DE3229845A1

DE3229845A1 - Gewoelbetragwerk

Info

Publication number: DE3229845A1
Application number: DE19823229845
Authority: DE
Inventors: Emil 8460 Marthalen Peter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-08-14
Filing date: 1982-08-11
Publication date: 1983-02-24
Also published as: CH653728A5; US4471585A

Description

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Emil Peter, Marthalen (Schweiz)

Gewölbetragwerk

Die Erfindung betrifft ein Gewölbetragwerk,

insbesondere für Dachkosntruktionon, mit wenigstens je einem Druckgewölbe und Zuggewölbc, die in der Längsrichtung gegensinnig gewölbt und in Wölbungsrichtung nebeneinander angeordnet sind, sowie endsei tig je auf einer gemeinsamen Zwischenstütze sowie auf Aussenstützen gelagert sind, wobei das Druck- und das Zuggewö.1be in Wölbungsrichtung orientierte und in dieser Richtung auf Druck bzw. Zug beanspruchbare Dachschalungselemente bzw. Verstärkungsrippen aufweisen, die beim Zuggewölbe endseitig mit einem seillinien- oder seileckförmigen Zugglied zur Aufnahme und Umlenkung der Zugkräfte kraftschlüssig verbunden sind, das in der Fläche des Zuggewölbes verläuft und über die gemeinsame Zwischenstütze ins Druckgewölbe geführt ist.

Ein Gewölbetragwerk dieser Art ist aus der DE-OS 30 21 672 bekannt. Darin ist für jedes Zuggewölbe endseitig je ein Zugglied vorgesehen, das in den benachbarten Druckgewölben verankert ist. Für jedes dieser Zugglieder sind Vorspann- und Verankerungsstellen notwendig, was bei grossen Tragwerken eine relativ hohe Zahl solcher Stellen erforderlich macht.

Es stellt sich die Aufgabe, ein vereinfachtes Gewölbetragwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, insbesondere unter Vermeidung vieler Vorspann- und Verankerungsstellen für Zugglieder.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Zugglied in der Verlängerung des Druckgewölbes in gegensinniger Krümmung seillinien- oder seileckförmig weitergeführt und über den endseitigen Aussenstützen verankert ist.

Vorzugsweise weist das Gewölbetragwerk mehrere brück- und Zuggewölbe auf, die abwechslungsweise nebeneinander angeordnet sind, wobei dus Zugglied durchgehend zwischen den endseitigen Aussenstützen seillinien- oder seileckförmig über alle endseitigen Zwischon.st.üi:zen verläuft.

Die erfindungiujcmässe Anordnung hat den Vor-

teil, dass die Umlenkkräfte im Druckgewölbe auf Bestimmte Druckbreiten verteilt eingeleitet werden, und dass nur über den Aussenstützen Verankerungsstellen für das Zugglied anzuordnen sind. Dies fällt insbesondere bei flachen Gewölben grosser Nutzlast und grosser Spannweite? ins Gewicht.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierzu zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Gewölbetragwerkes in Draufsicht;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1, wobei rechts in der Figur eine Variante mit flacherer Wölbung angedeutet ist;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Gewölbetragwerks in Draufsicht, wobei links in der Figur das Zugglied in Seillinienform und rechts in derselben Figur eine Variante mit seileckförmigem Zugglied gezeigt ist;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 1;

Fig. 6 einen Ausschnitt geraäss Fig. 5 als Variante mit Vorspannkabeln;

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VIl in Fig.-l;

Fig. 8 eine Schnittansicht enticing der Linie VIII-VIII in Fig. 6;

Fig. 9 eine Schnittansicht, in Gewölbelangsrichtung durch einen Zugstoss des Zuggewölbes;

Fig. 10 eine Schnittansichl: entlang der Linie X-X in Fig. 1, und

Fig. 11 den Anschluss eines Rundstahl-Schraubankors an dar, Zugglied.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungs-

beispiel ist als sogenanntes Bogeridaeh 1 ausgebildet. In Längsrichtung grenzen je nur Druckgewölbe 2 bzw. Zuggcwölbc 1 cineinander. Die Druck- bzw. Kuggewölbe 2,3 sind an ihren Kcken auf Stützen 4,5,6 gelagert. Während sich an den Stosstellen benachbarter Druckgewölbe 2 bzw. benachbarter Zuggewölbe 3 die horizontalen Gewölbekräfte aufheben, ist dies endseitig nicht der Fall. Zur Aufnahme der dort entstehenden Kräfte ist je ein endseitiges ν ifaagglied 7 vorgesehen, das zwischen den Eckstützen 5 des Gewölbetracjwerks über 'die endseitigen Zwischenstützen 4 verläuft. Die vorgespannt tin Zugglieder 7, welche einen in drei Dimensionen seillinienförmigen Verlauf aufweisen, und durch die Zuggewölbe-JjLsowie durch die Verlängerung

«er Druckgewölbe 2 gefüh^g^|||.nd, erzeugen Umlenkkräfte, piche die jeweils^- entge»|fflja|setzten Gewölbekräfte aufheben, wodurch ein Ilorizontalkräfteausgleich zwischen den seitlich aneinander angrenzenden Zug- (und Druekgewölben bei gleichzeitiger vertikaler Lastübertragung auf die Stützen 4,5 erfolgt. Die seitlich aneinander angrenzenden Zug- und Druckgewölbe sind über Binder 10 miteinander verbunden, in v/olchen Oberlichter 12 angeordnet sind. Beim Ausführungnbeispiel nach Fig. 1 und 2 sind alle in Längsrichtung auleinanderfolgenden Oberlichter gleichseitig exponiert, d.h. sie bilden über die Länge des Gewölbetragserkcs sich erstreckende Lichtbänder. Zusätzlich dazu können in den Zuggewölben 3 Lichtkuppeln 13 für vertikalen Lichteinfall vorgesehen sein.

Das in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist als Wellendach ausgebildet, d.h. in Längsrichtung des Gewölbetragwerks folgen sich aibwechslungswei.se Zuggewölbe 3 und Druckgewölbe 2, so dass im Längsschnitt eine WeI'lonform entsteht. Die seitlich angrenzenden Folge von Zug- und Druckgewölbe ist dabei in Längsrichtung um eine halbe Wellenlänge versetzt, so dass seitlich jeweils ein Druckgewölbe neben einem Zuggewölbc liegt, wie im Ausf ühruncjsbeips i.el gemäss den Fig. 1 und 2 gezeigt. Im

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Unterschied zu diesem Ausführungsbeispiel heben sich die Horizontalkräfte an den Stosstellen zweier in Längsrichtung zueinander angrenzender Gewölbe nicht auf. Deshalb sind in Querrichtung verlaufende Zugglieder 14 vorgesehen, die in Seillinien- oder Seileckform zwischen gegenüberliegenden Aussenstützen 6 durch die Zuggewölbe verlaufen und jeweils über die Zwischenstützen 4 geführt sind. Die Zugglieder 14 sind über den genannten Aussenstützen verankert. Sie nehmen die jeweils gleichgerichteten Druck- und Zugkräfte in jedem Gewölbestreifen auf, so dass insgesamt ein Horizontalkräfteausgleich zwischen den seitlich nebeneinanderliegenden Gewölbestreifen entsteht. Die Vertikalkräfte werden auf die Stützen übertragen. Zwischen den Aussenstützen verläuft eine Querrippe 42, die die in Querrichtung entstehenden Druckkräfte aufnimmt. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, haben benachbarte Zugglieder 7,14 jeweils einen komplementtären Verlauf, was sich aus den bei dieser Gewölbeanordnung herrschenden Kräftverhältnisse ergibt.

In Fig. 3 ist auf der rechten Seite eine Variante des Zuggliedes 7 gezeigt, welches seileckförmig aus geraden Stäben zusammengesetzt und an die Längsrippen angeschlossen ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 3 und 4 sind die in den Bindern 10 angeordneten, in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Oberlichter 12 wechselseitig exponiert, wodurch sich schachbrettartig angeordnete Oberlichterfelder ergeben. Das Schnittbild in Fig. 4 ist dabei so zu verstehen, dass die beiden endseitigen Oberlichtbänder Aussenansicht dargestellt sind und nur das mittlere Oberlichtfeld von der Innenseite gesehen wird.

Hinsichtlich der detaillierten Erläuterung des Zuggliedverlaufes im Bereich der Zwiachenstützen 4 bei beiden Ausführungsbeispielen sei auf die nachfolgenden Ausführungen im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 7 verwiesen.

Aus den Fig. 2 und"3 ist die 'BogefiroTirr der Gewölbe ersichtlich. Die Druckgewölbe 2 weisen vorzugsweise eine seileckförmige Stützlinie auf. In diesem Falle können Längsrippen 8 (vgl. Fig. 1 und 3), welche über Querrippen 11 gegenseitig verbunden sind, aus geraden Stäben oder Profilträgern zusammengesetzt werden, was sich auf die Baukosten günstig auswirkt. Die Zuggewölbe 3 sind dagegen seillinienförmig ausgestaltet. Die Höhe des Druckgewölbes 2 muss dabei, wie sich aus Fig. 2 rechts ergibt, nicht der Tiefe des Zuggewölbes entsprechen, sondern kann auch flacher sein. Bei kleinen Spannweiten wird nicht die ganze Breite des Druckgewölbes 2 zur Druckaufnahme benötigt, so dass es genügt, zwei Streifen 11 längs der Obergurte der Binder knicksicher auszubilden. Die Krümmung der endseitigen Zugglieder 7 wird entsprechend der Kräfteverteilung im Bereich dieser Streifen gross gewählt, während das Zugglied 7 im Zwischenbereich im wesentlichen gerade verläuft.

Bei gleichmässig verteilter Nutzlast sind die Gewölbe 2,3 sowie die Binder 10 frei von Querkräften, so dass beim Binder im Bereich der Fensteröffnungen 12 auf Streben verzichtet werden kann. Die Zuggewölbeverformung infolge örtlicher Mehrbelastung ist im allgemeinen unbedenklich, da sich bei sehr dünnen Zuggewölben die Seillinie an die Biegelinie angleicht.

Anhand der Fig. 5,6 und 7 wird nun der Verlauf eines endseitigen Zuggliedes 7 näher erläutert. In Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch ein Zuggewölbe 3 im Bereich der Traufe gezeigt, und zwar entlang der Linie V-V in Fig. 1. In Aufsicht sind Obergurt 26 und Untergurt 27 des Binders 10 sichtbar. Das Zugglied 7 besteht aus drei Vorspannkabeln 15, die in Hüllrohren 16 angeordnet sind, wie sich insbesondere aus Fig. 6 ergibt. Die Hüllrohre 16 mit innenleigenden Vorspannkabeln verlaufen innerhalb einesn U-förmigen Stahlprofils 17, das mit dem Zuggewölbe 3 verbunden ist und sind darin in Zementmörtel 18 eingebettet. Zur Verstärkung des Zug-

gliecles in diesem Bereich sind Platten 19,20 vorgesehen, die mit dem Zugglied und dem U-Profil 17 verschraubt sind. Im Bereich der Traufe ist ein Stabtragwork angeordnet mit einem in Querrichtung verlaufendem Element 21, an welchem L-fÖrmige Stäbe 22 angeordnet sind, die ihrerseits; mit einem Abschlussblech 2 3 verbunden sind. Das Stabtragwerk ist mit Fliessbeton 24 ausgegossen. In Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch ein Druckgewölbe 2 im Bereich der Traufe dargestellt, wobei als Zugglied drei Rundstahlanker 28 vorgesehen sind, die im Bereich des Druckgewölbes 2 an einem Element 29 befestigt sind, das Teil des erwähnten Stabtragwerkes ist. Im Zuggewölbe 3 sind die Rundstahlanker mit diesem verbunden, wje im linken Teil der Fig. 7 angedeutet.

Das Zuggewölbe 3 weist in Längsrichtung Zuglaschen 30 auf (Fig. 8), die Seillinienform annehmen. Mit den Zuglaschen verschraubt sind Stahlbli ehe 31, die sich beidseitig jeder Zuglasche erstrecken und die Fläche des Zuggewölbes bilden. Bei Zuggewölben für eine Schneelast

von 100 kg/m ergeben

folgende Blechstärken

von 100 kg/m ergeben sich in Abhängigkeit der Spannweite

■£ = 20 m Λ, — 1,2 mm Bei Verwendung von

„ ._ „ „ _ Rundstahl-Schrauban-

" = 40 m - 2,5 mm , _rT ,

kern zum Unterspannen

" =-- 60 in " = 4 mm dr·.^ Zuggewölbes:

¹¹ = 80 m " = 6,4 mm d¹ = 5 mm

¹¹ = 100 m ■ " = 8,8 mm " = 6 mm

" = 120 m " = 11,5 mm " =7 mm

¹¹ = 140 m " = 14,6 mm " = 8 mm

Bei den grossen Spannweiten können zur Verringerung der Blechstärken im Zuggewölbe Rundstahl-Schraubanker 43 das Zuggewölbe unterspannen (FLg. 1,11). In Fig. 11 ist der Anschluss eines solchen Schr.iubankors 4 3 an das Zugglied 7 gezeigt. Die bei Verwendung solcher Schraubanker nötigen, reduzierten Blechstärken d¹ lassen sich obiger Tabelle entnehmen.

In Fig. 9 ist ein Zugsto.ss 32 des Zuggewölbes 3 dargestellt, der quer zur WölbungsrLchtung verläuft (vgl. auch Fig. 1 und 3). Die Stahlbleche 31 sind mittels VerbinäuncjsG leinen ten verbunden, wobei sich die Anordnung der Schweissnahte 33 und der Vcrschraubungen aus der Figur entnehmen lassen. Dar; unter" Verbindungselement 34 ist L-förmig ausgebildet, so dass eine Versteifungsrippe gebildet wird, die quer zur Wölbungsrxchtung verläuft.

In Fig. 10 schliesslich ist eine Schnittansicht durch den Binder 10 im Bereich eines Oberlichtes gezeigt, entsprechend der Schnittlinie X-X in Fig. 1. Der Bereich 10 verbindet das Druckgewölbe 2 mit dem Zuggewölbe 3. Im Druckgewölbe ist einer der knicksicheren Streifen 11 mit zwei Längsrippen 8 ersichtlich, an der der mit Profilblechen 35 ausgestattete Mittelbereich anschliesst. Wie bereits erwähnt, weist das Druckgewölbe Querrippen 41 auf, die durch 1-Eir.en gebildet sind. Der Binder 10 besitzt je einen kastenförmigen Obergurt 36 und Untergurt 37 aus Stahlbauhohlproi i.len, die über Fensterpfoiler 38, die ebenfalls als Kastenprofil^ ausgebildet sind, verbunden sind. Im Bereich der Oberlichter ist ein Fenstc-rkasten 39 ausgebildet, in welchem ein Faltrolladen oder Laroollonstoren 40 zum Schutz vor Sonneneinstrahlung untergebracht v/erden können. Als Fenster 12 sind vorzugsweise Klappenfenster vorgesehen. Die vertikale Lage der Oberlichter bietet den Vorteil, dass die Fenster vom Dach aus bequem gareinigt und in handelsüblicher Form verwendet werden können.

Beim Montagevorgang wird mit dem Stabtragwerk der Traufe begonnen. Danach werden die Zugglieder 7,14 erstellt, d.h. die U-förmigen Profile 17 verlegt und darin die Hüll rohre; 16 mit den innenl legenden Vorspcinnungiskabeln Ib mittels Zcinontinört el. vergossen. Dann folgt die Erstellung der Binder 10 mit den Quer- und Längsträgern. Anschliessnnd v/er do η die Zuglar.chen 30 des Zuggewölbes 3 angebracht, worauf darm die Stahlbleche 31 verlegt und

verschraubt werden. Nachdem auch die ProIaIbleche- 35 des Druckgewölbes 2 montiert sind, können die Spannkabel 15 gespannt und die Injektionsarbeiten vorgenommen werden.

Zu den bekannten Raumfachwerk trägern bietet das beschriebene Gewölbetragwerk eine vorzügliche Alternative, indem die genannte Bauweise im Unterhalt teuer und reinigungsintensiv (Staubablagerungen auf den Fachwerkträgern) ist, wogegen das Gewölbetragwerk eine glatte Untersicht besitzt.

Daran können zur Schall- und Wärmoisolation ohne weiteres Isolationsplatten montiert werden. Die statisch günstige Zuggewölbeform ergibt ein kleines Gewölbeeigengewient, so dass die sehr dünnen Stahlbleche infolge Eigengowichtsdurchbiegung auf den Zucjlaschen ohne weitere RearbeJtung von selbst die richtige Gewölbeform annehmen. Die einfache Ausgestaltung mit relativ geringem Materialbedarf und mit der Möglichkeit weitgehender Vorfiibrikation senkt die Baukosten im Vergleich mit den herkömmlichen Tragwerken dieser Art.

Claims

Paten tanspr-ü c- h"-e -- "-■

1. Gewölbetragwerk, insbesondere für Dachkonstruktionen, mit wenigstens je einem Druckgewölbe (2) und Zuggewölbe (3), die in der Längsrichtung gegensinnig gewölbt und in Wölbungsrichtung nebeneinander angeordnet sind sowie endseitig je auf einer gemeinsamen Zwischenstütze (4) sowie auf Aussenstützon (5,6) gelagert sind, wobei das Druck- und das Zuggewölbe in Wölbungsrichtung orientierte und in dieser Richtung auf Druck bzw. Zug beanspruchbare Dachschalungselemente (30,31), bzw. Verstärkungsrippen (8) aufweisen, die beim Zuggewölbe (3) endseitig mit einem seillinien- oder seileckförmigen Zugglied (7) zur Aufnahme und Umlenkung der Zugkräfte kraftschlüssig verbunden sind, das in der Fläche des Zuggewölbes (3) verläuft und über die gemeinsame Zwischenstütze (4) ins Druckgewölbe (2) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (7) in der Verlängerung des Druckgev/ölbes (2) in gegensinniger Krümmung seillinien- oder seileckförmig weitergeführt und über den endseitigcn Aussenstützen (5) verankert ist.

2. Gewölbetragwerk nach Anspruch 1, mit

mehreren Druck- und Zuggewölben (2,3), die abwechslungsweise nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (7) durchgehend zwischen den endsei tigen Aussenstützen(5) seillinien- oder seileckförmig über alle endseitigen Zwischenstützen (4) verläuft.

3. Gewölbetragwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (7) Hüllrohre (16) mit innenliegenden Spannkabeln (15) aufweist, wobei die Hüllrohre (16) in U-fÖrmigen Stahlprofi lon (17) verlegt und mit Zementmörtel vergossen sind.

4. Gewölbetragwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung anexnandergrenzend mehrere Zuggewölbe (3) und nur solche angeordnet sind, wobei jeweils aneinander-

grenzende Gewölbe an ihren Ecken auf gemeinsamen*Stützen (4) aufliegen und wobei je zwischen nebeneinanderliegenden Zug- und Druckgewölben vertikale Binder (10) mit Oberlichtern angeordnet sind, so dass über jeder zweiten Stüt'/enlängsreihe ein Band gleichseitig exponierter Oberlichter entsteht.

5. Gewölbetragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3/ dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung aneinander angrenzend abwechslungsweise Zuggewölbe (3) und Druckgewölbe (2) vorgesehen sind, so dass in Längsrichtung wellenförmige Abfolgen von Zug- und Druckgewölben entstehen, wobei seitlich aneinandergrenzende Abfolgen je um eine halbe Wellenlänge gegeneinander versetzt sind und dass die aneinandergrenzenden Gewölbe an ihren Ecken auf gemeinsamen Stützen (4) aufliegen, wobei je zwischen nebeneinanderliegenden Zug- und Druckgewölben vertikale Binder (10) mit Oberlichtern angeordnet sind, so dass über den Stützenlängsreihen die Oberlichter wechselseitig exponiert sind.

6. Gewolbetragwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Querrichtung jeweils zwischen entsprechenden seitlichen Aussenstützen (6) ein Zugglied (14) seillinien- oder seileckförmig über die dazwischenliegenden Innenstützen (4) geführt ist, derart, dass das Zugglied jeweils in den Zuggewölben (3) verläuft und benachbarte Zugglieder (7,14) jeweils komplementär zueinander ausgebildet sind.

7. Gewolbetragwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die endseitigen Zugglieder (7) im Druckgewölbe (2) im Anschluss an die Zwischenstützen (4) eine stärkere Krümmung aufweisen, als in dessen Mittelbereich.

8. Gewolbetragwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgewölbe (2) durch Quer-(41) und Längsrippen (8) versteift 1st.

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9. Cowölbetragwerk nach einem der vorangehenden Anuprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen in Stahlbau ausgeführt ist.

10. Verfahren zur Erstellung eines Gewölbetragwerkes nach Anspruch 1, wobej im Zuggewölbe in Längsrichtung verlaufende Zuglaschen (30) und dcizwischen bei grossen Spannweiten mindestens ein Rundstahl-Schraubanker (43) vorgesehen sind, an welchem Stahlbleche (31) als Dache] einen te befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Zuycjewülbemontage zuerst die Zuglaschen und Schraubanker in Seillinienform angeordnet und hernach die Stahlbleche aufgelegt worden.

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