DE2329530A1

DE2329530A1 - Dachkonstruktion

Info

Publication number: DE2329530A1
Application number: DE19732329530
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Emmanuel Cesselin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1973-06-09
Publication date: 1974-01-03
Also published as: FR2188010A1; LU67775A1; IT989086B; NL7308159A; FR2188010B1; ATA516973A; BE800823A; AT335129B

Description

CRA8EMANV A RAFhAV

2 HAMBURG 7O

SOHlosSTRASSE β PATENTANWÄLTE:

□ IPL.-ING. JÜRGEN CRASEMANN DIPL.-ΙΝβ. VINCENZ v. RAFFAV

4030/10 Fl. 8. Juni 1973 Jean Louis Emmanuel Cesselin

7, rue Douai 2329530

59400 - Cambrai (Frankreich)

Dachkonstruktion

Die Erfindung betrifft eine Dachkonstruktion für Gebäude für unterschiedliche Nutzzwecke in Form einer regelmäßigen Fläche insbesondere eines hyperbolischen Paraboloids oder einer diesem nahekommenden Fläche.

Bekannte Dachkonstruktionen dieses Typs werden auch als Segeldach bezeichnet und weisen einen ringförmigen Umfassungsträger auf, der V-förmig abgewinkelt ist, wobei die beiden Bogenabschnitte die beiden Seiten eines Flächenwinkels bilden. An dem Umfassungsträger ist ein unteres Netz aus Tragseilen und ein oberes Netz aus Spannseilen befestigt, wobei sich die beiden Seilnetze entlang krummliniger Linien kreuzen, welche nicht mit den geradlinigen Erzeugungslinien der Oberfläche zusammenfallen. Die Spannseile dienen dazu, ein Abheben des Dachs bei Unterdruckverhältnissen zu verhindern. Die Spannseile üben eine zusätzliche Belastung auf die Tragseile aus, wobei unter bestimmten Unterdruckverhältnissen eine Kraftrichtungsumkehr auftreten kann.

Andere bekannte Dachkonstruktionen des hier betrachteten Typs von sogenannter starrer Ausführung bestehen aus einem in sich geschlossenen Umfassungsträger, der entweder den Erzeugungslinien des hyperbolischen Paraboloids folgende

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TELEFON: CO411) OS 7O OS · TELEGRAMME: PATFAY, HAMBURG

Membranen, an denen Eindeckungselemente befestigt sind, oder ein dünnwandiges Segel aus verleimten Schichtholzplatten oder bewehrtem Beton trägt.

Sämtliche bekannte Dachkonstruktionen dieses Typs haben ein ansprechendes Aussehen und aufgrund ihrer Regelmäßigkeit den Vorteil der einfachen und wirtschaftlichen Ausführbarkeit.

Die bekannten Dachkonstruktionen dieses Typs sind jedoch mit mehreren,"im nachstehenden im einzelnen dargelegten Nachteilen behaftet, welche - und darin besteht zugleich die Aufgabe der Erfindung - vermittels der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dachkonstruktion beseitigt werden sollen.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dachkonstruktion besteht aus zwei, die beiden Ebenen eines flachen Winkels bildenden, bogenförmig gekrümmten Umfassungsträgern, die an ihren Enden nahe der flachen Winkelkante vermittels Gelenk- oder Zapfenlagern an zwei Widerlagern abgestützt sind, und zwei zwischen den beiden Trägern aufgespannten, sich kreuzenden Seilnetzen und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Seile jedes Netzes in bezug auf die Kante des flachen Winkels schief verlaufen, die Erzeugungslinien einer praktisch regelmäßigen Fläche bilden, damit gleichzeitig als Trag- und Spannseile dienen, und an ihren Kreuzungspunkten paarweise starr miteinander verbunden sind und die bogenförmig gekrümmten Träger im wesentlichen unter Druck beanspruchen.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung können die bogenförmig gekrümmten Umfassungsträger vermittels im wesentlichen senkrecht verlaufender Spannstäbe mit einer mit dem Boden verbundenen umlaufenden Verankerung ver-

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bunden werden, und die Außenwand des Gebäudes kann an den bogenförmig gekrümmten Umfassungsträgern aufgehängt sein.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Dachkonstruktion sind die Seile im Gegensatz zu der bekannten Dachkonstruktion in Form eines dünnwandigen Segels in gleicher und nahezu konstanter Weise auf Be- und Entlastung beansprucht. Aus diesem Grunde brauchen die Seile nicht überdimensioniert zu werden, was wiederum eine Gewichtseinsparung und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit bedeutet.

Außerdem bewirken die an einem Punkt der beiden Netze angreifenden Kräfte die Übertragung derselben durch die Verbindungsstücke von einem zum jeweils nächsten Seil. Die Verbindungsstücke verhindern gleichzeitig einen Abrieb, der durch gegenseitiges Reiben der Seile aneinander bedingt würde.

Bei der bekannten Dachkonstruktion in Form eines dünnwandigen Segels wird der Umfassungsträger durch unterschiedliche , stets rechtwinklig angreifende Kräfte beansprucht, je nachdem, um welches Seil es. sich jeweils handelt und ob die Netze be- oder entlastet sind. Daher muß der Träger Druck-, Zug-, Biege- und Torsionsspannungen aufnehmen, und aus diesem Grunde wird der Trägerquerschnitt in den meisten Fällen überdimensioniert.

Bei der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion sind demgegenüber die Reaktionskräfte in den Seilen gleich und nahezu konstant, und die bogenförmig gekrümmten Umfassungsträger werden nur durch stets vorhandene Druckkräfte beansprucht. Sie befinden sich daher im Gleichgewicht und folglich den bestmöglichen Bedingungen ausgesetzt, so daß sie leichter und damit wirtschaftlicher ausgebildet werden können.

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Bei der Dachkonstruktion in Form eines dünnwandigen Segels stützt sich der Umfassungsträger auf Pfeilern in der Fassade ab und übt daher Druck- und Zugkräfte auf diese aus. Diese Pfeiler müssen daher so bemessen sein, daß sie bei den maximal auftretenden Druckkräften nicht knicken und durch an der Fassade angreifende Windkräfte ausgeübtenBiegespannungen widerstehen. Der Querschnitt der Pfeiler ist daher überdimensioniert, und das Fundament muß entsprechend den zu erwartenden Belastungen ausgelegt sein.

Bei der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion stehen dagegen die bogenförmig gekrümmten Umfassungsträger ständig unter Druck, befinden sich im Gleichgewicht und werden lediglich durch zur Verankerung und Stabilitätsverbesserung dienende Spannstäbe gehalten, welche die vorgenannten Pfeiler ersetzen und ein Abheben der bogenförmigen Träger unter an der Dachkonstruktion angreifenden außergewöhnlich hohen Kräften verhindern. Die Spannstäbe sind stets auf Zug beansprucht, so daß die durch Windeinflüsse hervorgerufenen Biegemomente einen geringeren Einfluß haben. Außerdem können die Fundamente an sämtlichen Stellen mit Ausnahme der Widerlager lediglich in Form einfacher Streifenfundamente ausgebildet werden, welche lediglich die von den Spannstäben ausgeübten resultierenden Zugkräfte aufnehmen.

Bei der Dachkonstruktion in Form eines dünnwandigen Segels muß die Last der tragenden Fassadenelemente von den Fundamenten aufgenommen werden, um eine Oberbeanspruchung der Pfeiler zu verhindern. Die Pfeiler können daher lediglich als seitliche Stützen dienen, mit dem Ergebnis, daß das umlaufende Fundament entsprechend stark ausgelegt werden muß.

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Bei der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion können dagegen die Fassadenelemente unmittelbar an den bogenförmig gekrümmten Umfassungsträgern aufgehängt werden, wodurch die Fundamente entlastet werden.

Bei der Dachkonstruktion in Form eines dünnwandigen Segels tragen die umlaufenden Fundamente unmittelbar die Fassade und außerdem über die Pfeiler die Last des Umfassungsträgers, weshalb die Fundamente besonders belastungsfähig ausgelegt sein müssen, und das in Abhängigkeit von der Tragfähigkeit des Bodens.

Bei der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion sind dagegen die Umfangsfundamente im Vergleich zu den oben genannten Belastungen nur durch verhältnismäßig geringe Zug- oder Hebekräfte beansprucht und können daher in Form einer einfachen Schwelle oder eines Streifenfundaments ausgebildet werden, das bei entsprechender Bewehrung auch zur Aufnahme von Schubkräften der beiden Widerlager geeignet ist.

Das ganze Gebäude kann aufgrund der Dachkonstruktion leichter ausgebildet werden als wenn diese in der bekannten Form eines dünnwandigen Segels ausgebildet ist. Die Widerlager brauchen daher auch nur zur Aufnahme geringerer Lasten ausgelegt zu sein. Außerdem ist die Kraftresultierende symmetrisch in bezug auf die Widerlageachse, so daß diese lediglich senkrechte und schräg verlaufende Kräfte aufnehmen müssen, wobei die Schrägkräfte auf die zur Aufnahme von Schubkräften dienenden Streifenfundamente übertragen werden können, so daß in diesem Falle eine im Gleichgewicht stehende Schale gebildet ist.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dachkonstruktion gestattet ebenfalls die Beseitigung der oben genannten

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Nachteile von starren Dachkonstruktionen. Die bei diesen vorhandenen starren Membranen unterliegen Größenveränderungen und Verformungen, bedingt durch die geometrische Beschaffenheit des Gebäudes, Bodenbewegungen, die Bauweise usw. und beispielsweise auch durch atmosphärische Einflüsse, welche Ausdehnungen und Schrumpfungen zur Folge haben können. Aus diesem Grunde ist die Eindeckung derartiger Dächer in seltenen Fällen dicht oder behält ihre anfängliche Dichtigkeit nicht über längere Zeit bei.

Bei der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion sind dagegen die Seile unmittelbar entlang Erzeugungslinien der regelmäßigen Fläche beispielsweise in Form eines hyperbolischen Paraboloids angeordnet, wobei sämtliche, senkrecht nach unten weisende Reaktionskräfte an den Befestigungspunkten der Seile an den bogenförmig gekrümmten Umfassungsträgern in Fortfall kommen. Sämtliche Seile sind konstant auf Zug beansprucht, und die bogenförmig gekrümmten Umfassungsträger, welche aus verleimten Schichtholzplatten, aus Beton, aus Metall oder einem anderen Werkstoff bestehen können, stehen lediglich unter Druck, wobei die Resultierende der Druckkräfte in den bogenförmig gekrümmten Umfassungsträgern auf zwei Punkte zurückgeführt wird, welche die Lastpunkte für das gesamte Gebäude bilden.

Die Dachkonstruktion besteht daher aus einem biegsamen System, das ohne Beschädigungen Bewegungen, Verformungen, Ausdehnungen usw. zuläßt.

Aus diesem Grunde ist möglich, auf die beiden, sich kreuzenden Seilnetze herkömmliche Eindeckelemente wie z.B. Stahlplatten oder Paneele mit zwischengefügten Dichtungen aufzusetzen. Zur Eindeckung können auch pyramidenförmig ausgebildete Bleche oder biegsame Überzüge verwendet werden. In jedem Falle wird die Dichtig-

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keit einer solchen Dachkonstruktion weder kurzfristig noch nach längerer Gebrauchszeit herabgesetzt.

Die einzelnen Merkmale, sowie die Vorteile der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion werden im nachfolgenden anhand der Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht einer erf indungsg'emäßen Dachkonstruktion.

Fig. 2 ist ein seitlicher Aufriß in Blickrichtung des Pfeils F von Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Draufsicht entsprechend Fig. 2.

Fig. 4 ist eine schaubildliche Teilansicht von zwei Eindeckelementen.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, besteht die Dachkon*- struktion aus zwei Bogenträgern 1 und 2 aus verleimten Schichtholzplatten, Beton, Metall oder einem anderen Werkstoff, die jeweils eine halbkreisförmige, kreisbogenförmige, hyperbolische, parabolische, korbbogenförmige, ellipsenbogenförmige oder andere Formgebung aufweisen. In den beiden letztgenannten Fällen kann die Symmetrieachse beider Bögen aus der großen oder der kleinen Achse der Kurve bestehen.

Die beiden Bögen verlaufen jeweils in den beiden Seiten eines Flächenwinkels und bilden im Profil (von Fig. 2) gesehen ein V. Die Bögen 1 und 2 sind an ihren Enden mit Kugelenken 3 versehen, welche sich in paarweise gegenüberliegendenLagersitzenU der Widerlager 5 und 6 abstützen. Die Bögen 1 und 2 lassen sich somit in einer Schwenkbewegung anheben oder absenken.

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Die Bögen tragen zwei sich kreuzende Netze aus Seilen 7 und 8. Die Seile 7 des ersten Netzes verlaufen in bezug auf die geometrische Schwenkachse 9 der Bögen schief und bilden eine erste Familie von Erzeugungslinien einer regelmäßigen parabolischen HyperboIoidflache. In entsprechender Weise verlaufen die Seile 8 des zweiten Netzes in bezug auf die Schwenkachse 9 schief und in bezug auf eine senkrechte Achse 10 symmetrisch zu dem erstgenannten Seilnetz und bilden eine zweite Familie von Erzeugungslinien der hyperbolischen ParaboIoidflache. Selbstverständlich kann die Fläche auch eine andere Formgebung aufweisen, vorausgesetzt, daß die Seilkrümmung in bezug auf die beiden Achsen 9 und 10 in senkrechter Richtung symmetrisch ist.

Die Seile 7 und 8 stellen gleichzeitig Tragseile und Spannseile dar. Sie sind mit den Bögen 1 und 2 durch einstellbare Befestigungsvorrichtungen wie z.B. in der Zeichnung nicht dargestellte Spannvorrichtungen verbunden. Die Seile 7 und 8 berühren sich an den Kreuzungspunkten 11 und sind an diesen durch beispielsweise(nicht dargestellte) Kreuzverbindungsstücke miteinander verbunden.

Senkrecht unter den Bögen 1 und 2 ist auf dem Boden ein Streifenfundament 12 ausgebildet, mit dem die Bögen durch in entsprechenden gegenseitigen Abständen angeordnete Spannstäbe 13 verbunden sind. Das Streifenfundament ist mit einer Bewehrung versehen und in einem Stück mit den Widerlagern 5 und 6 ausgebildet, so daß es von diesen ausgehende Schubkräfte aufnehmen kann. Wenn die Seile 7 und 8 gespannt und !paarweise miteinander verbunden und außerdem die Spannstäbe 13 auf Zug eingesetzt sind, stehen die Bögen 1 und 2 praktisch nur noch unter Druck und behalten ihre optimale Lage bei. Das Seilgeflecht IU entspricht daher einem Netzwerk, welches die Form eines

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hyperbolischen Paraboloids aufweist.

Da die Bögen 1 und 2 in Hubrichtung beaufschlagt sind, werden diese vorzugsweise belastet, indem auf die Seilnetze 7,8 eine Eindeckung aufgebracht wird und die Fassadenelemente an den Bögen aufgehängt werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem es sich um ein als Sporthalle verwendbares Gebäude handelt, bestehen die aufgehängten Fassadenelemente aus zwischen den Spannstäben 13 angeordneten Glasscheiben 15 und geschlossenen endseitigen Giebeln 16, welche jeweils bis zu einem auf dem Streifenfundament 12 aufgeführten Mauerwerk 17 geführt sind, in welchem Eingangsöffnungen 18 ausgebildet sind.

Wie ohne weiteres ersichtlich, müssen die Bögen 1 und nicht unbedingt an den Widerlagern 5 und 6 angelenkt sein, sondern können auch an ihren Enden starr miteinander verbunden sein. In diesem Falle können sie gleichfalls starr mit den Widerlagern verbunden sein oder sich über zur Begrenzung einer waagerechten Verlagerung dienende Elemente auf diesen abstützen.

Die Eindeckung der Seile 7,8 kann vermittels metallischer Eindeckelemente oder Paneele erfolgen, welche mit Dichtungen versehen sind. Andererseits kann auch eine Abdeckung aus einem biegsamen Verbundwerkstoff aufgebracht werden. Bevorzugt werden die in Fig. 4 dargestellten Eindeckelemente 19 verwendet.

Jedes Eindeckelement 19 besteht aus einer pyramidenförmigen Haube aus beispielsweise oberflächenbehandeltem Metallblech. Die Basis der Hauben ist viereckig und bedeckt die Fläche von vier Maschen, welche durch drei Seile 7 in der einen Richtung und drei Seile 8 in der anderen Richtung gebildet sind. Der Scheitel der Haube weist

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nach oben und stützt sich über einen Schwingungsdämpfer 20 auf dem Verbindungsstück 21 zwischen den mittleren Seilen 7 und 8 ab. Die einander benachbarten Ränder 2 2 zweier Hauben sind vermittels eines Steges 23 fest miteinander verbunden, an dem sich Befestigungsvorrichtungen 2U zur Verbindung mit dem Seil 7 oder dem Seil 8 befinden. Die schräg verlaufenden Seitenflächen der Hauben bilden paarweise Ablaufkanäle für Regenwasser von der Dachkonstruktion. Aufgrund der symmetrisch-hyperbolischen Paraboloidform der Seilnetze ergibt sich für die Ablaufkanäle gleichzeitig ein Gefälle zum äußeren Ende der Achse 9 hin. Das in den Kanälen aufgefangene Regenwasser wird daher den Widerlagern 5 und 6 zugeführt, welche zu diesem Zweck mit Ablaufrinnen 2 5 versehen sind.

Die erfindungsgemäße Dachkonstruktion eignet sich zur Errichtung von Gebäuden jeder Art wie z.B. Wohngebäuden und Mehrzweckgebäuden, welche als Sporthalle, Unterrichtsraum, Raum für Veranstaltungen usw. geeignet sind.

- Ansprüche -

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Claims

4030/10 - 11 - Patentansprüche :

1.' Dachkonstruktion für Gebäude für unterschiedliche

, Nutzzwecke, bestehend aus zwei, die beiden Ebenen eines flachen Winkels bildenden, bogenförmig gekrümmten Umf ansungstr.'lgern, die an ihren Enden nahe der flachen Winkelkante vermittels Gelenk- oder Zapfenlagern an zwei Widerlagern abgestützt sind, und zwei zwischen den beiden Trägern aufgespannten, sich kreuzenden Seilnetzen, dadurch gekennzeich net, daß die Seile (7, 8) jedes Netzes in bezug auf die Kante des flachen Winkels schief verlaufen, die Erzeugungslinien einer praktisch regelmäßigen Fläche bilden, damit gleichzeitig als Trag- und Spannseile dienen, und an ihren Kreuzungspunkten (11) paarweise starr miteinander verbunden sind und die bogenförmig gekrümmten Träger (1, 2) im wesentlichen unter Druck beanspruchen.

2. Dachkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmig gekrümmten Umfassungsträger (1, 2) vermittels im wesentlichen senkrecht verlaufender Spannstäbe (13) mit einer mit dem Boden verbundenen umlaufenden Verankerung (17, 12) verbunden sind.

3. Dachkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwände (15, 16) des Gebäudes an den bogenförmig gekrümmten Umfassungsträgern (1, 2) aufgehängt sind.

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