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Dachkonstruktion mit an ihren Rändern miteinander verbundenen, zwischen
festen Auflagen frei durchhängenden Blechbahnen Es sind Dachkonstruktionen bekannt,
bei denen an den Rändern verbundene Blechbahnen. zwischen festen Auflagern durchhängen.
Hierbei bildet die gesamte Dachfläche den Teil eines Zylinders, dessen Leitlinie
eine Kettenlinie ist. Bei. diesen bekannten Konstruktionen ist es notwendig, die
Bleche auf schweren und kostspieligen Auflagern oder Bindern ruhen zu lassen. Ferner
können die frei hängenden Bahnen beliebiger Richtung, insbesondere von unten wirkende
Windkräfte, nicht aufnehmen, ohne auszuknicken.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung der Dachkonstruktionen
mit an ihren Rändern verbundenen, zwischen festen Auflagern frei durchhängenden
Blechbahnen. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, d,aß die festen Auflager
durch nach oben gerichtete Bögen, z. B. Bogenbinder, oder ähnliche geformte Binder
gebildet sind, so daß die Blechbahnen neben ihrem Durchhang auch noch eine in der
Bogenrichtung liegende Krümmung erhalten.
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Die Dachkonstruktion nach der Erfindung ist in der Lage, die aus allen
Richtungen auf sie einwirkenden Belastungen aufzunehtuen, und zwar ohne Pfetten
und trotz des leichteren Gewichtes der Binder.
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Die Bleche können insbesondere Streifen sein, die kettenartig durchhängend
zwischen zwei starren Bindern aufgehängt sind, welche derart gewählt sind, daß die
Bleche nach dem Zusammenbringen quer zu den biegsamen Streifen eine Durchbiegung
nach oben erhalten, die der Kettenlinie entgegengesetzt ist. Dadurch entsteht eine
Dachfläche, die zwei zueinander entgegengesetzte Krümmungen besitzt und nach beiden
Richtungen hin starr ist.
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Bei der bevorzugten Ausführung hängen die Blechstreifen kettenlinienartig
zwischen Bindern durch, die selbst entgegengesetzt zu der Kettenlinie durchgebogen
sind, derart, daß nach dem Zusammenbringen die Blechstreifen eine Querkrümmung annehmen,
die gleich derjenigen der Bogenbinder ist.
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Die Gestalt der Bahnen mit entgegengesetzten Krümmungen hängt dadurch
von der Gestalt der Binder und von der Art und Weise ab, in welcher die Blechstreifen
zugeschnitten sind, oder richtiger von der Gestalt der Verbindungslinien der Blechstreifen
ab;
denn wenn man beim Zusammenbringen der Blechstreifen auf diese geringe Kräfte ausübt,
so zwingt man sie, die der Kettenlinie am nächsten liegende Krümmung anzunehmen,
die der gewählten Verbindungslixlk entspricht. Man kann z. B. ein Umdnehurigs; hyperboloid
dadurch erzeugen, daß man den Bindern eine kreisbogenförmige Krümmung gibt, dagegen
für die Stoßlinien der Blechstreifen eine Hyperbel wählt; man kann auch ein hyperbolisches
Paraboloid erzeugen, indem man den Bogenbindern eine parabolische Gestalt gibt und
für die Stoßlinien der Blechstreifen .die Gestalt einer Parabel wählt.
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Die auf diese Weise erzeugte zweite Krümmung verleiht. der Dachhaut
ihre Starrheit, die es ihr ermöglicht, auf Zug beliebig beansprucht zu werden, ohne
daß dazu irgendeine Versteifung notwendig ist; nur in der Nähe der freien Ränder
(Giebel) des Daches ist es notwendig, es mit einem Versteifungskörper auszurüsten.
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Handelt es sich nämlich um Auflasten, die gleichförmig verteilt sind,
so spannen diese das Blech entsprechend der ersten Krümmung, und zwar werden dadurch
die biegsamen Streifen des Bleches gespannt, die dadurch ihre Beanspruchungen auf
die Binder übertragen; die von unten wirkenden Kräfte dagegen erzeugen parallel
zu den Bindern verlaufende Spannungen, die dadurch entweder auf die Binder oder
auf die Versteifungskörper übertragen werden.
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Handelt es sich um örtliche Belastungen, die nur auf einen kleinen
Teil der Dachhaut einwirken, so werden diese Belastungen infolge der besonderen
Eigenschaften der entgegengesetzt gekrümmten Bahnen auf die Binder übertragen. An
der belasteten Stelle wird nämlich das Blech entweder gemäß der ersten oder der
zweiten Krümmung gespannt, je nachdem die Kräfte von unten oder von oben angreifen;
die Spannungen werden auf die Binder durch die geraden Seitenlinien übertragen,
die man auf der Bahn ziehen kann, und die die Ränder der belasteten Stelle gewissermaßen
mit den Bindern verbinden.
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Jede Art der Belastung kann auf diese Weise von der Dachhaut ausschließlich
durch Zugbeanspruchung aufgenommen werden.
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Soll die Dachhaut auch Druckbelastungen aufnehmen, so kann man die
Blechstreifen an den Rändern mit Versteifungen ausrüsten, die in einer oder in mehreren
Richtungen. verlaufen, die aber vorzugsweise mit der ersten und der zweiten Krümmung
gleichgerichtet sind.
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In gewissen Fällen kann es angebracht sein, die Verbindungslinie zwischen
den Blechstreifen vieleckig auszubilden. Die Durchdringungslinie zweier Bleche wird
dadurch nach dem Zusammenbringen auch selbst vieleckig, und dadurch entstehen in
der Dachhaut Teile mit ebener Oberfläche, denen Seiten die Sehnen einer kontinuierlich
gekrümmten Kurve sind.
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# . -Auch in diesem Fall können die Kanten 'der Bleche mit Versteifungen
ausgerüstet werden, die ähnlich wie Sparren und Pfetten wirken. Man kann dazu z.
B. gewöhnliche Winkeleisenstäbe oder einen aasgebogenen Flansch des Bleches o. dgl.
benutzen.
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Die Sparren und Pfetten werden örtlich auf Biegung beansprucht, jedoch
bildet die Gesamtheit der aufeinanderfolgenden Sparren und Pfetten einen Stabzug,
der in der Hauptsache nur auf Zug oder auf Druck beansprucht wird.
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Ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, können natürlich die biegsamen
Blechstreifen auch aus mehreren Stücken zusammengesetzt sein, insbesondere wenn
die Stoßkante der Streifen vieleckig ist.
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An Stelle der Bogenform können die Binder oben auch durch gerade Linien
begrenzt sein, wenn die Dachhaut geradlinige Erzeugenden besitzt.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele dies Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. i zeigt ein Dach mit Sparren und Pfetten und einer Dachhaut,
deren Einzelteile durch ebene Vierecke gebildet sind.
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Fig. z zeigt schematisch ein Dach, dessen Einzelbleche durch windschiefe
Vierecke gebildet sind.
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Die Fig. 3 und q. zeigen schematisch die Ausführung von Dächern, bei
denen die Bleche .doppelt gekrümmt sind.
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Fig.5 ist eine schaubildliche Darstellung eines zunächst einfach gekrümmten
Bleches vor dem Einsetzen.
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Die Dächer gemäß der Erfindung können eins beliebige Gestalt mit polygonalen,
ebenen oder unebenen, zylindrischen oder konischen Flächen besitzen.
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Wenn die Vielecke ebene- Vierecke sind, so werden flache Bleche in
diese Vierecke eingelegt. Die in Fig. i schematisch dargestellte Ausführung eines
solchen Daches, das z. B. auf zwei Wänden P ruht, besteht aus zwei Sparren- und
Pfettenscharen Ci, C@, die in ganz beliebiger Weise ausgeführt sein können, z. B.
mit Hilfe von Profileisenstäben oder durch einen aasgebogenen Flansch der Bleche
selbst; sie bilden ein windschiefes Netzwerk, bei dem jede einzelne Masche ein ebenes
Viereck darstellt.
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Sind die Vielecke durch Dreiecke gebildet, so können die einzelnen
Bleche diesen Dreiecken entsprechend zugeschnitten sein. Bei einer bevorzugten Ausführung
gibt man diesen
Blechen die Gestalt eines Viereckes, das in Richtung
einer Diagonale gemäß Fig.2 gefaltet ist; die Versteifung ist dabei durch zwei Gruppen
von Linien L1, LY angedeutet. Die Einzelvierecke bilden windschiefe Flächen, wobei
jedes Blech T in Richtung einer Diagonale x-x derart gefaltet ist, daß es zwei Dreiecke
T1, T. bildet.
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Die Bestimmung der Blechformen, welche die Teilte eines Daches gemäß
der Erfindung bilden, kann in bequemer Weise, von einer theoretischen Fläche ausgehend,
geschehen, die als Leitfläche bezeichnet wird und in passender Weise gewählt wird;
auf diese Fläche zieht man.,ein, zwei oder drei Kurvensysteme, also Leitkurvensys.teme.
Die Schnittlinien oder Kanten .der einzelnen Bleche, die zusammengesetzt die Dachhaut
bilden, sind entweder die Sehnen .der Kurven zwischen den einander folgenden Kreuzungspunkten
einer gleichen Kurve mit den anderen oder die Kurven selbst oder auch eine Kombination
von Sehnen und Kurven.
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Gehören die Kurven zu drei Systemen, so ergeben sich daraus dreieckige
Felder, falls die Kurven eines beliebigen der drei Netze durch die Knoten oder jeweiligen
Schnittpunkte der Kurven der beiden anderen gehen; gehören die Kurven zu zwei Systemen,
so ergeben sich daraus vierseitige Felder. In beiden Fällen können die Einzelbleche
eben oder gekrümmt sein.
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Die Fig.3 und 4 sind grundsätzliche Darstellungen, bei denen die verschiedenen
Bleche durch Kurven begrenzt sind, die sich ganz auf der Leitfläche befinden.
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Fig.5 ist eine schaubildliche Darstellung eines Einzelbleches vor
dem Einbau.
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Die Fig. 3 zeigt eine Konstruktion, die durch eine Reihe Bleche 8
gebildet ist, von denen jede zwei gerade Seiten 8" und zwei krumme Seiten 8b besitzt.
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Die Seiten 8a, 8b bilden ein Netzwerk, das z. B. durch ein nicht dargestelltes
System .aus Sparren und Pfetten gebildet werden kann. Dieses Netzwerk besteht aus
einem System von Kurven 8b, die sich gänzlich auf der Leitfläche befinden, und aus
den Sehnen eines zweiten Systems von Kurven L", L l@ dieser gleichen Fläche.
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Bei der Konstruktion gemäß der Fig.4 ist eine Reihe von Teilflächen
9 vorgesehen, deren Kanten alle gekrümmt sind. Die Kanten 9" sind z. B. gemäß seinem
System von Leitkurven L14 in der Leitfläche angeordnet, wogegen die anderen, 9b,
gemäß einem anderen. System von Kurven L15 in der gleichen Fläche verlaufen.
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Die durch die Teilflächen 9 dargestellte Konstruktion kann somit entweder
mit der Leitfläche zusammenfallen oder auch einen vielseitigen Körper mit einfach
gekrümmten Blechen bilden, bei dem sich die Kanten 9a, 9b dann auf der Leitfläche
befinden.
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Die Teilflächen können auch zylindrisch, kegelförmig oder windschief
sein; die zylindrischen oder kegelförmigen Flächen sind besonders vorteilhaft, denn
sie können leicht durch Umwandlung eines ebenen Bleches erzeugt werden.
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Wie erwähnt, können die Kanten der Bleche mit besonderen Versteifungen
versehen werden, wie z. B. Sparren und Pfetten, die Biegungsbeanspruchungen widerstehen.
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Die Herstellung der Dächer kann besonders dadurch erleichtert werden,
daß man beim Aufbauen das Gewicht der Bleche selbst dazu benutzt, um ihnen die gekrümmte
Gestalt zu geben. Falls z. B. in einem Fall, wie gemäß der schematischen Fig.3,
die durch die Kanten 8" gebildeten Linien in der Konstruktion durch die vorher aufgestellten
Bogenbinder dargestellt sind, so wird es beim Aufbringen der Bleche genügen, zwischen
diesen Bindern Blechbänder 8 durchhängen zu lassen, welche dann die Gestalt einer
Kettenlinie oder einer anderen ähnlichen Kurve annehmen, falls auf diese Bänder
geringe zusätzliche Kräfte einwirken.
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Im Fall von Teilflächen mit Doppelkrümmung, wie z. B. bei den Teilflächen
der Fig. 4, kann man solche Teilflächen laus Blechen herstellen, die man einseitig
biegen wird, derart, daß Teilzylinder 9' der Fig. 5 entstehen. Dieser Vorgang, durch
den man einem ebenen Blech eine abwickelbare Gestalt gibt, ist leicht ausführbar.
Man kann dann die zweite Krümmung beim Aufbringen, z. B. durch die Einwirkung der
Schwere, erzeugen.