DE2933957C2

DE2933957C2 - Stahlbeton-Schalentragwerk mit bogenförmiger Längserstreckung

Info

Publication number: DE2933957C2
Application number: DE2933957A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Johannes Dipl.-Ing. 4300 Essen Silberkuhl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-22
Filing date: 1979-08-22
Publication date: 1983-10-27
Also published as: IT1123726B; IT7925812A0; DE2933957A1

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein langgestrecktes, im Grundriß rechteckiges Stahlbeton-Schalentragwerk mit bogenförmiger Längserstreckung, das aus zwei quer zur Grundrißlängsachse symmetrischen, nach oben konvex gekrümmten Schalenteilen besteht, die in der Grundrißlängsachse eine Kehle bilden und quer zur Grundrißlängsachse eine über die Querschnittshöhe von der Kehle zum oberen Rand zunehmende Querschnittsdicke aufweisen, wobei der Winkel zwischen der Tangente des Schalenteils und der Horizontalen am oberen Rand des Schalenteils gegen Null geht und im Bereich der Kehle von 90° verschieden ist

Bei einem bekannten gattungsgemäßen Stahlbeton-Schalentragwerk (Bauplanung-Bautechnik, 1960, Heft 4, Seite 143 bis 148) ist die Querschnittsdicke am oberen Rand der Schalenelemente nicht größer als die Dicke der Schalenelemente im Bereich der Kehle. Die Kehle verläuft im vertikalen Querschnitt oberseitig und unterseitig rinnenförmig flach und bildet kein stegartig versteifend wirkendes Element Die Eigensteifigkeit und die Stabilität des bekannten Stahlbeton-Schalentragwerkes sind verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Stahlbeton-Schalentragwerk so weiter auszubilden, daß eine höhere Tragfähigkeit und Eigenstabilität erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Querschnittsdicke der Schalenteile von der Kehle zur maximalen Querschnittsdicke am oberen Rand nach Maßgabe des Kosinus des zwischen der Tangente des Schalenteils und der Horizontalen liegenden Winkels zunimmt und die Querschnittsdicke des Stahlbeton-Schalentragwerkes in Richtung der Längserstreckung zur Längsmitte des rechteckigen Grundrisses hin nach Maßgabe des Konsinus des Bogentangentenwinkels zunimmt, wobei die Bogentangente in der Längsmitte horizontal verläuft.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß die Tragfähigkeit und insbesondere die Eigenstabilität beachtlich verbessert werden. Die Tragfähigkeit und Eigenstabilität ist wesentlich durch die Geometrie des Stahlbeton-Schalentragwerkes bestimmt. Durch Wahl des öffnungswinkels der Schalenteile im Bereich der Kehle können Tragfähigkeit und Eigenstabilität speziellen Verhältnissen angepaßt werden, wobei auch die Wirkung eines aussteifenden Längssteges erreicht wird.

Das Stahlbeton-Schalentragwerk kann ein Dachtragwerk einer Halle bilden. Die Form der Schalenteile ist im Rahmen der Erfindung weitgehend variierbar. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Schalenteile in geometrischer Hinsicht als Ausschnitt aus einem torusförmigen Körper aufzubauen. Durch besondere Tragfähigkeit und Eigenstabilität ausgezeichnet ist eine Ausführungsform der Erfindung mit Bewehrungsmatten, die mit ihrer Haupttragrichtung im Winkel von etwa 20° bis 60°, vorzugsweise etwa 45°, zur Längserstreckung des Grundrisses verlaufen und im Bereich der Kehle vereinigt sind. Bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, lediglich eine Lage von Bewehrungsmatten anzuordnen, die im Bereich der oberen Ränder der Schalenteile in der oberen

Querschnittshälfte des Schalenquerschnittes, im Bereich der Kehle in der unteren Hälfte des Querschnittes angeordnet sind, wobei zusätzlich eine Längsbewehrung im Bereich der Kehle oberhalb der Bewehrungsmatten, angeordnet sein kann.

Im Rahmen der Erfindung liegt es fernerhin, daß neben der durch die Bewehrungsmatten gebildeten schlaffen Bewehrung zusätzlich ein Vorspannzuganker vorgesehen ist der in der Kehle auf dem Stahlbeton aufliegt Der Vorspannzuganker ist über übliche Verteilerbewrhrungen an die Bewehrung des Stahlbeton-Schalentragwerkes angeschlossen. Es ist nicht erforderlich, diesen über die gesamte Grundrißlänge des Stahlbeton-Schalentragwerkes zu erstrecken. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß der Vorspannzuganker sich lediglich über den mittleren Bereich der bogenförmigen Krümmung erstreckt, und zwar symmetrisch in bezug auf die Mitte des rechteckigen Grundrisses, und daß die Länge dieser Vorspannzuganker etwa der Tragwerkslänge entspricht.

Im Rahmen der Erfindung können die Schalenteile zusätzlich im Bereich ihrer oberen Ränder angeformte, schräg nach oben weisende bewehrte Schalenrandelemente aufweisen, die zusammen mit den verdickten Randbereichen der Schalenteile Randstege bilden. Im übrigen können die beiden Schalenteile im Bereich der Kehle verbundene Bewehrungen besitzen und monolithisch vereinigt sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die beiden Schalenteile aus getrennt gefertigten Bauteilen bestehen und diese im Bereich der Kehle durch Verbundmittel, wie sie zum Verbund von vorgefertigten Stahlbetonelementen üblich sind, vereinigt sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 die Querschnittsfläche eines erfindungsgemäßen Stahlbeton-Schalentragwerkes im Bereich der *o Längsmitte des Tragwerkes,

Fig. 2 im gegenüber der Fig. 1 verkleinerten Maßstab die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Stahlbeton-Schalentragwerk,

Fig.3 einen Querschnitt in Richtung A-A durch das Stahlbeton-Schalentragwerk nach F i g. 2, und

F i g. 4 einen Längsschnitt in Richtung B-B durch das Stahlbeton-Schalentragwerk nach F i g. 2.

Die in den Figuren dargestellten Stahlbetor-Schalentragwerke 1 weisen einen langgestreckten, rechteckigen so Grundriß auf, wie er z. B. in Fig. 2 angedeutet ist. Sie bestehen aus zwei quer zur Grundrißlängsachse symmetrischen, nach oben konvex gekrümmten Schalenteilen, die in der Grundrißlängsachse eine Kehle 2 und unter der Kehle 2 einen Kiel 3 bilden. Die Schaler.teile weisen quer zur Grundrißlängsachse eine über die Querschnittshöhe Λρ von der Kehle 2 zum oberen Rand 4 zunehmende Querschnittsdicke d sowie einen Winkel a auf, der zwischen der an die Querschnittsmittellinie 6 der Schalenteile angelegte &o Tangente 5 und der Horizontalen liegt (F i g. 1).

Die Querschnittsdicke d der Schalenteile nimmt vom Bereich der Kehle 2 zur maximalen Querschnittsdicke D am oberen Rand 4 der Schalenteile nach Maßgabe des Kosinus des Winkels a zu. Der Winkel a geht am oberen Rand 4 der Schalenteile gegen Null. Der Querschnitt des Schalentragwerks 1 ist so ausgebildet, daß einerseits die Höhe hs des Flächenschwerpunktes S größer als die Höhe Am des Mittelpunktes M der Querschnittsmittellinie 6 ist andererseits aber auch die Höhe h_M des Mittelpunktes M der Querschnittsmittellinie 6 größer als die Hälfte der Querschnittshöhe h_Q ist Bei der Ausführungsform mit bogenförmiger Längskrümmung, wie sie in der Fig.4 dargestellt ist läßt sich an den Bogen 7 eine Bogentangente 8 anlegen, die mit der Horizontalen einen Bogentangentenwinkcl b bildet Die Querschnittsdicke dder Schalenteile nimmt in Richtung der Längskrümmung zur Mitte der Längsachse des rechteckigen Grundrisses hin nach Maßgabe des Kosinus des Bogentangentenwinkel b zu, wobei der Bogentangentenwinkel b im Bereich dieser Mitte gegen Null geht und somit die größte Dicke im Bereich dieser Mitte erreicht ist Das gilt für alle Längsschnitte durch das Stahlbeton-Schalentragwerk 1. In dem in Fig.4 dargestellten Längsschnitt der durch den Bereich der Kehle 2 geführt ist ist die in Längsrichtung des Stahlbeton-Schalentragwerks 1 veränderliche Querschnittsdicke dm überhöhtem Maßstab dargestellt.

Die F i g. 1 verdeutlicht außerdem, daß die Schalenteile zumindest bis in die Höhe /?wdes Mittelpunktes Mder Querschnittsmittellinie 6 gerade Querschnittsbereiche 9 aufweisen können, die V-förmig zueinander stehen. Die daran anschließenden Querschnittsbereiche 10 sind, bezogen auf eine Horizontale, im wesentlichen parabelförmig nach oben konvex gekrümmt.

In den F i g. 2 bis 4 sind auch die nach der Erfindung bevorzugt zur Anwendung kommenden bewehrungstechnischen Maßnahmen angedeutet. So verläuft die Haupttragrichtung der Bewehrungsmatten 11 im Winkel von 45° zur Längserstreckung des Grundrisses (Fig.2). Die Bewehrungsmatten 11 sind im Bereich der Kehle 2 vereinigt. Dabei ist nur eine Lage von Bewehrungsmatten 11 angeordnet, die im Bereich der oberen Ränder 4 der Schalenteile in der oberen Querschnittshälfte des Tragwerksquerschnittes und im Bereich der Kehle 2 in der unteren Hälfte des Tragwerksquerschnittes angeordnet sind, wobei zusätzlich im Bereich der Kehle 2 eine Längsbewehrung 12 oberhalb der Bewehrungsmatten 11 verläuft. Die Längsbewehrung 12 kann vorgespannt sein. In der Ausführungsform nach den F i g. 2 bis 4 und nach bevorzugter ^usführungsform der Erfindung sind zusätzlich Vorspannzuganker 13 vorgesehen, die in der Kehle 2 des Stahlbeton-Schalentragwerkes 1 angeordnet sind und auf dem Stahlbeton aufliegen. In der Ausführungsform als bogenförmiges Stahlbeton-Schalentragwerk 1 erstrecken sich die Vorspannzuganker 13 lediglich über den mittleren Bereich der bogenförmigen Krümmung, und zwar symmetrisch in bezug auf die Mitte des rechteckigen Grundrisses. Die Länge dieser Vorspannzuganker 13 entspricht etwa der halben Tragwerkslänge. Wie in Fig.3 gezeigt, sind an die Schalenteile im Bereich ihrer oberen Ränder 4 schräg nach oben weisende bewehrte Schalenrandelemente 14 angeformt, die zur statisch wirksamen Kräften.ufnahme zusätzlich herangezogen sind.

Die Schalenteile weisen im Bereich der Kehle 2 vereinigte Bewehrungen auf und sind in diesem Bereich monolithisch vereinigt. Das Stahlbeton-Schalentragwerk 1 kann aber auch aus zwei selbständig gefertigen Schalenteilen gebildet werden, die im Bereich der Kehle 2 mn den üblichen Verbundmitteln des Bauens mit Stahlbetonfertigteilen vereinigt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Langgestrecktes, im Grundriß rechteckiges Stahlbeton-Schalentragwerk mit bogenförmiger Längserstreckung, das aus zwei quer zur Grundrißlängsachse symmetrischen, nach oben konvex gekrümmten Schalenteilen besteht, die in der Grundrißlängsachse eine Kehle bilden und quer zur Grundrißlängsachse eine über die Querschnittshöhe von der Kehle zum oberen Rand zunehmende Querschnittsdicke aufweisen, wobei der Winkel zwischen der Tangente des Schalenteils und der Horizontalen am oberen Rand des Schalenteils gegen Null geht und im Bereich der Kehle von 90° verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsdicke (d) der Schalenteile von der Kehle (2) zur maximalen Querschnittsdicke (D) am oberen Rand (4) nach Maßgabe des Kosinus des zwischen der Tangente des Schalenteils und der Horizontalen liegenden Winkels faj zunimmt und die Querschnittsdicke (d) des Stahlbeton-Schalentragwerkes (1) in Richtung der Längserstreckung zur Längsmitte des rechteckigen Grundrisses hin nach Maßgabe des Kosinus des Bogentangentenwinkels (b) zunimmt, wobei die Bogentangente in der Längsmitte horizontal verläuft

2. Stahlbeton-Schalentragwerk nach Anspruch 1, das mit Bewehrungsmatten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsmatten (11) mit ihrer Haupttragrichtung im Winkel von etwa 20° bis 60°, vorzugsweise etwa 45°, zur Längserstreckung des Grundrisses verlaufen und im Bereich der Kehle (2) vereinigt sind.

3. Stahlbeton-Schalentragwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich eine Lage von Bewehrungsmatten (11) angeordnet ist, die im Bereich der oberen Ränder (4) der Schalenteile in der oberen Querschnittshälfte des Schalenquerschnittes, im Bereich der Kehle (2) in der unteren Hälfte des Querschnitts angeordnet sind, und daß eine zusätzliche Längsbewehrung (12) im Bereich der Kehle (2) oberhalb der Bewehrungsmatten (11) angeordnet ist.

4. Stahlbeton-Schalentragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorspannzuganker (12) angeordnet ist, der in der Kehle (2) auf dem Stahlbeton aufliegt.

5. Stahlbeton-Schalentragwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspannzuganker (13) sich lediglich über den mittleren Bereich der bogenförmigen Krümmung erstreckt, und zwar symmetrisch in bezug auf die Mitte des rechteckigen Grundrisses, und daß die Länge dieses Vorspannzugankers (13) etwa der halben Tragwerkslänge entspricht.

6. Stahlbeton-Schalentragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenteile im Bereich ihrer oberen Ränder (4) angeformte, schräg nach oben weisende Schalenrandeiemente (14) aufweisen.

7. Stahlbeton-Schalentragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalenteile im Bereich der Kehle (2) verbundene Bewehrungen (11) aufweisen und monolithisch vereinigt sind.

8. Stahlbeton-Schalentragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalenteile aus getrennt gefertigten Bauteilen bestehen und im Bereich der Kehle (2) durch Verbundmittel vereinigt sind.