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Dach aus nebeneinanderliegenden bogenförmigen Trägern Die Erfindung
bezieht sich auf Dächer, bei welchen zwischen Hauptbindern eine große Anzahl Bogenträger
angeordnet ist. Die Erfindung bezweckt, eine Dachkonstruktion zu schaffen, deren
tragende Platte wölbförmig in der Richtung der -Spannweite zwischen in größeren
Abständen liegenden Trägern (Balken, Rahmen, Bogen) eingespannt ist und trotz der
geringen Stärke eine solche Tragfähigkeit besitzt, daß die Anordnung von Pfetten
entbehrlich wird. Die Ausführung kann in Holz oder Beton erfolgen. Mit der dünnen
Dachplatte und dem gleichzeitigen Entfall der Pfetten ist eine erhebliche Vereinfachung
und Verbilligung der Ausführung verbunden. Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke
besteht darin, daß bei halbseitiger Belastung eines Bogens durch die Nutzlasten
sein Scheitel eine waagerechte Verschiebung erfährt und daß bei Verhinderung der
waagerechten Verschiebung die Biegungsbeanspruchung jeder Bogenhälfte nur -einen
Bruchteil von jener des ganzen Bogens beträgt.
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Erfindungsgemäß ist nun die Anordnung so getroffen, daß die nur der
Aufnahme der gleichmäßigen Belastung dienenden Bogenträger im Firstteil durch einen
Horizontalverband verbunden sind, der die Kräfte der einseitigen Belastung durch
Wind oder Schnee unmittelbar von den Bogenträgern auf feste Widerlager überträgt,
die in den in großen Abständen angeordneten Hauptbindern. (Giebelwänden o. dgl.)
festgelegt sind. Zweckmäßig tritt bei Ausführung in Beton an Stelle der nur der
Aufnahme der gleichmäßigen Belastung dienenden, aneinandergereihten Bogenträger
eine durchgehende, armierte Betonplatte, die sich im Firstteil an den als Eisenbetonträger
oder -platte ausgebildeten Horizontalverband anschließt.
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In der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen die Fig. i bis 3 Dreigelenkbogenausführungen
der Träger und Fig. q. einen Grundriß von Fig. 2, während die Fig. 5 und 6 eine
Konstruktion mit starren Bogenträgern in Auf- und Grundriß darstellt. Die Fig.7,
8 und 9, 1o zeigen weitere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in Quer-
und Längsschnitt. Die Fig. i i und 12 zeigen eine Firstausbildung. Fig. 13 zeigt
ein Flachdach und die Fig. i¢ bis 16 Ausführungen in Holz bzw. Einzelheiten.
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i sind die aus .einzelnen Bohlen zusammengesetzten Bogenträger, welche
in so geringen Abständen voneinander angeordnet sind, daß die Dachhaut unmittelbar
auf ihnen befestigt werden kann. Diese Träger haben solche Abmessungen, daß sie
die gleichmäNg verteilt
auftretende Last zu tragen vermögen. Zweckmäßig
sind diese Bogenträger nicht durchlaufend ausgebildet, sondern im Scheitel z unterbrochen,
so daß sie statisch als Dreigelenkbogen wirken. In die durch gleichartig angeordnete
Trägerelemente gebildeten Ebenen sind nun Horizontalverbände eingebaut, die vorteilhaft
als Dreieck- oder Trapezsprengwerke 3 ausgebildet sind. Bei der Dachkonstruktion
gemäß Fig.4, die zur Überdachung langgestreckter Hallen dient, ist die Anordnung
so getroffen, daß zwischen den Bogenträgern i in großen Abständen Binder 4 eingezogen
sind, die sich entweder gegen standsichere Pfeiler abstützen oder durch Anordnung
von Zugstangen 5 als Ankerpunkte zur Aufnahme von Schubkräften ausgebildet sind.
Jeder der Bogenträger ist an den Verbindungspunkten der Streben 6 und der Spannriegel
7 der Sprengwerke an diese angeschlossen; wobei die Streben sämtlicher zwischen
zwei benachbarten Bindern angeordneter Spannwerke an diese Binder angeschlossen
sind.
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Wenn nun eine Dachhälfte beispielsweise durch Schnee und Winddruck
mehr belastet ist als die andere, so würde sich dies in einem horizontalen Schub
im Scheitel auswirken. Dies verhindern nun die Horizontalverbände (Sprengwerke),
da der in den: einzelnen Bogenträgern auftretende Schub von den Streben und Spannriegeln
der Sprengwerke aufgenommen wird und die in der Strebe verbleibende Schubkomponente
unmittelbar auf einen Firstpunkt des Binders oder bei kurzen Hallen der Giebelmauern
übertragen und von diesen aufg enommen wird.
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Um die Bogenträger an ihren Auflagerenden ebenfalls zu entlasten,
empfiehlt es sich auch hier, in derselben Weise wirkende Sprengwerke 8 anzuordnen.
Deren Wirkungsweise ist nach dem Vorhergehenden an Hand der Fig. 4 ohne weiteres
erklärlich.
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Die Ausfachung zwischen Binder und Bogenträgern (Fig. z) dient nur
Schönheitsrücksichten und ist statisch nicht notwendig, da die geringen auftretenden
Vertikalreaktionen zweckmäßig durch einen im Scheitel angeordneten Längsträger 20
aufgenommen werden, der diese Kräfte unmittelbar auf die Ankerw erke (Binder) überträgt.
Wenn nun die Gewölbeform des Daches nicht erwünscht ist, kann man anf eDachfirst
Aufsattelungen 9 vorsehen, die-zur Erzielung einer geraden Dachoberfläche dienen
und von diesem Längsträger 2o getragen werden.
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In den Fig. 5 und 6 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei
welcher die Bogenträger als durchlaufende starre Träger ausgebildet und an ihrem
Scheitel mit einem längsverlaufenden starren Fachwerkträger io verbunden sind, der
dieselben Funktionen wie die Sprengwerke erfüllt, nämlich die, bei ungleicher Belastung
den auftretenden einseitigen Schub auf die Ankerpunkte, das sind bei kurzen Hallen
die Giebelwände und beilangen Hallen außerdem die dazwischen angeordneten Binder,
zu übertragen.
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Solche Gitterträger kann man natürlich in derselben Weise und zu demselben
Zweck wie die Sprengwerke an den Auflagerenden der Bogenträger anordnen.
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Das Material, aus welchem die Bogenträger hergestellt werden, ist
am besten Holz oder Eisen. Bei der Ausführung in Holz werden die Bogenträger aus
einzelnen, aneinanderstoßenden Bohlen oder Brettern hergestellt, die durch Laschen,
.am besten ebenfalls aus Holz mit Holzdübel, miteinander verbunden werden. Der Anzug
an den Stoßstellen der einzelnen Bohlen ist derart gewählt, daß alle Bohlen gleichartig
ausgebildet sind und so auf :einfache maschinelle Art in großen Mengen hergestellt
bzw. zugeschnitten werden können.
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Die Montage solcher Dachkonstruktionen ist :eine äußerst rasche und
einfache. Die einzelnen Bohlen werden fertig geschnitten an die Baustelle angeliefert
und hier maschinell zu den Bogenträgern gemäß der Erfindung verlascht. Hierauf werden
eine Anzahl solcher Bögen gleichzeitig mit dem Hebezeug aufgezogen, auf der Mauerkante
aufgesetzt und in ihre endgültige Lage verschoben, worauf das. Einsetzen der Horizontalverbände
erfolgt.
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Bei Ausführung der Konstruktion in Eisen bildet man die Bogenträger
vorteilhaft als durchlaufende Profilträger aus oder setzt sie aus Profileisen zusammen,
die an den entsprechend abgeschrägten Stoßstellen :ebenfalls verlascht werden. Auf
einer derart hergestellten Eisenkonstruktion können fertige Betonplatten oder eine
andere feuersichere Dachhaut unmittelbar befestigt werden.
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Bei Ausführung des Daches in Eisenbeton ergibt die Konstruktion gemäß
der vorliegenden Erfindung noch einen besonderen Vorteil. Man braucht nämlich die
Bogenträger nur für die Eigenlast und gegebenenfalls auf Winddruck zu berechnen,
während die fertige Eisenbetonkonstruktion dann sämtliche Beanspruchungen aufnimmt.
Das Einschalen der Konstruktion kann zweckmäßig durch eine an den Bogenträgern aufgehängte
Schalung erfolgen.
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Bei Ausführung eines Eisenbetondaches läßt sich noch weitere Ersparnis
erzielen, wenn man das Dach beispielsweise durch eine stehende oder :eine nur von
den Bindern getragene Hängeschalung vollständig einschalt. In diesem Fall verlegt
man an Stelle der
Bogenträger nur die normale Zugarmierung, da die
Drücke von der Betonhaut aufgenommen werden, während der zur Aufnahme des einseitigen
Schubes dienende Firstträger bzw. die Sprengwerke durch eine sich gegen die Ankerpunkte
abstützende armierte Betonplatte (-träger) ersetzt wird. Eine vollständige Schalung
ist hier deshalb notwendig, weil die Eiseneinlagen ja nicht selbsttragend sind.
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Die Vorteile, die eine solche Dachkonstruktion ergibt, sind nun vielfache.
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Dadurch, daß die Bogenträger nur für gleichmäßige Belastung, also
der Drucklinie folgend, berechnet werden müssen, ergibt sich ein großer wirtschaftlicher
Vorteilin der Querschnittsbemessung, weil, wenn die Trägerform etwa parabelförmig
ist und der Drucklinie folgt, überhaupt keine Biegungsbeanspruchungen, sondern nur
Axialkräfte auftreten. Aber auch für eine gebrochene Form der Rahmenträger bleiben
die Biegungsmomente in sehr niedrigen Grenzen und kann nur etwa 1/s bis 1/s der
Biegungsbeanspruchung :eintreten gegenüber der heute üblichen Bauart, bei welcher
die Wirkung der einseitigen Belastungsweise nicht unschädlich gemacht ist. Weiter
wird bei Ausführung der Konstruktion in Holz der Holzpreis verringert, da man infolge
der Verwendung von Bohlen mehr Rohholz verwerten kann als bei der alten Bauweise,
bei der das Vierkantholz (Tram, Binder) meist aus dem Vollen geschnitten werden
muß. Auch gestattet das geringere Gewicht des Bogenträgers infolge der einfachen
Montage eine bedeutende Abkürzung der Bauzeit und Ersparnis an Löhnen, abgesehen
davon, daß bis zur Fertigstellung der Bogenträger nur billige Hilfskräfte notwendig
sind.
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Bei den im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen werden im
Eisenbetonbau, ebenso wie bei Holz- oder Eisenausführung, die in großen Abständen
angeordneten Binder q., welche die Ableitung der bei einseitiger Dachbelastung entstehenden
Überdrücke in Dreiecksform besorgen, also als Stabwerke in der Verbindung von Kämpfer
und Scheitel, hergestellt. Diese Ausführung ist technisch möglich, aber noch etwas
umständlich. In Fig.7 ist dagegen eine Ausführung dargestellt, nach welcher diese
Binder q. als Beton-bzw. Eisenbetonbogen ausgebildet werdenkönnen, die über ihre
ganze Länge mit der Betonbogendachplatte 21 verbunden sind. Dadurch ergibt sich
eine Einspannungswirkung für die Bogendachplatte, welche statisch sehr günstig ist
und eine einfache, für den Eisenbetonbau geläufige Herstellungsweise gestattet.
Die Betondachplatte hat vermöge ihres homogenen Querschnitts und ihrer durchgehenden
Armierung eine bedeutende Steifigkeit, so daß sie die ihr gemäß der Erfindung zugewiesene
Horizontalverbandwirkung auch tatsächlich besitzt, insbesondere dann, wenn die Platte
kreuzweise armiert und beispielsweise nach dem Torkretverfahren hergestellt wird.
Bei großen Spannweiten wird jedoch die glatte Platte allein diese Verbandswirkung
nicht hinreichend sichern. In diesen Fällen ordnet man im Scheitel eine längslaufende
Rippenverstärkung 22 an, die die Torsions- und Biegungsmomente aufnimmt (Fug. i
i). Bei Dächern kleiner Spannweite und Länge können die Binder sowie besondere Längsrippenverstärkungen
entfallen, wenn die Bogendachplatte ummittelbar mit den Giebelwänden starr verbunden
wird. Sofern Öffnungen 23 im Dach für Oberlichte, Dachreiter usw. auszusparen sind,
werden auch die die Öffnungen umgrenzenden Zargen ? 4. für Torsions- und Biegungsmomente
dimensioniert und armiert, .so daß die Vorteile der Bauart auch für Dächer mit den
verschiedensten Oberlicht- und Dachreiteranordnungen zur Ausnutzung gelangen können
(Fug. I2).
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Bei großen Spannweiten ist es zweckmäßig, um eine bestimmte geringste
Bogendachplattenstärke beizubehalten, auch zwischen Kämpfer und ' Scheitel Rippenverstärkungen
vorzunehmen.
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Vorteilhaft kann auch die Dachplatte z 1 durch Rippen 25 quer zur
Längsachse des Daches in geringen Abständen, gegebenenfalls auch noch durch Längsrippen
26, verstärkt werden, während die Dachplatte die Verbandswirkung besorgt, sonst
aber nur die Tragwirkung zwischen den Rippen zu Übernehmen hat.
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Durch diese Anordnungen ist es möglich, mit einer Betonbogendachplatte
von etwa 3 bis ¢ cm Stärke bei Binderdistanzen von 5 bis io m und ohne besondere
Pfetten oder Unterzüge wie beim normalen Betondachbau die breitesten Räume zu überspannen.
Das Eigengewicht der Platte beträgt etwa iookg per Quadratmeter, während beiden
normalen Betondächern die Dachhaut zwischen dein Bindern einschließlich der notwendigen
Unterzüge 3oo kg und mehr per Quadratmeter wiegt. Nachdem die Dachkonstruktion zur
Aufnahme von Drücken, Wind und Schnee von i oo kg/qm berechnet sein muß, ist das
Mißverhältnis bei den normalen Betondachausführungen ersichtlich, da das Eigengewicht
der Konstruktion dreimal soviel wiegt ---?rie der aufzunehmende Druck. Bei der b°eschriebene:n-Konstruktion
ergibt sich infolge des geringen Gewichtes durch eine geringere Belastung des Unterbaues
eine geringere Bemessung der Armierung, der den Bogenschub aufnehmenden Spannstangen
u. dgl.
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Da Pfetten, Unterzüge usw. wegfallen, ergibt sich weiter eine große
Ersparnis an
Arbeitslöhnen und Material und bedeutende Vereinfachung
in Rüstung und Schalung, welch letztere besonders einfach herzustellen ist. Auch
der heute sehr bedeutende Abfall und Verlust bei der Einschalung entfällt hier.
Die Bauzeit wird wesentlich abgekürzt. Ein nicht zu unterschätzender Vorteil ergibt
sich auch bezüglich Rissebildung. Die auf große Flächen durchgehende, gleichmäßig
starke Bogenplatte kann ungehindert und viel besser der Erwärmung und Abkühlung
folgen als das Dach der normalen Betonausführung, wo die schwachen Platten auf kurze
Entfernungen mit starken Betonbalken verbunden sind, so daß die ungleiche Materialanhäufung
zur Rissebildung führt.
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Fig. 13 zeigt die Anwendung der Erfindung auf Brücken mit obenliegender
Fahrbahn bzw. flache Dächer mit untenliegender Tragkonstruktion. Die zur Ableitung
der einseitigen Schubwirkung dienenden Binder 4 besitzen die Form vors Stäben oder
Platten, welche vom Scheitel io nach seitlichen festen Wäderlagem 26 führen, die
oberhalb der Auflager der Bogenträger i liegen. Diese Anordnung kann u. a. besondere
Bedeutung für den Betonbrückenbau haben, bei welchem der Konstrukteur durch das
große Eigengewicht hinsichtlich der maximalen Spannweite beschränkt ist. Die Anordnung
des Horizontalverbandes im Scheitel gestattet die Dimensionierung der Bogenträger
für ungefähr die halbe Spannweite, wobei der bei :einseitiger Belastung des Tragwerks
entstehende Schub durch die Binderstäbe 4 bzw. die Fahrbahn aufgenommen wird. Es
ist also eine Verringerung der Querschnitte (ungefähr 1/4 der normalen Profile)
und :eine Herabsetzung des Eigengewichts möglich und die Möglichkeit gegeben, viel
größere Spannweiten auszuführen als bisher.
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Es ist auch möglich, die vorstehend beschriebene Eisenbetonbauweise
,auf Holzdächex zu übertragen, wenn der Dachschalung die statische Funktion zugewiesen
wird, die die Eisenbetonbogenplatte erfüllt (Fig. 14 bis 16). Die gebogenen, quer-
zur Längsachse des Daches laufenden Bretter 27 :erhalten an den Stoßstellen 28 und
gegebenenfalls auch dazwischen Verstärkungen, durch längslaufende Bohlen 29 und
werden mit diesen vernagelt oder verschraubt. Letztere haben nun :eine ähnliche
Funktion wie die Verstärkungsrippen 25 bei Eisenbetonausführung,derart, daß unter
Ausnutzung der Festigkeit der Holzschalung ohne besondere Pfetten und Sparren das.
Auslangen gefunden werden kann, wobei !auch die Binder in großen Entfernungen angeordnet
werden können. Während in den ierstbeschrieben:en Ausführungsformen Horizontalverbände
und Binder verwendet werden und die Dachhaut nur als Verkleidung und Abdeckung dient,
hat nun die Schalung die statische Funktion der Bogenträger und Horizontalverbände
zu übernehmen, ähnlich der Eisenbetonplatte. Natürlich können statt .einer Schalungslage
27 ,auch zwei im Abstand angeordnete Schalungslagen verwendet werden, wobei die
Längshölzer 29 bzw. die Verbände dazwischen angeordnet sind.