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Gewölbekonstruktion mit vorgefertigten Bauteilen aus Rüttelbeton Die
Erfindung ermöglicht eine rasche und verhältnismäßig billige Ausführung von weitgespannten
Konstruktionen, wie Hallen, Flugzeughallen, Werkstätten u. dgl. Sie bezieht sich
auf eine Anzahl von Vervollkommnungen an Gewölbekonstruktionen, die sich am vorteilhaftesten
auswirken, wenn sie gleichzeitig in demselben Bauwerk zur Anwendung gelangen, die
aber auch einzeln verwendet werden können.
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Eine Neuerung nach der Erfindung besteht darin, daß die gegebenenfalls
weitgespannten und daher großflächig entwickelten Hauptbögen, die als Gelenkbögen
ausgeführt sein können, aus einzelnen aus Rüttelbeton vorgefertigten, durchbrochenen
Ge-\völbesteinen von solcher Größe und solchem Gewicht zusammengestellt sind, daß
sie leicht, vorzugsweise durch zwei Arbeiter, gehandhabt werden können. Diese Gewölbesteine
lassen sich aneinanderfügen und werden entweder durch metallische Glieder, wie Bolzen
oder Stifte, oder durch Verbindungsstücke aus Rüttelbeton zusammengehalten, die
sie sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung derart gegenseitig befestigen,
daß sie bei ungewöhnlichen Belastungen, z. B. durch Wind, Schneelasten o. dgl.,
zusammenwirken und dadurch unter Gewährleistung einer völligen Stabilität den Beanspruchungen
durch diese Belastungen standhalten können.
Die Gewölbesteine sind
trapezähnlich gestaltet oder, besitzen je nach dem Wölbungsprofil des Bogens hohe
und niedrige Ränder. Sie weisen einen oder mehrere eingebaute aufrechte Stege und
Querstege, diagonal verlaufende Stege u. dgl. auf, die je nach der Spantiweite für
jeden Bogen zahlenmäßig verschieden sein können. Sie können vollständig aus Beton,
gegebenenfalls aus armiertem Beton hergestellt oder mit Leisten oder Futter aus
Holz ausgerüstet sein, die dazu beitragen, die Spannungs- und Druckkräfte aufzunehmen,
oder um die Anbringung von Verkleidungen und Decken aus Holz oder jedem anderen
Material zu erleichtern und um die Kanten der -Gewölbesteine beim Transport und
bei der späteren Montage zu schützen.
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Bei einer Ausführungsform, und dies ist ein bevorzugtes Merkmal einer
Konstruktion nach der Erfindung, ist jedes Verbindungsstück mit jedem der zwei Gewölbesteine,
zwischen denen es liegt, durch einen Kreuzverband verbunden. Dabei wird ein Teil
des Kreuzverbandes durch teilweises Eingreifen des Verbindungsstücks in eine in
Querrichtung verlaufende Nut der Stoßfläche des Gewölbesteins in eine zur vorigen
senkrecht verlaufende Nut der Stoßfläche dieses Verbindungsstücks gebildet. Die
Gewölbesteine sind auf diese Art sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung
gegenseitig unbeweglich befestigt und lassen sich leicht wieder ausbauen.
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Eine weitere Neuerung nach der Erfindung besteht darin, daß die Fundierungen,
die die Bogenschübe aufnehmen und das Bauwerk gegen diese Schubkräfte auf den Baugrund
sichern, aus einem Kastenrahmen gebildet werden, der aus einem Betongerüst, vorzugsweise
aus vorgefertigten Teilen aus Rüttelbeton, wie Pfosten, Querbalken, Bohlen, Platten,
Verspannungen, Bogenstützen u. dgl., besteht, die durch Nuten, Zapfen, Vertiefungen,
Bolzen, Stifte usw. zusammengehalten werden. Dieser Kastenrahmen ist mit Erdreich
oder Magerbeton, unabhängig von dem umgebenden Erdreich, von solcher Größe und solchem
Gewicht gefüllt, daß mit dem Bogenschub eine Resultierende entsteht, die bis in
das Innere des mittleren Drittels der Grundflächenbreite dieses Kastens verläuft,
wodurch die Festigkeit des Bauwerks gesichert wird. Der Block kann z. B. aus festgestampftem
Schutt, aus ]Mager-. beton oder aus einem Gemisch von Ton mit Kalkpulver oder aus
anderem Material bestehen.
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Für dieses vorgefertigte Gerüst wird viel weniger Beton benötigt als
bei den sonst üblichen an der Arbeitsstelle in Verschalungen hergestellten Fundierungen
aus Guß- oder Stampfbeton. Die Teile dieser Fundierung, die in Formen durch Rütteln
aus Beton mit normalem Zementgehalt hergestellt werden, besitzen eine durch das
Rütteln erhöhte Festigkeit, sie sind von geringem Umfang und Gewicht und daher leicht,
handlich und transportabel. Handhabung, Zusammenfügung und Zusammenbau mit Bolzen
und Stiften erfolgen einfach und schnell.
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Die gleichzeitige Anwendung beider Neuerungen nach der Erfindung gestattet
bei gleichzeitiger Verwendung vorgefertigter Betonbauteile für die Verspannungen
und die Decke die Herstellung eines Betongewölbebaues, der in seiner Gesamtheit,
in seinen Bögen, Verspannungen, Fundierungen und seiner Decke aus zusammengebauten
Betonfertigteilen besteht, die durch Bolzen oder Stifte oder durch hierfür hergestellte
Betonstücke aneinander befestigt werden, wobei das Gießen des Betons an der Baustelle
in Wegfall kommt.
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Die Bauteile werden aus Zeinenibeton in metallischen Formen im Rüttelverfahren
auf Rütteltischen hergestellt und nach dein Rütteln sofort der Form entnommen. Auf
Grund dieser Herstellungsart, die dem Beton eine hole Festigkeit verleiht, können
die Bauteile kleiner ausgeführt werden und daher auch leicht genug sein, uin leicht
und einfach gehandhabt und eingesetzt werden zu können. Sie können mit Eiseneinlagen
bewehrt oder außen mit Holzleisten versehen sein, die leim lZiitteln der Betonteile
aufgenagelt Nverden und deren Zahl und Stärke sich nach der erforderlichen Festigkeit
richtet.
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Bei einer Ausführungsform sind die Verspannungen waagerecht gelagert
und haben einen U-förmigen Querschnitt. Sie decken die Verbindungsstücke zwischen
den Gewölbesteinen ab, an denen sie durch einen bei der Formung ausgegossenen Ansatz
aus Beton und zwei Stifte befestigt sind.
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Bei einer abgeänderten Ausführungsform verlaufen die Verspannungen
diagonal und weisen an jedem Ende einen Zapfen auf, der in eine an den Gewölbesteinkanten
befindliche :1usiiehmung eingreift und durch einen Querstift befestigt wird, während
die den Zapfen tragende Fläche ein Widerlager für den Gewölbestein bildet.
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Die Deckplatten aus Rüttelbeton sind an ihren Oberflächen mit einem
hohen Zementzusatz versehen, um sie dadurch regenfest zu machen. Sie tragen entweder
Betonrippen, die leichte, gegen Schnee, Wind und etwaige Betriebsbelastungen widerstandsfähige
Armierungen enthalten, oder sie sind mit sichtbaren Stegen oder Bekleidungen aus
Holz ausgestattet, die nach den obigen Angaben beim Rütteln mit dem Beton fest verbunden
werden.
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Diese Holzteile dienen hierbei als Ersatz für Eiseneinlagen zur Spannungsbewehrung.
Die Deckplatten sind leicht und können großflächig sein, um die Zwischenräume zwischen
den Hauptbögen abzudecken. Zur Erzielung einer höheren Abdeckungsdichtigkeit erhalten
die Platten auf ihrer freien Oberseite nach dem Auflegen einen asphaltartigen Überzug.
Sie liegen mit ihren Enden auf den bereits erwähnten Bögen aus Gewölbesteinen auf
und sind mit diesen Bögen entweder durch einen dünnen Überzug aus Magermörtel, wenn
sie vollständig aus Beton bestehen, oder durch Stifte, welche die hölzernen Armierungsleisten
mit den Gewölbesteinen verbinden, und durch einen abdichtend wirkenden Überzug aus
Asphaltmastix o. dgl. fest verbunden.
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Die so angebrachten Deckplatten halten gleichzeitig die Bögen bei
der Montage in richtiger Ausrichtung und erhöhen die Festigkeit der Querver-
Spannungen
gegen Biegungsbeanspruchungen, die bei wettgespannten Bögen durch Querdrücke auftreten.
Die Längsränder dieser Platten sind mit Deckfalzen und einer Nut versehen, die mit
einer Abdichtung aus Asphaltmastix o. dgl. ausgefüllt wird.
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In der Achsrichtung des Bauwerkes sind die am First liegenden Platten
durch keilförmige Fütterungen auf den Gelenkschlußsteinen leicht erhöht und können
dadurch einen vorgefertigten Firstteil aus Rüttelbeton tragen, dessen beide Seitenfugen
mit Asphaltmastix o. dgl. abgedichtet sind.
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Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit der
Errichtung von verhältnismäßig leichten, abgedeckten, dichten und praktisch unbegrenzt
haltbaren Bauten bedeutenden Umfanges aus Hartmaterial, die in allen Größen und
Spaittiweiten von beispielsweise 20 bis 5o in und darüber und in beliebiger Länge
ausgeführt werden können und lediglich voni Abstand der Bögen untereinander abhängt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man zur Herstellung der verschiedenen jeweils
vereinheitlichten Bauteile nur vier oder fünf Formen für die Fundierungsbauteile
benötigt. Somit können alle Bauteile bei geringsten Gestehungskosten in technischer
Serienfertigung hergestellt werden. Ferner sind die gänzlich aus vorgefertigten
Bauteilen erstellten Bauwerke vollständig zerlegbar, denn die Gewölbesteine liegen
ohne Bindemittelzwischenschicht nebeneinander, und die Verbindungen der Deckplatten
finit den Gewölbesteinen sowie die Asplialtmastixverl:ittungen sind ohne Beschädigung
der Bauteile leicht entfernbar. Die ausgebauten Bauteile sind leicht zu befördern,
so daß sich die Wiedererrichtung des Bauwerks an einem anderen Ort mit den gleichen
Bauteilen leicht und bequem durchführen läßt.
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Im ganzen erzielt man bei Errichtung von Bauten nach der Erfindung
eine Kostenersparnis bis zu 5o °/o im Vergleich zu einer entsprechenden Konstiuktion
aus _NIetallgeriisten oller aus armiertem Beton, der an der Baustelle in Verschalungen
verarbeitet wird.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Gewölbekonstruktion
nach der Erfindung. Abb. i ist ein senkrechter Teilquerschnitt des Bauwerkes, der
einen der Hauptbögen mit seiner Unterteilung in Gewölbesteine und das schematische
Gerüst der Fundierungen zeigt; Abb. 2 ist eine Teilansicht nach Abt). i und zeigt
einen Querschnitt durch das Fundierungsgerüst und den am Bogenfuß liegenden gelenkbildenden
Gewölbestein in größerem Maßstab; Abb.3 ist eine Teilansicht des Fundierungsgerüstes
im Grundriß ; Abt). 4 zeigt die beiden gelenkbildenden Gewölbesteine im Scheitel
jedes Bogens; Abb. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V von Abb.2 und zeigt die
Randleisten der Gewölbesteine; Abb. 6 zeigt ein Verbindungsstrick zwischen zwei
Gewölbesteinen in der Vorderansicht, in der Seitenansicht und im Grundriß;
Abb. j zeigt eine Ansicht eines Endstückes und |
zwei Ouerschnitte nach den Linien A-A und B-B |
einer horizontalen Verspannung, die an Verbin- |
dungsstücken nach Abb. 6 angebracht ist; |
Abb. 8 zeigt eine Bogengelenkachse im Aufriß |
und im Querschnitt; |
Abb.9 ist ein Teillängsschnitt des Bauwerkes |
und zeigt die Bögen und ihre oberen Windrispen |
sowie (las Gerüst des Fundierungsblocks; |
Abb. i0 bis 12 zeigen zwei Arten von Wind- |
rispen, die Verbindungsstücke und die Deckplatten |
zwischen den Bögen in vergrößertem Maßstab, wo- |
bei die Verbindungen durch die Schnitte nach den |
Linien \1-\I und \II-\11 von Abb. io dargestellt |
sind; |
Abb. 13 ist ein Längsschnitt durch die Deckplat- |
ten einet- Mischkonstruktion aus Holz und Beton: |
Abb. 14 ist ein Querschnitt durch die Deckplatten |
nach Linie XIV-XIV in Abb. io. |
Bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel be- |
steht das Bauwerk aus einer beliebigen Anzahl von |
Bögen, die je aus Betongewölbesteinen i gebildet |
sind. Diese Steine könnest aus Beton oder Eisen- |
beton besteben. Zur Erzielung eines geringen Ge- |
wichts sind sie finit Ausnehmutigen versehen und |
weisen Abmessungen auf, die ihre Handhabung und |
ihren Einbau durch zwei Arbeiter gestatten. Im |
Umriß sind diese Gewölbesteine trapezartig ge- |
staltet und untereinander gleich, mit Ausnahme der |
Schlußsteine i°, die als Gelenksteine ausgebildet |
sind. :ebb. i zeigt zwei Ausführungsformen solcher |
zellenförmig ausgeführten Gewölbesteine, und zwar |
die einen mit Innenstegen in doppelten Diagonalen |
und die anderen mit senkrechten und waagerechten |
Innenstegen. Die Gewölbesteine i" weisen in ihren |
äußeren Stoßflächen, die übrigen Gewölbesteine i |
an ihren gegenüberliegenden Stoßflächen je eine von |
zwei quer verlaufenden Nuten auf, in welche ein |
Betonverbindungsstück 3 eingreift. Dieses Verbin- |
dungsstück ist an seinen beiden gegenüberliegenden |
Flächen mit radial verlaufenden Nuten .4 versehen, |
deren Länge der Gewölbesteindicke zwischen den |
Stirnwänden entspricht, so daß sich dieses Ver- |
bindungsstück 3 in jeder der Gewölbesteine ein- |
fügt, zwischen denen es liegt, und sie dadurch so- |
wohl in der Längs- als auch in der Querrichtung |
aneinander befestigt (Abb.6). Die Schlußsteine |
und die Steine i° am Bogenanfang (Abb. 2 und 4) |
sind gleich und tragen auf einer Fläche eine halb- |
zylindrische, quer liegende Ausnehmung 7 für die |
Gelenkachse 8, die an ihren Enden mit zur Umfas- |
sung der Gewölbesteine dienenden Wangen 9 ver- |
sehen ist (Abb. 8). Diese Achse 8 besteht aus |
poliertem, bewehrtem Rüttelbeton und besitzt eine |
axiale Durchbohrung io für den Durchlaß einer |
Querverspannung. |
Die Verspannung der Bögen ist durch vorgefer- |
tigte Betonteile 12 (Abb. 7) mit leichter Beweh- |
rung 13 gegen etwaige Zugbeanspruchungen ge- |
sichert. Die Teile 12 haben U-förmigen Quer- |
schnitt mit Flanschen, die an den Enden der Teile |
höher sind als in der Mitte, und tragen an jedem |
Ende einen Ansatz 14. |
Die die gegenseitige Verbindung der Gewölbesteine herstellenden
Verbindungsstücke 3 tragen auf jeder Stirnfläche (Abb.6) vorspringende Stege 15,
die von den Enden der Verspannungsteile 12 von oben nach unten abgedeckt werden,
wobei der Ansatz 14 in eine Vertiefung 16 der Oberfläche der Stege 15 eingreift
und dadurch die Übertragung der Längsbeanspruchungen gewährleistet. Ein Stift 17,
der in Löcher 18, i9 der Teile 3 und 12 eingezogen ist, hält diese Teile fest in
ihrer Lage.
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Bei einer anderen, auf der linken Seite von Abb. io gezeigter) Ausführung
sind die Verspannungsstücke 1211 diagonal angeordnet und an ihrem Kreuzungspunkt
durch einen Stift 2o zu einem Andreaskreuz verbunden (Abb. i i). Die Enden dieser
Teile i2a tragen Ansätze von geringerer Stärke (Abb. 12), die an der Stelle der
Teile 3 in die schrägen Quernuten an den Stoßflächen der Gewölbesteine eingreifen,
wo sie durch in die Zapfen und Gewölbesteinlöcher eingesetzte Stifte 17a befestigt
werden. Der an der Übergangsstelle des Ansatzes in dem Verspannungsstück 12a liegende
Absatz bildet ein Widerlager an der Stirnwand des Gewölbesteins (Abb. 12).
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Bei der Ausführung nach Abb. 13 ist die Decke durch an ihrer Unterseite
mit Rippen 22 versehene Platten 21 gebildet. Diese sind aus Beton mit Holzarmierung
vorgefertigt. Die Armierung ist sichtbar und besteht aus Leisten 23, die unterhalb
der Rippen 22 liegen und durch Nägel 24 mit versenkten Köpfen mit dem Beton verbunden
sind, wobei das Einsenken der Nägelköpfe während der Herstellung der Platten erfolgt.
Die Platten liegen mit ihren Querrippen 22, 23 zwischen zwei benachbarten Bögen,
auf denen die überstehenden Enden der Platten ruhen. Sie werden mit Nägeln befestigt,
die durch die Leisten 23 in an den Außenkanten der Gewölbesteine befindlichen Holzleisten
26 eingeschlagen sind. Leisten 26 liegen in Falzen der Gewölbesteine und sind mit
den Steinen durch Nägel 27, deren Köpfe im Beton versenkt sind, verbunden. Durch
die Anbringung der Deckplatten und den erzielten Schutz der Gewölbesteinkanten wird
die Festigkeit des Gesamtverbandes weiter erhöht. Weiterhin kann noch ein Holzfutter
28 unter der Unterfläche jedes Gewölbesteines angebracht werden und gegebenenfalls
zur Befestigung einer Decke dienen. Die Abdichtung über den Bögen erfolgt durch
eine Dichtung 29 aus Asphaltmastix o. dgl., die nach dem Auflegen der Platten zwischen
den Plattenenden angebracht wird. Die Längsränder der Platten sind falzartig ausgebildet
(Abb. 14). Ihre Dichtung erfolgt durch eine zwischen diesen Rändern eingebrachte
Verkittung 31 aus Asphaltmastix o. dgl.
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Bei einer anderen Ausführung nach Abb. 1o wird die Decke durch Platten
21 gebildet, die an ihrer Unterseite mit Rippen z2 versehen sind. Die Platten sind
aus Rüttelbeton vorgefertigt, wobei ihre Rippen mit Stahlarmierungen versehen sind.
Die Platten fügen sich wie die vorbeschriebenen nach Abb. 13 mit ihren Querrippen
22 zwischen die benachbarten Bögen ein, auf denen die überstehenden Plattenränder
aufliegen. Sie «erden durch eine leichte .Schicht aus Magermörtel befestigt, der
bei ihrem Einbau aufgebracht wird, und wirken durch ihr Eigengewicht ebenfalls den
inneren Beanspruchungen entgegen. Die Dichtung oberhalb der Bögen erfolgt ebenfalls
durch eine Verkittung 29 aus Asphaltmastix o. dgl. an der Baustelle.
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Die auf den Schlußsteinen am First liegenden Platten (Abb. 4) sind
durch keilförmige Leisten 32 etwas erhöht. Zwischen ihnen liegt ein vorgefertigtes
Betonfirststück 33, das durch Verkittung 34 aus Asphaltmastix o. dgl. abgedichtet
ist.
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Der Fundierungsblock enthält ein Gerüst 37 (Abb. i). Dieses setzt
sich aus gleichlaufend zur Hauptebene jedes Bogens liegenden senkrechten Rahmen
aus je zwei Aueenpfeilern 38 (Abb. 2 und 3) zusammen, die unten durch angesetzte
Leisten 39 verbunden sind. Die Leisten 39 sind ihrerseits mit durch die Pfeiler
hindurchgehenden Bolzen oder in sonstiger Weise leicht abnehmbar befestjgt, während
die Pfeiler oben durch Vollbalken 40 verbunden sind, die durch Zapfen und Zapfenlöcher
am Kopfende der Pfeiler 38 und in gleicher Weise auf- den Enden der darunter befindlichen
Strebebalen, Kreuze und Entlastungsstege 41 befestigt sind. Die Balken 4o sind auf
ihrer Oberfläche je mit einer Nut versehen, in welcher die Grundfläche einer fest
darauf verbolzten dreieckigen Stütze 42 liegt. Die dem Bogen zugekehrte Fläche dieser
Stütze stützt den Bogen ab und ist zu diesem Zweck mit einer zylindrischen Lagerausnehmung
versehen. In dieser Lagerausnehmung liegt die Gelenkachse 8, deren Wangen 9 die
Stütze 42 seitlich umfassen. Zwischen den mehrteiligen Balken 39 und dem Vollbalken
4o sind Balken, Kreuze und Entlastungsstege 41 angebracht, die oben durch Zapfen
und Zapfenlöcher und unten zwischen den Leisten 39 befestigt sind. Dieses Gerüst
enthält ferner eine z. B. durch eine Winkelschiene 46 gebildete Verspannung, die
zwischen den dreieckigen Stützen 42 liegt und an diesen durch Bolzen befestigt ist.
Betonstäbe 47 (Abb. 9), die mit abgesetzten Enden in die Löcher 1o der Gelenkachsen
8 eingelassen sind, stützen diese letzteren seitlich ab. In der senkrechten Ebene
der äußeren Längswände gelegene Balken 48 mit rechtwinkligen Endblättern sind an
der Ober- und Unterseite der Pfeiler 38 angebracht und mit diesen durch Bolzen verbunden,
um ihren Abstand zu sichern. Das Gerüst 37 wird durch Bretter 49 vervollständigt,
die von einem Gerüst zum Nachbargerüst laufen und sowohl waagerecht auf den Balken
39 wie auch in senkrechter Ebene an der Innenfläche der äußeren Pfeiler 38 liegen.
Auf diese Weise entsteht ein Grundgerüst, das mit einem beliebigen Mittel ausgefüllt
wird.
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Alle Teile dieses Gerüstes bestehen aus Beton, gegebenenfalls aus
armiertem Beton; sie sind nach bekannten Rüttel- und Schnellentformungsverfahren
vorgefertigt.
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Ein so geschaffenes Bauwerk nach der Erfindung, das sowohl in seiner
Länge als auch in seiner Spannweite beträchtliche Ausmaße erreichen kann, benötigt
zu
seiner Errichtung nur eine geringe Anzahl von unterschiedlichen Fertigbauteilen,
die überdies größtenteils auch für entsprechende Bauwerke anderer Abmessungen verwendbar
sind.