangular in plan, are supported at the four corners, for example on rods 3 , between which side wall elements 4 made of plastic are installed and, if necessary, connected to the shell elements 1 or 2 of the vaulted roof. The support of the shell elements and the absorption of their shear forces can also take place in other known ways.

In den Zonen höherer Beanspruchung, nämlich in den Rand-Eckzonen, ergibt sich die Formgebung dadurch, i-iss de*n eine und/ oder der andere Faktor des Produktes aus den T#-i;--lmlanggradien zwr-,'' er zueinander senkrecht stehender Kriimmungski:#, portionil der heanspruchung verC*".ndert wird.In the zones of higher stress, namely in the edge-corner zones, the shape results from i-iss de * n one and / or the other factor of the product of the T # -i; - lmlanggradien zwr-, '' he curling skis standing perpendicular to each other: #, portion of the load is changed.

Ein ganzes Gewölbedach kann itirierl-i,-)lt) garigbarer Abmessungen auch nur durch ein. einziges Schalenelernent gebildet sein, oder es kann eine an den vier Fcken abgestützte Gewölbebahn nach Vig. 3 aus zwei schmalseitig mit je einer gleichen j'tir-riwand 5 aneinanderstossenden '3chilerielernenten 6 bestehen, welche daselbst z.1-. durch Klobung, Heftung, Nietung oder Verschraubung miteinander fest und dicht verbunden sind. Anstelle einer starren Verhindung können zwei an einer schmalseitigen Kante 7 aneinanderstossende Schalenelemente 8 gemäss Fig. 4 in der Art eines Dreigelenkbogens gelenkift miteinander verbunden und ellenfalls gelenkig mit den schmalseitigen Aussenrändern abgestützt sein.A whole vaulted roof can be itirierl-i, -) lt) of garigable dimensions also by just one. A single shell element can be formed, or a Vig. 3 consist of two narrow sides, each with an identical j'tir-riwand 5, abutting '3chilerielernenten 6 , which there z.1-. are firmly and tightly connected to one another by means of clamping, stapling, riveting or screwing. Instead of a rigid connection, two shell elements 8 abutting one another on a narrow edge 7 according to FIG. 4 can be hingedly connected to one another in the manner of a three-hinge arch and, if necessary, can be supported in an articulated manner with the narrow outer edges.

Längsseitig aneinandergrenzende G)chalenelemente 1 können gemäss Fig. 5 mit flanschartig flachen, einander in einer Vertikalebene berührenden Aussenflächen der Längsränder 9 durch Klebung fest tind dicht verbunden sein oder g.emZ-#ss Fig. 6 zum übrigen Jchalenelement 1 seitwärts abgewinkelte Flanschen 10 aufweisen, die aufeinandergelegt und miteinander dicht verklebt sind.Longitudinally adjacent G) chalenelemente 1 can according to FIG. 5 flat with a flange each other in a vertical plane contacting the outer surfaces of the longitudinal edges 9 adhesively fixed tind be sealed or g.emZ- # ss Fig. 6 to the rest Jchalenelement 1 laterally angled flanges 10 have that are placed on top of one another and glued together tightly.

Das Gewölbedach bildende Schalenelemente können auf ihren btUtzen hochhebbar oder an ihren Öchmalseiten t)eweglich abgestützt sein, z.b. auf' zwei parallelen Schienen, uni entlang denselben verschoben werden züi können, oder z.B. einseitig an einer Achse, uni an derselben hochschwenkbar zu sein. Es könnten aber auch Führungsschienen für jede der vier Ecken derart am Hallenbau vorgesehen sein, dass das Jchalenelement 1 mit der einen #3chrnalseite über die eine Ihillenseitenwand herabgezogen werden kann, während die andere ichmalseite über den Hallenraurn hinweggleitet, wobei jedoch die Wölbung in der Längsrichtung so hoch sein muss, dass eine Lerührung mit dem oberen Rand der ieitenwand unterbleibt.The vault roof shell forming elements on their btUtzen liftable or at their Öchmalseiten t be supported eweglich), for example on 'two parallel rails are uni displaced along the same züi can or, for example on one side of an axis uni at the same to be swung up. However, guide rails could also be provided for each of the four corners on the hall structure in such a way that the shell element 1 can be pulled down with one of the longitudinal sides over the one lateral wall while the other side slides over the hall, although the curvature in the longitudinal direction is as follows must be high so that there is no contact with the upper edge of the inner wall.

Die Schalenelemente können zwecks Erhöhung der iteifigkeit der tragenden T.4-aut oder Ilcz-#lute beschichtet sein. Die Iv-,ferkstoffe solcher zusätzlicher Leschichtungen können ergänzende, z.b. schall- und/ oder wärmedämmende Eigenschaften aufweisen.The shell elements can increase the rigidity of the load-bearing T.4-aut or Ilcz- # lute coated. Iv, pigments such additional Light layers can be complementary, e.g. sound and / or heat insulating properties exhibit.

Bei ringsunt hermetisch abgedichtetem 1-Tiallenbau kann eine Z I usätzliche Belastung des Gewölbedachs und-/oder der Seitenwandungen mittels pneumatischen Ueberdruckes im Halleninnern aufgenonunen werden. Es versteht sich, dass die Form des Schalenelementes variiert werden kann, indem es z.B. in beiden obgenannteng zueinander querstehenden Vertikalebenen konvex nach unten gekrümmt sein kann.In ring sunt hermetically sealed 1-Tiallenbau can ZI a dditional load of the vaulted roof and- / or the side walls are aufgenonunen means of pneumatic overpressure in the interior hall. It goes without saying that the shape of the shell element can be varied, for example by being able to curve convexly downwards in both of the above-mentioned vertical planes that are closely transverse to one another.

Claims

Patent claims Hallerib-au with Gew *, - iibedach9 consisting of one or less self-supporting o'chalenelernenten made of fiber-reinforced low-pressure cast larz, each double curved, from ann # », iherti" i constant wallst, #; rke and truncated at at least three corners, are characterized ennzeichnet g e k that the span of each individual ichal.eneleinentes (l; 2)! at least (read 2000 times of -) of the supporting icke 1) 'cril (- lit of Jcivilenelementes is, ivoL) ei the curvatures in the interior gleielirrii-Issig double, * at the perpendicular to the edge stronger than along this edge and at the # * lächeneckpn gitif bearing points) are twice stronger than in the interior of the surface, the main points of iriralleles. The ocular element is roughly on a line of itch and the Gaussian curvature is adapted to the local stresses.

Is 2. hall according to claim 1, characterized g e k ennzeic hn et that at least one edge formed (9 or 10) of each shell element (1) for producing a fixed connection to an adjacent component linear and learning with (latter herrrietisch verhunden. 3 . hall according to claim 1, characterized g e k ted b y eic hn ete that several # -Johalenelemente (8) are assembled to eiiem space frame. 4. hall according #Inspruch 1, characterized g e k ennzeich -NET 2 that the supporting skin or -bearing skins each shell element (1) stiffened by coating and heat and / or is made acoustic and 5. are hall according to claim 1, characterized g e k ri s e h zei -NET that the shell elements (1) on. itlitzen (3) of the Hall assembly are movably mounted. 6. hall construction according to claim 1, characterized g e k hen Z e Lc h -NET that with additional load of the vaulted roof and / or the GeiLei-walls (fes Ilallenbaus its interior under pneumatic excess pressure adjustable is t.