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Skelettbauweise aus Beton, Stahl oder Stahlbeton mit in die Fache
eingesetzten Wand- oder Deckenscheiben Bei Bau-Nverken ist es bekannt, aus Stützen
und Riegeln gebildete Skelette aus Stahl oder Beton zu errichten, deren Wände durch
nachträgliches Ausmauern mit verschiedenen Materialien 'hergestellt werden. Die
Wände haben in diesem Fall die Aufgabe des Raumabschlusses. Manchmal werden sie
auch zur Ableitung der 'Windkräfte herangezogen. In der Skelettkonstruktion treten
infolge der Belastung der Riegel durch 'Wände, Decken, Nutzlasten und gegebenenfalls
auch durch Windbelastung Momente auf, ohne die ein Gleichgewiehtszustan.d, .d. h.
die Ableitung anfallender Kräfte in den Boden nicht möglich ist. Diese Momente bedingen
eine wesentliche Vergrößerung des Baustoffaufwandes gegenüber dem, der sich aus
den Längs- bzw. Stabhräften ergibt. Auch bei der Verwendung von Bauplatten der verschiedensten
Größen bleibt bei den bisher bekannten Bauweisen die Funktionstrennung zwischen
tragender S'kelettkonstrulktion und raumabschließender Wandkonstruktion beibehalten.
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Der Gedanke der Erfindung bestecht nun darin, die Fühlungen zwischen
den Skelettstäben als Tragelemente, und zwar als steife Scheiben auszubilden und
in geeigneter Weise mit den Skelettstäben zu verbinden, da dann das Gleichgewicht
auch ohne
Biegüngsmomente in- den Stützen und den Riegeln des Skeletts
bestehen kann bzw. kleine auftretende Momente praktisch bedeutungslos werden. Diese
Seheiben sind in der Lage, beliebige Belastungen aus ihrem Eigengewicht, Decken,
Nutzlasten usw., an beliebigen Stellen aufzunehmen und an den gestützten Ecken abzugeben,
so daß sie als Träger wirken, deren freie Längen ungefähr mit den Scheibenlängen
übereinstimmen. Wird die meistens mehrere Meter hohe Scheibe erfindungsgemäß neben
den Stützen auf dem Riegel des Skelettes,. gelagert, so ist letzterer fast auf seiner
ganzen Länge unbelastet, die Einspannmomente,desselben an den Stützen werden klein
und bedeutungslos, und die Feldmomente werden fast zu Null. Der Riegel hat in diesem
Fall als Hauptaufgabe, die Maßhaltigkeit der Konstruktion zu -gewährleisten und
gegebenenfalls als Zugband zu wirken.. Statt auf den Riegeln gelagert zu werden,
kann die Lagerung auch auf Konsolen, die aus den Stützen herausstehen, erfolgen
oder in ähnlicher (Weise, wobei die Lagerung immer unmittelbar neben den Stützen
erfolgt.
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DieWandsc'heiben bestehen in derRegel zwischen den einzelnen Stützen
aus einem einzigen Stück, sie können aber auch durch Vereinigung mehrerer Einzelteile
mittels- Bolzen; Schrauben usw. gebildet werden.
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Wand- und Deckenscheiben können als Voll-, Hohl- oder Rippenplatten
ausgebildet sein.
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Zum Zwecke eines genügenden Wärme- und Schallschutzes können besondere
Schutzverkleidungen vorgesehen -erden: Diese können entweder vor dem Einbau der
Scheiben an ihnen befestigt werden oder sie werden später im Schutz der bereits
eingebauten `Wand- und Deckenscheiben in mehr oder weniger großen Stücken, von der
Witterung ungestört, aufgebracht. Die Wandscheiben können zwischen den Skelettstäben
oder neben denselben liegen. Scheiben und Skelettstäbe können fugenlos aneinanderstoßen,
oder es können auch Fugen vorgesehen werden. Bei Vorhandensein von Fugen kann schalldämmendes
Isoliermaterial, und zwar unnachgiebig an den Lastübertragungsstellen und zwischen
diesen elastisch angeordnet werden.
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In den Scheiben können Öffnungen für Türen, Fenster usw. vorhanden
sein, ohne daß die oben beschriebene Scheibenwirkung beeinträchtigt wird: Wand-
und Deckenscheiben werden in der Regel in Serie vorgefertigt und mit Kranen eingebaut.
Besteht das Skelett aus metallenen Stoffen, z. B.
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Stahl, so wird dieser meistens einbetoniert. Es kann vorteilhaft werden,
die Skelettstäbe nicht aus Walzprofilen, sondern aus Abkantprofilen AKP
zu
bilden. Im letzteren Fall kann bei gleichen Außenabmessungen der Profile
durch Variation der Blechstärke eine verschiedene Tragfähigkeit erzielt -werden.
Durch die gleichen Außenabmessungen bedingt, können somit die Bohrungen, Stoßlaschen
üsw. bei dünnen wie bei dicken Profilen gleich geihalten werden, was große Vereinfachungen
in der Herstellung der Skelettkonstruktion ergibt und ein gutes Anpassen
an die verschiedenen Stabkräfte ermöglicht. Die Zeichnung veranschaulicht den Aufbau
und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Konstruktion in einigen Beispielen,
und zwar zeigt Fig. i in schematischer Darstellung eine Wandscheibe mit den an ihr
angreifenden Kräften, Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Ausgestaltungen der Lagerung
der Wandscheiben, Fig.4, 5 und 6 drei verschiedene Anordnungen der Wandscheiben
in bezug auf die Stützen, Fig. 7 den Einbau der Deckenscheiben, Fig. 8, 9 und wo
drei verschiedene Ausführungsformen der Wand- und Deckenscheiben je im Ouerschnitt
und ~ Fig. iii und 12 zwei verschiedene Anführungen der aus Abkaütprofilen hergestellten
Skelettstützen. Aus Fig. i ersieht man, daß die Wandscheiben W durch beliebige Einzellasten
Fi, P2, Pryz oder gleichmäßig verteilte Lasten g und p belastet sein kann und in
ihrem unteren Endpunkt B oder an der Kante A, also an ihrem Seitenrand, gelagert
-wird und somit auf ihre Länge l selbst als Träger (Scheibe) wirkt. Öffnungen ö
in der Scheibe stören dabei die Scheibenwirkung nicht.
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Fig. 2 zeigt, wie eine solche B unmittelbar neben den Stützen
ST an den Lagerpunkten L auf den Riegeln R des - Skelettes
S -gelagert ist. Es ist klar, daß bei dieser Lagerung die Riegeleinspannmomente
an den Stützen sehr klein und die Regelfeldino-mente fast zu Null werden.
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Aus diesem Grund kann die Lagerung der Wandscheibe W, wie dies in
Fig. 3 dargestellt ist, beispielsweise auch auf aus den Stützen herausstehenden
Konsolen K erfolgen.
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In den Fig. 4, 5 und z6 ist dargestellt, daß die Lage der Wandscheiben
W gegenüber den Stützen ST ganz beliebig sein kann und daß die Wandscheiben W entweder
fugenlos an die Stützen ST anschließen `können oder daß zwischen Wandscheiben W
und Stützen ST Fugen F vorhanden sein können. Es ist selbstverständlich, .daß diese
Fugen in verschiedenster Weise gedichtet werden können und dann eine Dämpfung von
Schallwellen damit erzielt werden kann.
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Fig. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem die Riegel R aus Beton oder Stahl
neben -den Wandscheiben W liegen. Die Lagerung der Wandscheiben W erfolgt dann unter
Zwischenschaltung der Decke D auf den Riegeln R.
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Aus den Fig. 8, 9 und iio ist zu ers-eihen, daß die Wandscheiben TV
oder Deckenscheiben D aus einem einzigen Material bestehen oder auch aus mehreren
verschiedenen Materialien zusammengesetzt sein können. Im letzteren Fall haben die
verschiedenen Materialien verschiedene Funktionen zu erfüllen. Während die als Voll-,
Hohl- oder Rippenplatten ausgebildeten Scheiben W und D die Kraftübertragung
durchzuführen haben, fällt .den Schichten NI nur die Aufgabe .der Isolierung gegen
Schall und Temperaturgefälle zu.
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In den Fig. m und 1.2 sind zwei Stützenquerschnitte dargestellt, wobei
Stalhlprofile in Beton einbetoniert sind. Es ist dabei zu ersehen, daß bei gleichen
Außenabmessungen bei der Wahl von Abkantprofilen
nie Blechstärke
d1, d2, d3 und auch die Anzahl der Profile variiert werden kann, so .daß
man sich dadurch in einfacher Weise den vorhandenen Stützenkräften anpassen kann.
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Auf Grund der beschriebenen Konstruktionsgrundsätze ergeben sich gegenüber
den bisher bekannten Bauweisen wesentliche Vorteile und Fortschritte, und zwar:
:i. Das Zusammenwirken von steifen Scheiben und einem Skelett zu einem einheitlichen
Gebilde mit besonderer statischer Wirkungs-,veise hat zur Folge, daß in den Skelettstäben
keine Biegungsmomente oder nur solche von untergeordneter Bedeutung auftreten, so
daß die Abmessungen solcher Skelettstäbe wesentlich kleiner ausfallen als bei den
bisher bekannten Skelettbauten.
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a. Die unmittelbare Überleitung von Wandeigena, wicht, Deckeneigengewicht
und Nutzlasten eines Stockwerkes durch die streifen Wandscheiben in die Stützen
hat zur Folge, daß die Wände eines vielgeschossigen Gebäudes immer nur die unmittelbar
sie belastenden Lasten aufzunehmen haben und somit in allen Stockwerken gleich stark
gehalten werden können, im Gegensatz zu den üblichen Mauerwerksbauweisen, wo die
Wandstärken nach unten zunehmen müssen. Die gleiche Wandausbildung in allen Stockwerken
ermöglicht eine weitgehende Serienfertigung der Seheiben, was von wesentlicher wirtschaftlicher
Bedeutung ist.
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3. Die große Tragfähigkeit der Wandscheiben, die Träger mit einer
Höhe von mehreren Metern darstellien, ermöglicht große Freizügigkeit in den Stützentfernungen
des Skelettes.
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q.. Die Wandscheiben, die in der Regel die Länge eines Skelettfeldes
(Abstand zweier Stützen) haben und die Deckenscheiben, deren Stützweiten in der
Regel mit den Stützweiten des Skelettes übereinstimmen, ermöglichen bei Vorfertigung
der Scheiben eine außergewöhnliche schnelle Errichtung solcher Bauwerke mit einem
Minimum an Arbeits-°.cräften, vor allem an Facharbeitern.
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5. Der Einbau fertiger Wand- und Deckenscheiben bedingt ein Minimum
an Baufeuchtigkeit, so daß kurz nach Beendigung der Montage soliche Bauwerke in
Benutzung genommen werden können.
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6. Mit der Gleichhaltung der Konstruktionsele,mente, unabhängig von
der Stockwerksanzahl, sind eine Reihe weiterer Vorteile bei der Ausführung aller
Nebenarbeiten, wie Wärmeverkleidungen, Installationen, Ausführung von Fenstern undTwren
usw., verbunden, da für alle diese Teile ebenfalls die Gesetze der Serienfertigung
gelten.
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7. Da die gegebenenfalls anfallenden Biegungsmornente in der Skelettkonstruktion
von untergeordneter Bedeutung sind, können bei Stahlkonstruktionen einfache Profile
verwendet werden, und es kann z. B. bei Abkantprofilen auch bei vielgeschossigen
Bauten erreicht werden, daß sämtliche Stützen aller Stockwerke mit einer einzigen
Bohrschablone hergestellt werden können.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß mit dieser neuen Bauweise
mit Ersparnissen an Baumaterial, Bauzeiten und Lohnaufwand gegenüber den bisher
bekannten Bauweisen gerechnet werden kann und daß es sich .dabei nicht um eine provisorische
oder Notstandsbauwei.sehandelt, sondern um eine solche, die alle Anforderungen in
bezug auf Güte, Wärmehaltung, Dauerhaftigkeit, Ästhetik usw. erfüllt.