DE4015613A1

DE4015613A1 - Kuppelbau

Info

Publication number: DE4015613A1
Application number: DE4015613A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Takahama; Kazushige Kurihara; Takayuki Nishiya
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1990-11-22
Also published as: JPH02304136A; JP2597910B2; US5067288A; CA2016779A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kuppelbau, welcher geeignet ist für die Verwendung bei Bauwerken, wie beispielsweise Mehrzweckstadien.

Die Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Kuppelbau, wie er für Kuppeln bzw. Gewölbe von Mehrzweckstadien, Zuschauerräumen und dergl. verwendet wird.

Der Kuppelbau enthält bogenförmige Stahlfachwerke 3, welche auf einem oberen Teil eines Stadions 1 bis zu seiner Spitze 2 hin errichtet sind.

An der Spitze 2 ist ein Druckring 4 vorgesehen zur Verbes serung der Ausrichtung der Enden der jeweiligen Fachwerke.

Normalerweise wird der Druckring 4 durch die entsprechenden Enden eines Obergurtes 5 und eines Untergurtes 6, welche zur Bildung der Fachwerke 3 dienen, und aus einem Ringpaar 7, welches durch die entsprechenden Gurtenden verläuft, gebil det.

Bei einer derartigen herkömmlichen Konstruktion eines Kup pelbaues ist die Wirkung des Druckringes 4 jedoch unzu reichend. Dies beruht darauf, daß dann, wenn der Druckring 4 von dem einzelnen Ring 7 gebildet ist, ein Moment M 1, wel ches durch die Eigenlast des Kuppelrahmens selbst (gleich förmig verteilte Last P) eingebracht wird, gleich dem Moment ist, welches durch die Stahlfachwerke 3 allein ohne die Druckringe 4 eingebracht wird, wie es in Fig. 2 dar gestellt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, durch Verbesserung des Druckringes einen Kuppelbau zu schaffen, bei dem das durch den Kuppelbau selbst induzierte Moment verringert ist und welcher mit verringertem Aufwand hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird ein Kuppelbau als Deckenkonstruk tion geschaffen, enthaltend

a) einen einen Oberteil und einen Unterteil aufweisenden oberen Teil eines Kuppelbaus, der mit seinem Unter teil an der Oberseite einer Grundkonstruktion in Berührung steht, auf welcher der Kuppelbau errichtet ist, wobei jeder Kuppelrahmen aus mehreren bogenför migen Stahlfachwerken besteht, von denen jedes mehrere Obergurte und Untergurte aufweist, und
b) wenigstens zwei Paare von Druckringen, von denen jeder Ring in einem Ringpaar einen vom anderen Ring unterschiedlichen Durchmesser aufweist und mit dem Oberteil des Kuppelrahmens in Eingriff steht, wobei wenigstens eines der Paare der Druckringe die Obergurtelemente und wenigstens eines der rest lichen Paare der Druckringe die Untergurtelemente stützen und die Stahlfachwerke sich radial vom Kom pressionsring zur Basiskonstruktion erstrecken.

Durch die Erfindung läßt sich eine Kuppel schaffen mit einem wirtschaftlichen Stahlfachwerkquerschnitt, der eine verbes serte Stabilität im Oberteil aufweist und bei dem nicht nur das auf die Stahlfachwerke einwirkende Moment verringert ist, sondern auch die Verformung aufgrund äußerer Kräfte.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer herkömmlichen Konstruk tion eines Kuppelbaus;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des herkömmlichen Aufbaus des Kuppelbaus, der in Fig. 1 gezeigt ist, mit Darstellung der Momente;

Fig. 3 einen Querschnitt der Konstruktion eines Kuppel baus, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Kuppelbaus mit Darstellung der auf den Kuppelbau wirken den Kräfte;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Momentenver teilung, die auf einen Kuppelbau, welcher ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, wirkt; und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Kuppel baus, der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Fig. 3 bis 6 Bezug genommen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. In den Fig. 3 bis 6 sind Teile bzw. Elemente, welche den Teilen und Elementen bei der bekannten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Wie die Querschnittsdarstellung in Fig. 3 zeigt, ist der Kuppelaufbau aus mehreren bogenförmigen Stahlfachwerken 3 hergestellt. Die Stahlfachwerke sind auf einem kreisförmigen Bauwerk 1, beispielsweise einer Tribüne oder dergl., errich tet. Der Unterteil der Kuppelbaukonstruktion berührt daher das Bauwerk 1. Der Kuppelrahmen erstreckt sich radial zum Oberteil 2 des Kuppelbaus. Im Oberteil 2 des Kuppelrahmens ist ein Druckring 10 vorgesehen. Der Druckring 10 befindet sich am jeweiligen Ende der einzelnen Stahlfachwerke 3.

Der Druckring 10 besitzt einen Doppelringaufbau, der zusam mengesetzt ist aus einem Paar von Ringelementen 11 und 12. Die Ringelemente 11 und 12 besitzen unterschiedliche Durch messer voneinander und sind an den Enden der Stahlfachwerke 3 vorgesehen. Der Druckring 10 ist am jeweiligen Oberteil der Stahlfachwerke 3 angeordnet. Es werden zwei Paare von Druck ringen 10 verwendet. Der Druckring 10 besteht aus einem oberen Druckring 10 a und einem unteren Druckring 10 b. Jeder dieser beiden Druckringe ist aus Ringelementen 11 und 12 zusammengesetzt. Der obere Druckring 10 a ist in Eingriff mit einem jeweiligen Obergurt 5 der Stahlfachwerke 3, und der untere Druckring 10 b ist in Eingriff mit einem jeweiligen Untergurt 6 der Stahlfachwerke 3. Wie die schematische Dar stellung der Momentenverteilung in Fig. 5 zeigt, steht das obere Element (d.h. der Obergurt 5) unter Spannung, da auf ihn ein Übermoment wirkt. Hieraus resultieren, wie es die in Fig. 4 beschriebene schematische Darstellung des Konstruk tionsmodells zeigt, eine Zugkraft P 1 und eine Zugkraft P 2. Diese Kräfte werden an den Oberteilen des Obergurtes 5 und des Untergurtes 6 aufgrund einer vertikalen Belastung Po erzeugt. Diese vertikale Belastung wird durch die Eigenlast des Kuppelbaus selbst erzeugt. Diese Kräfte werden durch die Zugkraft P 3 und die Zugkraft P 4, welche von den Druckringen 10 a und 10 b aufgebracht werden, kompensiert. Mithin werden die Zugbelastung und die Druckbelastung, welche von den jeweiligen Stahlfachwerken 3 erzeugt werden, getrennt von der Doppeldruckringkonstruktion, d.h. von dem oberen Druckring 10 a und dem unteren Druckring 10 b, aufgenommen. Auf diese Weise wird der Grad der Belastung, die auf die Ringelemente 11 und 12 wirkt, verringert.

Dadurch, daß der Druckring 10 eine Doppelringkonstruktion aufweist, läßt sich das Ausmaß, mit welchem der Oberteil 2 der Stahlfachwerke 3 am Druckring 10 (d.h. an den Ring elementen 11 und 12) befestigt ist, erhöhen, und es wird hierbei ein Durchlaufbalkeneffekt verhindert. Hieraus ergibt sich, daß das maximale Moment M 2, welches auf den Kuppelbau aufgrund seiner Eigenlast (gleichförmig verteilte Belastung P) wirkt, verringert werden kann, wie das durch die schema tische Momentendarstellung in Fig. 5 gezeigt ist. Hierdurch ist es möglich, daß die auf die Ringelemente 11 und 12 wir kenden Belastungen verringert werden können. Zusätzlich wird die Verformung des gesamten Aufbaus des Kuppelbaus verrin gert. Mithin können Stahlfachwerke 3 mit wirtschaftlich vorteilhaftem Querschnitt angewendet werden.

Um entsprechende Umfangsteile 8 der einzelnen Stahlfachwer ke 3 sind Spannringe 13 vorgesehen, die mit dem oberen Umfang des Bauwerkes 1 in Eingriff stehen. Auf diese Weise wird ein Aufbau erreicht, bei welchem eine Zugkraft P 2, die im Um fangsteil 8 bzw. peripheren Teil 8 durch die vertikale Be lastung Po (Expansionskraft) erzeugt wird und auf jedes Stahlfachwerk 3 wirkt, durch die vom Spannring 13 gelieferte Zugkraft P 5 ausgeglichen. Wie oben erläutert ist, besteht der Kuppelbau aus den Stahlfachwerken 3, dem Druckring 10, dem Spannring 13 und bildet eine selbstausgleichende Kon struktion, in welcher die von den Stahlfachwerken 3 erzeug ten Kräfte gleichförmig durch den Druckring 10 und den Spann ring 13 aufgefangen bzw. ausgeglichen werden. Hierdurch ge winnt man einen Aufbau, bei welchem vermieden ist, daß von den Stahlfachwerken 3 ausgeübte Schubkräfte auf das Bauwerk 1 übertragen werden.

Der Kuppelrahmen mit dem oben beschriebenen Aufbau kann mit einer Dachhaut als Umhüllung überzogen werden. Diese kann beispielsweise aus Polytetrafluorethylen oder dergl. beste hen. Durch diese Dachhaut wird die äußere Oberfläche der Stahlfachwerke 3 überdeckt, und sie bildet ein Dach. Hierzu kann der Druckring 10 beispielsweise mit Beleuchtungskörpern ausgestattet sein. Ferner kann der Druckring auch eine Ventilationsöffnung umgeben.

Wie anhand des beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert wurde, werden bei der Erfindung folgende Vorteile erzielt:

1) Da der Kuppelrahmen eine selbstausgleichende Konstruk tion aufweist, sind nicht nur eine Mehrzahl an ausgeglichenen bogenförmigen Stahlfachwerken 3, die auf dem Bauwerk 1 er richtet sind, ein mit den Oberteilen der jeweiligen Stahl fachwerke 3 verbundener Druckring 10 und ein Zugring 13 an den jeweiligen äußeren Umfangsteilen der Stahlfachwerke 3 vorgesehen, sondern es werden auch die Kräfte, welche auf die Stahlfachwerke 3 wirken, gleichförmig durch die Ringe 10 und 13 verteilt. Demgemäß werden Schubkräfte, welche auf die Stahlfachwerke 3 wirken, nicht auf das darunter liegende Bauwerk 1 übertragen. Hieraus ergibt sich ein erheblicher Vorteil, der sich auch wirtschaftlich auswirkt.
2) Durch Verwendung des Druckringes 10 mit Doppelbauweise, der aus zwei Ringen mit unterschiedlichen Durchmessern zu sammengesetzt ist, und durch die Anordnung der beiden Druck ringe 10 a und 10 b, welche die oberen und unteren Druckringe bilden und mit den Obergurten 5 und Untergurten 6 der Stahl fachwerke verbunden sind, wird erreicht, daß Druckbelastungen und Zugbelastungen von den Stahlfachwerken 3 getrennt auf die Ringelemente 11 und 12 übertragen werden. Auf diese Weise werden die auf die Ringelemente 11 und 12 einwirkenden Belastungen verringert. Ferner erreicht man einen Aufbau, der in erhöhtem Maße widerstandsfähig gegenüber Verformung aufgrund äußerer Kräfte ist.

Claims

1. Kuppelbau mit einem oberen Kuppelrahmen, der ein Ober teil und ein Unterteil aufweist und auf einem Grundbau er richtet ist, wobei das Unterteil mit dem Grundbau in Berüh rung steht, und mit mehreren bogenförmigen Stahlfachwerken, von denen jedes mehrere Obergurtelemente und mehrere Unter gurtelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenig stens zwei Ringpaare (10 a, 10 b) vorgesehen sind, von denen jeweilige Ringe (11, 12) in einem Ringpaar (10 a bzw. 10 b) voneinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen und je weils mit dem Oberteil (2) des Kuppelrahmens in Eingriff stehen, wobei wenigstens eines (10 a) der Ringpaare die Obergurtelemente (5) stützt und wenigstens eines (10 b) der übrigen Ringpaare die Untergurtelemente (6) stützt.

2. Kuppelbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner am Umfangsteil (8) der Stahlfachwerke (3) ein Spann ring (13) vorgesehen ist.

3. Kuppelbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (13) mit dem oberen Teil des Kuppelrahmens in Eingriff steht, wobei der Kuppelbau aufweist:

a) einen oberen Kuppelrahmen, der einen Oberteil und einen Unterteil besitzt und auf einem Grundbau er richtet ist und der Unterteil mit dem Grundbau in Berührung steht und ferner mehrere bogenförmige Stahlfachwerke vorgesehen sind, von denen jedes mehrere Obergurtelemente und Untergurtelemente auf weist und
b) wenigstens zwei Druckringpaare, von denen jeweilige Ringe in einem Ringpaar voneinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen und jeweils mit dem Oberteil des Kuppelrahmens in Eingriff stehen und ferner wenigstens eines der Ringpaare die Obergurtelemente stützt und wenigstens eines der übrigen Ringpaare die Untergurtelemente stützt und die Stahlfachwerke sich radial vom Druckring erstrecken.