-
Schalengewölbe mit Vieleckgrundriß, insbesondere Schalendach Für die
Herstellung leichter Dachkonstruktionen sind verschiedenartig ausgesteifte Schalen
schon seit langer Zeit bekannt.
-
Die einfachste Form ist die Zylinderschale, deren Traufkanten in regelmäßigen
Abständen durch gerade oder leicht gesprengte, frei unter der Zylinderschale hängende
oder an der Zylinderschale aufgehängte Zugbänder verbunden sind. Eine weiterentwickelte
Form stellen die Zvlinderschalen dar, bei denen eine solche Aussteifung ersetzt
ist durch zwei meist gerade geführte konzentrierte Zugbänder an den beiden Enden
der Zylinderschale, d. h. in den Giebelwänden. Im letztgenannten Fall müssen
die Schübe der Zylinderschalen durch einen in der Schale liegenden Träger nach den
vier Eckpunkten der Schale übertragen werden. Außerdem müssen bei solchen Konstruktionen
zur Aufnahme der Randkräfte aus ungleichmäßiger Belastung und zur Vermeidung erheblicher
Randstörungen an der Traufkante zusätzliche aussteifende Träger angebracht werden,
deren Tragebene mit der Tragebene der Schale an der Traufkante jeweils einen gewissen,
nicht zu kleinen Winkel bildet.
-
Das für alle seither bekannten Formen kennzeichnende Merkmal ist,
daß die Aufnahme des Schalenschtibs durch Zugorgane erfolgt, die außerhalb der Schalenfläche
liegen. Etwas anders ausgedrückt, bilden die Zugorgane in jedem einzelnen Falle
mit der Schale als Druckglied zusammen biegesteife Bauglieder in Ebenen, die senkrecht
zur Schalenachse stehen.
-
Durch die Anwendung gewisser Vorspannverfahren beim Bau von Schalen
läßt sich erfindungsgemäß eine seither noch unbekannte Konstruktionsform entwickeln.
Im Gegensatz zu den vorstehend als bekannt vorausgesetzten Konstruktionen wird
das
Zugband an den Giebelwänden- in die Schale selbst eingelegt. Dabei muß die Schale
allerdings nicht nur in den vier Endpunkten, sondern in regelmäßigen Abständen in
den Giebelflächen durch Einzelstützen unterstützt werden. Selbstverständlich können
bei größeren Hallenlängen solche Stützenreihen mit darüber in der Schale angeordneten
vorgespannten Zugbändern auch zusätzlich im Innern der Halle in Ebenen parallel
zu den Giebelwänden angeordnet werden. Die Zugbänder, die unter allen Umständen
gegen den Schalenbeton vorgespannt werden müssen, Uefinden sich also grundsätzlich
über jeder Stützenr*iSe und sind genau genommen nicht bogenförmig geführt, sondern
polygonal mit Knickpunkten über den Stützen. Bei entsprechend enger Stützenteilung
lassen sich die Zugbänder trotz solch einer polygonalen Führung in der regelmäßig
gekrümmten Schale unterbringen, ohne daß diese verstärkt wird; erforderlichenfalls
können die Schalen geringfügige Verstärkungen im Bereich der Zugbänder aufweisen.
-
Ohne Vorspannung #sind die erfindungsgemäß ausgebildeten Schalen nicht
ausführbar. Die sich unter Druck verkürzende Schale und das sich unter Zug verlängernde
Zugband in der Schale am Schälende bzw. über inneren Stützenreihen ergeben ohne
Vorspannung solch gegensätzliche Verformun 'gen in der Schale selbst, daß die Schalenwirkung
nennenswert gestört wäre. Durch die Vorspannung läßt sich also ein ganz besonderer
Effekt erzielen, der am wirksamsten ist, wenn man die Zugbänder derart vorspannt,
daß der sie unmittelbar umgebende Beton unter gleichem oder annähernd gleichem Druck
steht wie die Schalenfläche in den Zwischenbereichen zwischen den Stützen. Damit
wird eine sehr einheitliche Verformung der Schale unter gleichmäßig verteilter Last
erreicht, durch die die Randstörungen auf ein Minimum beschränkt werden.
-
In der Zeichnung sind in den Abb. i bis 4 bekannte Ausführungsformen
von Zylinderschalen in Gegenüberstellung mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Schalengewölben
gemäß Abb. 5 bis 8
dargestellt. Im einzelnen zeigt Abb. i eine bekannte
Zylinderschale, deren Traufkanten durch Zugbänder verbunden sind, Abb. 2 eine bekannte
Zylinderschale mit an den Traufkanten angeordneten Trägern a und in den Giebelwänden
liegenden Zugbändern b" Abb. 3 eine bekannte Zylinderschale mit in die Giebelwände
eingefügten Binderscheiben c, Abb. 4 eine bekannte Zylinderschale mit in den Giebelwänden
liegenden rahmenförmigenBindernd, Abb. 5 das erfindungsgemäß ausgebildete
Schalengewölbe mit je einer Stützenreihe an den Giebelseiten und
je einem in den traufseitigen Schalenrändern eingebauten Träger, Abb.
6 eine andersgeartete Ausführungsform, bei der an Stelle des in Abb.
5 dargestellten traufseitigen Trägers ein Sprengwerk angeordnet ist und deren
Traufränder auf einer Stützenreihe aufliegen, Abb. 7 ein der Abb.
5 -ähnliches Schalengewölbe, dessen traufseitiger Träger aus einem durchgehenden
Binder besteht, Abb. 8 ein erfindungsgemäß ausgebildetes zweiseitig gekrümmtes
Schalengewölbe.
-
Die Grundform der Schalenkonstruktion nach der Erfindung mit ihrer
Unterstützung ist in Abb. 5 dargestellt. Es handelt sich um ein Tragwerk
für gleichmäßig verteilte lotrechte Belastung, bestehend aus der Schale e und den
Stützen f als Haupttragwerksteilen. In der Schale versteckt sind an den Traufrändern
zwei in der Schalenebene liegende Träger g angeordnet, die die Gewölbeschübe
der Schale nach d en vier Eckpunkten übertragen. Auch diese Träger
g werden zweckmäßigerweise mit einer Vorspannbewehrung versehen, die nach
den Enden zu in üblicher Weise Aufbiegungen erhalten kann. In den vier Eckpunkten
der Schale werden die zusammengefaßten schräg und nach unten wirkenden Schubkräfte
durch die in die Schale selbst eingebetteten vorgespannten Zugbänder li aufgenommen,
die polygonal über die Stützen f hinweggeführt sind. Die Umlenkkräfte des
Zugbandes ergeben eine senkrechte Belastung sämtlicher Stützen, wodurch sämtliche
auftreten den senkrechten Lasten einigermaßen gleichmäßig auf die verschiedenen
Stützen verteilt werden. Die Stützen f
können teilweise elastisch oder gelenkig
nachgiebig ausgebildet werden, damit sie den Verformungen beim Vorspannen der Schalenränder
folgen können.
-
Sofern nicht nur gleichmäßig verteilte senkrechte Lasten, sondern
auch einseitig wirkende senkrechte Lasten und waagerechte Kräfte auftreten, sind
zusätzliche aussteifende Maßnahmen erforderlich. Nach Abb. 6 können die Traufränder
der Schale beispielsweise je nach Bedarf durch weitere Einzelstützen i und
notfalls zusätzlich durch sekundäre Aussteifungsbinder k oder Sprengwerke
ausgesteift werden. Waagerechte Kräfte werden von der Dachfläche in die Fundamente
durch aussteifende Diagonalstreben 1 übertragen, falls die Biegesteifigkeit
der Stützen hierfür allein nicht ausreichend ist.
-
In Abb. 7 ist eine weitere Abwandlung der Grundform nach Abb.
5 gezeigt, insofern, als hier zur Aussteifung der Traufrander zusätzliche
durchgehende Binder in angeordnet sind und die Windaussteifung quer zur Schalenachse
ebenfalls durch Diagonalstreben it erreicht wird, während die Windkräfte in Längsrichtung
der Schalenachse durch die biegesteifen Einzelstützen aufgenommen werden.
-
Es muß noch erwähnt werden, daß Schalen mit der genannten Unterstützung
und Aussteifung nicht nur in der dargestellten Form als einseitig gekrümmte Zylinderschalen
möglich sind, sondern daß, wie in Abb. 8 dargestellt, die Schalengewölbe
auch in der Längsrichtung gekrümmt sein können, so daß zweiseitig gekrümmte Schalen
entstehen, die durch Stützen in regelmäßigen Abständen in allen vier Außenwänden
getragen werden.
-
An die Stelle der Einzelstützen können auch durchgehende Wände oder
Wandstreifen treten.