DE1810434B2 - Hochbauwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochbauwerk mit einem seitlich auskragenden oder Spannweiten überbrückenden Traggerippe. Ein derartiges Hochbauwerk ist bereits bekannt (Zeitschrift »Baumeister«, 1966, Heft 6, Tafel 38). Bei diesem Hochbauwerk sind mittels Pylonen vom Boden abgehobene, Spannweiten überbrükkende Traggerippe vorgesehen, die von diagonal versteiften Raumstabwerken als festes räumliches Rastersystem für veränderliche Einbauten gebildet sind. Da dort die Spannweiten überbrückenden Traggerippe kontinuierlich über die gesamte Spannweite durchlaufende Konstruktionsteile haben, sind diese Traggerippe nicht veränderbar. Ein weiterer Nachteil besieht darin, daß der Innenraum der Traggerippe durch die Diagonalen in seiner Nutzbarkeit bzw. Durchlässigkeit stark behindert ist.

Mit dem Zuge zur Verdichtung und Funktionsmischung von großen Gebäudekomplexen bzw. -ansammlungen in Städten werden jedoch anpassungsfähige Bauwerke bzw. Fertigbausysteme notwendig, die sich den schnell ändernden Bedürfnissen entsprechend rasch und einfach aufbauen, über alte Bauwerke oder bestimmte Grundstücke hinweg-, um- und bzw. oder wieder abbauen lassen. Dabei ist es besonders wünschenswert, daß ein derartiges anpassungsfähiges Hochbauwerk, welches eine hohe Bebauungsdichte zuläßt, in alien oder zumindest verschiedenen Bereichen oder Teilen sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung durch Abnehmen, Aufbauen oder Umbauen von Wänden, Stützen, Decken od. dgl. völlig umgestaltet werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochbauwerk der eingangs genannten Art /u schaffen, dessen Traggerippe bei geringem Material- und Konstruktionsaufwand eine möglichst hoiie Steifigkeit und Durchlässigkeit aufweist sowie vielfältige und veränderbare Gebäudeformen ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Traggerippe aus geschoßhohen, vorgefertigten, geschlossenen, eckensteifen Rahmen gebildet ist, die in mindestens zwei Dimensionen aneinanderstoßend in den vertikalen Netzebenen des Traggerippes liegen und deren Rahmenschenkel mit denjenigen der benachbarten Rahmen parallel nebeneinander liegen und kraftschlüssig, aber lösbar verbunden sind.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Hochbauwerks wird erreicht, daß trotz diagonalenloser Ausbildung und freier Durchlässigkeit des Tiaggerippes in dessen Netzebenen eine derart große Steifigkeit erzielt wird, daß in wirtschaftlicher Weise mit wenig Standardelementen Spannweiten überbrückende oder auskragende Bauwerke ersteilt werden können. Durch die Anordnung der Rahmen in den vertikalen Netzebe nen wird erreicht, daß die Rahmen in günstigster Position für die Aufnahme der Lastmomente liegen. Dadurch können die Rahmen in ihren Abmessungen relativ dünn sein bzw. geringe Tiefe haben und damit nicht nur einen leichten Transport, sondern auch eine leichte Montage in allen drei Dimensionen des Traggerippes ermöglichen. Der Aufwand für ein Außengerüst entfällt. Das Traggerippe kann mit den genannten Rahmen im freien Vorbau erstellt werden und wirkt dann selbst als Gerüst.

Die nebeneinanderliegenden horizontalen und vertikalen Schenkel jeweils benachbarter eckensteifer Rahmen bilden gemeinsam Stützen oder Träger des Traggerippes, welche die hohen Biege- oder Einspannungsmomente in günstiger Weise aufnehmen. Da die Verbindung zweier nebeneinanderliegender Schenkel zweier benachbarter Rahmen in der Spannungsnullzone liegt und dort im wesentlichen nur Schubkräfte auftreten, reichen einfache Verbindungsmittel, wie Bolzen Keile od. dgl. zur Kraftübertragung aus.

Durch das unterstützungsfreie Auskragen bzw Überspannen des Traggerippes wird eine hohe Verdichtung der Bebauung durch terrassierte Bauformer und von geringer Geschoßtiefe ohne Nachteile in dei

Belichtung ermöglicht Auch können hierdurch im Hochbauwerk große Innenräume ohne jegliche Tragsiützen geschaffen werden.

Zwar sind bereits Bauwerke bekannt, welche aus nebeneinandergesetzten Zelleneinheiten bestehen, wobei diese mit ihren Zellenwänden bzw. mit ihren an den Zellenecken befindlichen Schtukeln oder Stäben aneinanderliegen (FR-PS 1269 321). Dies ist jedoch eine materialaufwendige Konstruktion, welche außerdem keine auskragende oder Spannweite überbrückende Bauweise ermöglicht Auch kann ein derartiges Bauwerk nicht beliebig gestaltet, leicht um- oder teilweise wieder abgebaut werden. Ebensowenig ist ein seitliches ununterstütztes Anhängen von Zellen an Nachbarzellen möglicii, ohne daß die Gefahr des Einsturzes besteht.

Bei dem erfindungsgemäßen Hochbauwerk stoßen zweckmämg die Rahmen rechtwinklig mit ihren Kanten unmittelbar aneinander. Dabei können die Schenkel der Rahmen etwa im wesentliche!, quadratischen oder solch rechteckigen Querschnitt haben, daß ihre sich in Rahmenebene erstreckenden Seiten breiter als ihre sich senkrecht hierzu erstreckenden Seiten sind. Die kraftschlüssige Verbindung der aneinandergesetzten Rahmen kann durch an ihren Ecken angeordnete Ankerstücke vorgenommen sein, die an den ihnen benachbarten Rahmen befestigt sind. Lm eine schlupffeste gegenseitige Verankerung zu ermöglichen, sind die Rahmen zweckmäßig an ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten profiliert, beispielsweise gezahnt. Auch die an den profilierten Stirnseiten der Rahmen anliegenden Ankerstücke haben in diesem Falle zweckmäßig entsprechende Gegenprofilierungen, die in die Profilierungen der Rahmenelemente einrasten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hochbauwerks dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden:

F i g. 1 veranschaulicht in teilweiser Schrägansicht eine Ausführungsform eines teilweise errichteten Hochbauwerkes gemäß der Erfindung;

F i g. 2 bis 4 zeigen in schematischer Darstellung drei verschiedene Beispiele der zahlreichen möglichen Grundformen des erfindungsgemäßen Hochbauwerkes;

F i g. 5 zeigt in Schrägansicht die Ausbildung einer Eckverbindung der den Knoten eines Traggerippes bildenden Ecken von in drei verschiedenen Dimensionen aneinandergesetzten Rahmen;

F i g. 6 zeigt eine Ausfiihrungsform eines Rahmens in zweiteiliger Ausbildung in Schrägansicht:

F i g. 7 veranschaulicht eine Möglichkeit der Montage der Rahmen gemäß Fig.6 in schematischer Darstellung;

F i g. 8 zeigt in abgebrochener Darstellung eine Ecke einer weiteren Ausführungsform des Rahmens:

F i g. 9 ist ein Querschnitt durch vier aneinandergesetzte Rahmen gemäß Linie XII-XII in Fig. 1;

Fig. 10 bis 15 zeigen ebensolche Querschnitte durch in gleicher Weise aneinandergesetzte Rahmen anderer Querschnittsausbildung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das erfindungsgemäße Bauwerk ein Traggerippe, welches eine in allen drei Dimensionen gleichmäßig aufgebaute Struktur in Form eines räumlichen Stabwerks hat. Dieses räumliche Stabwerk besteht aus in drei Dimensionen aneinanderstoßend verlegten geschoßhohen, eckensteifen Rahmen I jeweils gleicher quadratischer Form und Größe. Die Rahmen sind so verlegt, daß an jedem Knotenpunkt zwölf Rahmen mit den Kanten der Ai-JJenseite ihrer jeweils benachbarten parallelen Rahmenschenkel paarweise unmittelbar parallel nebeneinander liegen. Dabei wird von jeweils vier an den Kanten aneinanderstoßenden parallelen Rahmenschenkeln ein Zwischenraum 3 umschlossen, der an den Siabwerkknotenpunkten zur Aufnahme eines der sechs in den sechs Richtungen eines Stabwerkknotens sich erstreckenden Schenkel bzw. Holme 4 eines Ankerstückes 2 dient Die stehend angeordneten Rahmen bilden dabei die Stützen des Traggerippes, während deren horizontale Riegel sowohl durch die stehend als auch durch die liegend verlegten Rahmen gebildet sind. Die Biegesteifigkeit der Rahmenecken ist unter anderem durch die Querschnittsvergrößerung 7 ihrer Inneiiecken gewährleistet

Durch die in F i g. 1 dargestellte dreidimensionale Verlegung der Rahmen 1 gleicher Form und Größe werden an jedem Rahmenknoten die sechs an diesem zusammenstoßenden Stabwerkstreben gebildet, wobei bei fester Verbindung der aneinanderstoßenden Rahmen infolge deren biegesteifer Eckausbildung eine stabile Gerippestruktur erhalten wird. Die gegenseitige Verbindung der neben- oder übereinandergesetzten Rahmen kann beispielsweise durch Verankerung, Verbolzung, Vernietung, Zusammenspannen, durch Umwid.eln der benachbarten Rahmenschenkel. Zusammenschweißen 00. rf^L er' >lgen.

In F i g. 5 ist beispielsweise eine Verbindung der nebeneinander- bzw. übereinandcrgesetzten Rahmen 1 mit den Holmen 4 des in den Stabwerkknoten eingesetzten Ankerstücks 2 mit Bolzen 50 dargestellt. Zur Erhöhung der Schlupffestigkeit zwischen Knotenstück 2 und daran befestigten Rahmen 1 sind die Arme der Knotenstücke mit einer Profilierung 5 versehen, während die diesen zugewandten Außenseiten der Rahmenschenkel entsprechende Gegenprofilierung 6 haben, die in die Profilierung der Knotenstücke 2 einrastet.

Infolge der biegesteifen Eckausbildung der Rahmen und ihrer gegenseitigen Verankerung in allen Richtungen wird es möglich, nicht nur die Rahmen in vertikaler Schichtung aufeinanderzusetzen, sondern auch in horizontaler Richtung in brückenartiger Überspannungsbauweise aneinanderzusetzen oder auch an Kernbauten od. dgl. seitlich auskragend anzuordnen. Einzelne derartiger Möglichkeiten sind in F i g. 2 bis 4 schematisch dargestellt.

F i g. 2 zeigt ein Traggerippe, bei welchem an die vertikalen Rahmenschenkel einer von sechs in den drei Dimensionen aneinandergesetzten Rahmen 1 gebildeten Rahmenzelle zwei weitere derartige Rahmenzellen mit ihren vertikalen Rahmenschenkeln seitlich frei auskragend angesetzt sind. F i g. 3 zeigt eine von einem Kernturm 8 seitlich auskragende Gerippestruktur in einer asymmetrischen Bauweise. Hieraus ergibt sich, daß es auch möglich ist, die erfindungsgemäß verwendeten Rahmen an verschiedenen Knotenpunkten des Traggerippes nur in zwei Dimensionen aneinanderstoßen zu lassen, also beispielsweise bei dem in F i g. 1 dargestellten Gebäude einzelne Rahmen 1 fortzulassen und damit verschiedenorts größere stützen- oder trägerfreie Innenräume zu bilden.

In Fig.4 ist ein zergliederter Bauwerkkomplex gezeigt, der durch entsprechendes vertikales und horizontales Aneinandersetzen von Rahmen 1 gebildet ist. Dieser Bauwerkkomplex hat zum Teil sich am Boden abstützend aufeinandergesetzte, von Rahmen 1 gebildete Stabwerkzellen 9 Andere Zellen 12, 13, 14 bilden von

Pylonen 10, 11 oder Stützen auskragende, Spannweiten jberbrückende Stabwerke, die auch, wie z. B. die Zellen 14 abgetreppt angeordnet sind. Letztere sind unter anderem mittels Seilen 15 an einem Spannelement 16 abgehängt, weiches sich vom Kopf des Pylons 11 zu einem benachbarten, nicht dargestellten weiteren Pylon erstreckt. Diese Figur zeigt besonders deutlich die verschiedenartigen Anordnungsmöglichkeiten der von den Rahmen gebildeten Rahmenzellen und die Möglichkeit ihres freien auskragenden seitlichen Vorbaues.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Alisführungsbeispiel ist das von den Rahmen 1 gebildete stabwerkartige Traggerippe durch Bodenplatten 32, Deckenplatten 33 und Raumtrennwände 34 ausgefacht. Die Bodenplatten 32 sind auf Balken 35 aufgelagert, die auf den zu Hori· zontalgurten zusammengefügten Schenkeln der liegend verlegten Rahmen 1 aufruhen, während die Deckenplatten von diesen Gurten abgehängt sind. Die Raumtrennwände 34 sind in beliebiger Weise zwischen den Decken und Bodenplatten montiert.

Die in F i g. 1 dargestellten Rahmen können nicht nur einstückig, sondern auch mehrstückig, beispielsweise wie in Fig.6 dargestellt, zweistückig ausgebildet sein. F.ine solche mehrstückige Ausbildung kann zweckmäßig sein, wenn die Rahmen bei einstückiger Ausbildung zu große Abmessungen erhalten würden, um in einigermaßen wirtschaftlicher Weise transportiert und montiert werden zu können.

Die Verbindung der einzelnen Teilstücke 36. 37 eines Rahmens kann beispielsweise durch Bolzen. Nieten, to Schrauben. Schweißen od. dgl. erfolgen. Die Verbindungsstellen werden zweckmäßig, wie bei dem in F i g. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel in die Spannungsnullzone 38 gelegt, also in mittlere Höhe des Stockwerks, wobei die unterteilten Rahmenschenkel sich in vertikaler Richtung erstrecken.

In F i g. 8 ist die abgeschnittene Ecke eines Rahmens dargestellt, bei welchem der eine Schenkel 39 aus einem Vollstab und der daran anschließende Rahmen schenkel 40 aus einem Fachwerkstab besteht. Beide Schenkel sind durch Eckbieche 41 biegesteif mitcinan der verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel eines Rahmens !.oll zeigen, daß dessen einzelne Schenkel grundsätzlich von unterschiedlicher Konstruktionsweise sein können.

F i g. 9 zeigt einen Querschnitt durch eine von vier Rahmen 1 gebildete Stütze, welche Rahmen in ihren Schenkeln etwa quadratischen Vollquerschnitt haben und aus Stahlbeton bestehen. Der von ihnen eingeschlossene innere Zwischenraum 3 kann zur Aufnahme von Installationsleitungen dienen oder aber auch als Kühlwasserkanal herangezogen werden, wenn hierdurch Brandgefahren begegnet werden soll.

In den F i g. 10 bis 15 sind in gleicher Weise aneinandergesetzte Rahmen mit anderen Schenkelquerschnitten dargestellt. Allen diesen Rahmen ist jedoch das Merkmal gemeinsam, daß sie geringe Tiefe haben, daß sie also entweder quadratischen oder solch rechteckigen Schenkelquerschnitt haben, daß ihre sich in Rahmenebene erstreckende Schenkelseiten breiter sind als ihre sich senkrecht dazu erstreckenden Schenkelseitcn. Hierdurch wird die Möglichkeit gewährleistet, die Rahmenschenkel in drei Dimensionen ein räumliches Stabwerk bildend aneinanderstoßen zu lassen, ohne dadurch einen relativ großen Zwischenraum 3 zwischen den Schenkeln z.j erhalten. Ein solcher Zwischenraum wird bei der in Fig. 15 dargestellten Querschnittsausbildung der Rahrnenschenkel völlig vermieden. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß I'ig. 9 und 10 bestehen die Rahuu-nsehi:nkel aus Stahlbeton, bei dem in F i g. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel können sie aus Beton aber auch aus Stahl oder anderem Metall, Hol/ oder Kunsi stoff bestehen, ebenso wie bei dem in F i g. 12 dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 veranschaulicht außerdem die Ausbildung der Rahmen als Doppclrahmen entsprechend dem Ausführungsbeipiel gemäß F i g. 8. Die Schenkel der Rahmen können ferner aus Stahlprofilen verschiedener Querschnittsformen bestehen, wie die Ausfuhrungsseispiele gemäß F i g. 13 bis 15 zeigen.

Die Rahmen können aus Gründen des Brandschul/es mit einer feuerhemmenden Ummantelung ausgestattet sein. Diese Ummantelung kann durch eine aus vorgefertigten Paßstücken gebildete Verkleidung oder aber auch durch einen Schutzanstrich hergestellt sein.

Bei dem in Fig. 15 dargestellten Beispiel ist ferne: der von den Schenkeln aneinanderstoßender Rahmen gebildete Zwischenraum in vier Kanäle 42 aufgeteilt von denen jede- einen Installations- oder Kühlwasserkanal bilden kann. Die Zwischenräume können nicht nur zweckmäßig zur Aufnahme von Ankerstücken 2 an den Ecken der Stabwerkszellen, sondern auch mit besonderem Vorteil zur Aufnahme von Zug- oder Druck elementen in Form von Spannseilen bzw. -stangen Druckstäben od. dgl. dienen.

In statisch kritischen Zonen des durch die ein räumli ches Stabwerk bildenden Rahmenelemente hergcstcli ten erfindungsgemäßen Traggerippes kann eine Bündelung, also ein Zusammenlegen mehrerer Rahmen senkrecht zur Rahmenebene nebeneinander erfolgen

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Hochbauwerk mit einem seitlich auskragenden oder Spannweilen überbrückenden Traggerippe, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggerippe aus geschoßhohen, vorgefertigten, geschlossenen, eckensteifen Rahmen gebildet ist, die in mindestens zwei Dimensionen aneinanderstoßend in den vertikalen Netzebenen des Traggerippes liegen und deren Rahmenschenkel mit denjenigen der benachbarten Rahmen parallel nebeneinanderliegen und kraftschlüssig, aber lösbar verbunden sind.

2. Hochbauwerk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (1) rechtwinklig mit ihren Kanten unmittelbar aneinanderstoßen.

3. Hochbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel der Rahmen (1) etwa im wesentlichen quadratischen oder solch ekkigen Querschnitt haben, daß ihre sich in Rahmenebene erstreckenden Seiten breiter als ihre sich senkrecht hierzu erstreckenden Seiten sind (F i g. 9 bis 15).

4. Hochbauwerk nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung der aneinandergesetzten Rahmen (1) durch an ihren Ecken angeordnete Ankerstücke (2) vorgenommen ist, die an den ihnen benachbarten Rahmen befestigt sind.

5. Hochbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (1) an ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten profiliert, beispielsweise gezahnt sind.

6. Hochbauwerk nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an den profilierten Stirnseiten der Rahmen (1) anliegenden Ankerstükke (2) entsprechende Gegenprofilierung haben.

7. Hochbauwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen (1) miteinander bzw. mit den Ankerstücken (2) verbolzt oder verschweißt sind.

8. Hochbauwerk nach den Ansprüchen 1 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß die in derselben Dimension verlegten Rahmen (1) in einem ihrer Schenkeldicke entsprechenden Abstand aneinandergesetzt sind und in dem dadurch gegebenen Zwischenraum (3) zwischen den Rahmen die die Verbindung gewährleistenden Ankerstücke (2) angeordnet sind.

9. Hochbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der Rahmen (1) durch Querschnittsvergrößerung (7) versteift sind.

10. Hochbauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen mehrstückig ausgebildet sind.