DE19513542A1 - Großflächige Überbauung mit Riesenfertigteilen - Google Patents

Description

Das Überbauen bereits genutzter Flächen ist sinnvoll, da Flächen geschont, Wege gespart, und bereits verbrauchte Flächen durch Begrünung saniert werden können. Bemühungen in dieser Richtung (z. B. Projekt "Metastadt" bzw. theoretische Untersuchungen) scheiterten jedoch u. a. an bauphysikalischen Unzulänglichkeiten, hohen Kosten und mangelnder Akzeptanz. Die vorliegende Erfindung beseitigt die technisch-wirtschaftlichen Probleme und soll damit einen Beitrag zur Verbesserung der Akzeptanz für diese ökologisch notwendige Bauweise liefern.

In der Schrift P 4311 692.2 wird u. a. ein Verfahren beschrieben, bei dem zunächst eine Ebene aus Trägern und dazwischen gelegten Platten geschaffen wird. Auf dieser Ebene werden in bekannter Weise Betonteile liegend gefertigt, aufgerichtet und mit dem Träger verbunden.

Ein an sich bekannter Manipulator erlaubt es, sehr große (z. B. 1000 m²) Teile aufzurichten.

Im folgenden werden Varianten beschrieben, die auf geringes Gewicht und höchstmögliche Sicherheit gegen Ausfall von tragenden Stützen abzielen. Zugleich werden Einzelteile auf ca. 200 m² Größe die von einem einzelnen Manipulator gehoben werden können - im Folgenden als Riesenfertigteil bezeichnet - beschränkt.

Die Überbauung von Bahnhöfen stellt die höchsten Sicherheitsanforderungen:

Die tragenden Stützen müssen einen Horizontalstoß von 2000 kN vertragen. Bei Stützenausfall muß die Last von Nachbarstützen aufgenommen werden können, die quer zur Gleisrichtung liegen: in Gleisrichtung müssen ganze Stützenreihen ausfallen dürfen. Weiterhin muß es möglich sein, die Stützen nachträglich beliebig zu verschieben. Eine betriebliche Forderung ist, daß beim Bau nur ein Bahnsteig und auch dieser für möglichst kurze Zeit zu sperren ist.

Bauphysikalisch reicht bei starker Wärmedämmung und Sonnenschutzmaßnahmen eine wirksame Masse von ca. 250 kg/m² aus um die optimale Zeitkonstante von zwei Tagen zu erreichen.

Im folgenden wird eine preiswerte und technisch leicht realisierbare Bauweise beschrieben, die Anforderungen erfüllt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt quer zu den Bahnsteigen 1. Die Überbauung besteht aus Balken 2.

Sie liegen unter Zwischenschaltung von nicht gezeigten weichen Auflagern auf Stützen 3, die vorzugsweise jeweils in Bahnsteigmitte stehen.

Die weichen Auflager dienen hauptsächlich dem Ausgleich der Auflagerkräfte bei ungleicher Stützensenkung. Darüberhinaus kann ihre horizontale Nachgiebigkeit Temperaturdehnungen ausgleichen. Dies kann durch Rollenlagerung unterstützt werden.

Die Stützen 3 haben vorzugsweise Tiefgrundungen. Sie sind mit dem Balken so schwach verbunden, daß bei einer gewaltsamen Zerstörung der Stütze der Balken nicht mitgerissen wird.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch mehrere Balken 2. Die Zwischenräume werden durch eingehängte Bauten 19 überbrückt. Der Balken 2 kann durch Schnitte 4 unterbrochen sein, die vorzugsweise Querkräfte weich übertragen können.

Durchführung

Fig. 4 zeigt zwei benachbarte Bahnsteige 1, 1a auf denen die Stützenreihen 3, 3a stehen.

Auf die Stützenreihe werden Träger 6 aufgelegt. (z. B. I-PB 500; 17 m Länge; 32 kN).

Auf diese Träger 6 werden weitere Träger 7 (z. B. I600 oder IPb500) aufgelegt und gegen Umstürzen gesichert.

Die Träger 6 werden durch Zusatzstützen 9 zwischen den Gleisen und/oder auf den Bahnsteigkanten abgestützt. Lösbare Verbindungen zwischen den Trägern 6 und 7 können die Durchbiegung bei den folgenden Arbeiten vermindern.

Der Bahnbetrieb kann in leicht eingeschränkter Form wieder aufgenommen werden.

An zwei aufeinanderfolgenden Stützen werden mit Hilfe von zwei nicht gezeigten Minikranen, die sich gegenseitig transportieren können. Gestelle 37 befestigt, die durch bewegliche Gestelle 38 verlängert werden.

Ein Hebezeug 22 rollt auf diesen Gestellen. Es entlädt einen Materialtransporter 39, indem es Fertigteile auf einen Stapel 40 bringt. Zunächst handelt es sich dabei um Deckenfertigteile 8, vorzugsweise Spannbetonhohldielen. (z. B. "Variax" V4/400 Gewicht bei 13 m Länge 69 kN).

Das Hebezeug 22 besteht aus einem Balken, an dessen Enden sich jeweils zwei Ruder befinden die quer zum Balken rollen können. Die Querbewegung wird durch Antrieb der Räder erzeugt. Neben den Rädern sind zwei Hebezeuge (z. B. Greifzüge) angebracht, die unabhängig voneinander gesteuert werden können. Das Entladen kann ohne Betriebsstörung während einer Pause geschehen. Man kann an mehreren Feldern der Stützenreihe gleichzeitig arbeiten.

Das Hebezeug 22 wird nun auf die Träger 7 gehoben und die Deckenteile 8 angehoben und in die Träger 6 eingefahren. Auf jedem zweiten Feld werden aussteifende Verstärkungen 18 (Beton. z. B. 1 m hoch, 22 cm dick) aufgelegt und auf einer Seite mit dem Träger 7 verbunden. (Fig. 6)
Gem. Fig. 3 werden zwei benachbarte Träger 6a, 6b durch in die Fugen hineinreichende Bewehrungen 10, die mit den Trägern fest verbunden sind mit den dazwischenliegenden Hohldielen zu einer Scheibe 14 verbunden.

Beim nächsten Feld, also zwischen Trägern 6b und 6c werden an den Stegen weiche Schichten 11 und auf den unteren Flanschen Gleitmittel 12 angebracht. Die Verbindung zu einer Scheibe 15 geschieht hier durch Ringanker 13 und Schlaufen 16.

Um ein Wandern der Scheiben 15 zu verhindern, werden mindestens an den Enden der Träger Platten 17 in die Träger eingeschweißt.

Der Balken 2 setzt sich aus zwei Trägern 2a, 2b zusammen, deren Stege aus aneinandergereihten Riesenfertigteilen (hier z. B. 220 m²) bestehen, die vor Ort gegossen und aufgerichtet werden. Da es sich um Brandwände handelt, sind sie incl. Putz 17 cm dick und benötigen zur Aussteifung sowie gegen Knicken und Beulen vertikale und horizontale Verstarkungen, die aus Wärmeschutzgründen nach innen zeigen sollten.

Ein Teil 24 (Fig. 6) hat daher neben den Teilen 18 weitere nach oben weisende Verstärkungen, während das nächste Teil 25 nach unten weisende Verstärkungen haben muß. Dies erreicht man dadurch, daß man Hartschaumplatten 26 auflegt, deren Zwischenräume die Verstärkungen darstellen.

Die Träger 7 werden durch angeschweißte Bewehrungen mit dem Fertigteil verbunden.

Sicherheitsmanipulator

Zum Aufrichten der Riesenfertigteile 24, 25 wird eine Hubkraft von ca. 800 kN benötigt, was bei den örtlichen Verhältnissen nur mit einem andernorts beschriebenen Manipulator 28 möglich ist. (Fig. 5)
Wegen der Größe der Teile muß er gegen Seilausfall sicher sein. Bei Beginn des Hubvorgangs ist die seitliche Stabilität aus geometrischen Gründen gering.

Beide Probleme löst ein Manipulator mit mindestens zwei Seilen 27, 27a (27a gestrichelt angedeutet) bestehend aus Seilelementen, die vom zu hebenden Teil zur Manipulatorspitze laufen, die gem. Fig. 5 geringfügig asymmetrisch angebracht sind, also jeweils auf einer Seite ein Seilelement mehr, als auf der anderen. Durch Steuerung der Antriebe kann man die Stellung des Manipulators in Richtung des Pfeils 114 beeinflussen, während er sich bei Seilausfall schräg stellt.

Ein drittes Seil kann symmetrisch angebracht werden. Um Zwängungen zu vermeiden, muß das dritte Seil ein federndes Element besitzen.

Wenn man Seile 27, 27a und Maß 28 nicht in eine Ebene legt, kann gem. Fig. 5c das dritte Seil 27b so angebracht werden, daß der Manipulator auch in Richtung des Pfeils 114a beeinflußt werden kann. Man erhält so Autorität in jeder Richtung. Zusätzlich kann man an mehr Punkten angreifen.

Der ca. 15 kN schwere Manipulator wird durch die Minikrane bewegt.

Nach ihrer Aufrichtung werden die Riesenfertigteile 24, 25 mit den Trägern 6 zug- und schubfest verschweißt. Die Stützen 9 können entfernt werden.

Das Hebezeug 22 kann auf die nunmehr oben befindlichen Träger 7 (Fig. 4, gestrichelt) aufgesetzt werden und man kann die weiteren Fertigteile in vorbeschriebener Weise montieren.

Stützenverschiebung

Die Verstärkungen 18 können so gestaltet werden, daß unter ihnen jeweils eine Stütze stehen kann. Sollte es nötig werden, eine Stütze zwischen den Verstärkungen anzubringen, kann man den Zwischenraum zwischen den Verstärkungen nachträglich in der Weise ausbetonieren, daß sich die Stützenlast auf die beiden benachbarten Verstärkungen verteilt.

Fertigstellung des Rohbaus

Anhand des Beispiels Fig. 7, das eine Gewerbehalle 41, einen PKW-"Silo" 42 und Wohnbebauung 43 enthält, soll der Fertigbau beschrieben werden.

Zunächst wird eine Zwischendecke 29 auf horizontale Verstärkungen 31, die als Konsole wirken, aufgelegt und Querwände 30 eingebracht, die auch aussteifend wirken.

Die Querwände 30 werden mit den Riesenfertigteilen 24, 25 fest verbunden. Sie sind vorzugsweise zweischalig und wirken für die folgende Geschoßdecke als Träger, da im Wohnbereich die horizontalen Verstärkungen nicht als Konsolen hervortreten sollten. Um Platz für den Zuggurt unter einem Erschließungsgang 44 zu haben, greifen sie zwischen die Spannbetonhohldielen 8a ein.

Die nächsten Geschoßdecken 29a, 29b bestehen aus Fertigteilen, die zwischen den Querwänden 30 gespannt sind. Dabei können die Wände 30, 30a, 30b durch in die Zwischenräume der Deckenfertigteile hineinragende Eisen zu einer Scheibe zusammengefügt werden.

Aus Gewichts- Platz- und Wärmeschutzgründen wird man das Dach 29c vorzugsweise aus Holz gestalten. Die querliegenden Träger 7 benötigen voraussichtlich zwischen den Wänden 30 keine zusätzliche Aussteifung. Ausbildung als Scheibe ist wegen Torsionssteifigkeit sinnvoll.

Alle tragenden Teile des Zwischenbauteils 19 werden verschieblich eingebaut und weich gelagert. Sie trennen die Balken 2 voneinander nicht nur akustisch, sondern auch statisch in der Weise, daß beim Einsturz eines der Balken 2 die benachbarten Balken nicht beeinflußt werden.

Beim vorliegenden Beispiel PKW-"Silo" ist dabei nicht an Geschoßdecken aus Beton gedacht, sondern an Stahlkonstruktionen, die teilweise an Trägern 45 angehängt sind.

Abschluß

Beim letzten Bahnsteig hat man seitlich keinen Platz mehr für Transportfahrzeuge 39. Sie müssen dann unter den Trägern 6 stehen. Hier wird in den Scheiben 14, 15 eine Lücke 36 freigelassen, die zunächst zum Herstellen des Riesenfertigteils mit Schalung geschlossen wird. Zusätzlich benötigen die Träger 6 im unteren Flansch eine Ausnehmung die das Einfädeln der unteren Hohldielen 8 ermöglicht. Später werden die Teile durch diese Lücke hindurch angehoben.

Nach dem Aufrichten eines Riesenfertigteils werden die Träger 6 und 7 mit den Trägern des Nachbarteils verschweißt. Sie bilden die wesentlichen Zug- und Druckgurte des Balkens 2.

Ein schubfester Verguß zwischen den Riesenfertigteilen sorgt für Schubübertragung. Durch nicht gezeigte Verzahnung der Schubbewehrung wird ein monolithischer Balken erzeugt.

Variante 1

Bei dem bisher beschriebenen Verfahren wird die Bodenplatte 15 des Zwischenbauteils 19 zur Herstellung eines Riesenfertigteils 24 benötigt. Dies ist mitunter unerwünscht da man dieses Teil eventuell mit Licht- und Luftschächten versehen will und zudem auch andere Spannweiten wünscht.

Gem. Fig. 9 kann man zwei benachbarte Riesenfertigteile auf der dazwischenliegenden Scheibe 14 herstellen, indem man sie übereinander betoniert. Um das obenliegende Teil 25 aufzurichten, muß der Träger 6a so hoch sein daß er bis zur Oberkante des liegenden Teil 24 reicht.

Fig. 10 zeigt schematisch ein Zwischenbauteil 19, dessen tragende Teile Fachwerke 50 sind.

Die Tragweite kann den Bedürfnissen angepaßt werden. Über den Bahnsteigen läßt man Lichtschächte frei, die nur im Bereich der wegen der Querkraft gegeneinander versetzten Durchfahrten 51 geschlossen werden müssen. Die Fahrbahnen können dünnere Spannbetonhohldielen sein. Falls dies brandschutztechnisch erlaubt ist, kann man weiter Gewicht sparen, wenn man Stahlträger und Holzbeplankung verwendet.

Variante 2

Auch bei der Bodenplatte der Balken 2 kann man beliebige Spannweiten erzielen, wenn man Querwände 54 zuläßt. Gem. Fig. 11 und 12 werden die Träger 6, 6a durch Träger 52 verbunden, in die dünnere Hohldielen 53 eingelegt werden. Später wird der Träger 52 mit der aufgehenden Querwand 54 verschweißt.

Als gestalterische Maßnahme ist es auch möglich, die Riesenfertigteile 24, 25 schräg einzubauen. (Fig. 11)

Variante 3: Parkdecks

Die Tragelemente der Balken 2 bestehen aus den als Ober- und Untergurt wirkenden Trägern 7 und 6 sowie dem dazwischenliegenden Beton. Letzterer hat zusätzlich die Funktion von Wänden bzw. Brandabschnitten.

Bei kleineren Bahnhöfen besteht häufig nur ein Bedarf an Parkplätzen geringer Bauhöhe.

Hier muß sich die Baumaßnahme möglichst unauffällig in die Umgebung einpassen:

Die Bahnsteige sollen weiterhin Tageslicht erhalten und für die Umgebung soll nicht der Eindruck einer massiven Bebauung entstehen.

Das vorbeschriebene Prinzip läßt sich dann gem. Fig. 8 in verkleinerter Form durchführen:

Statt der Balken 2 werden horizontal steife Gitterträger 45 verwendet. Statt der eingehängten Zwischenbauteile 19 werden die Parkdecks eingehängt, die vorzugsweise aus Spannbetonhohldielen (z. B. "Variax" V6/200; Gewicht 2,6 kN/m²) oder (leichter) Stahlträgern mit aufgelegter Fahrbahn bestehen. Die Balken können auch dreieckigen Querschnitt 45a haben. Die Parkdecks sind nur im Bereich von Durchfahrten 47 geschlossen. Die Balken 45 sind unten zur Belichtung der Bahnsteige 1 offen, (abgesehen von Aussteiftingen).

Für den Ausfall einer Stützenreihe ist die Dimensionierung ohne Schwierigkeiten möglich, wenn man diesen Fall mit den für Montagezustände verminderten Sicherheiten sowie für die Verkehrslast nicht DIN 1055, sondern nur die volle Belegung mit PKW ansetzt.

Variante 4. Riesenfertigteile als Stahl-Beton-Fachwerk

Wenn keine Brandwände gefordert sind ist es vorteilhaft, keine geschlossene Betonkonstruktion sondern Diagonalträger 60 zu verwenden. (Fig. 13).

Die Tragelemente 24, 25 bestehen dann gem. Fig. 14 aus Stahlträgern 6, 7, 60, 60a, bei denen wegen des Stützenausfalls jeweils Druck- oder Zugspannungen auftreten können sowie ergänzenden Betonteilen. Ein Balken (2) kann nicht nur die äußeren Tragelemente 24a, 25a sondern auch innere Elemente 24b besitzen. Diese können auf eigenen Stützen 3a stehen. Man kann aber auch Riesenfertigteile 62 quer einbauen, an denen die Tragelemente 24b aufgehängt sind. Die Teile 62 teilen die Balken 2 zugleich in Brandabschnitte. Selbstverständlich kann man auch Diagonalelemente 63 verwenden.

Die Geschoßdecken, die z. B. aus Spannbetonhohldielen 8 bestehen, werden auf Auflager 61 aufgelegt und mit diesen zu einer Scheibe verbunden. Die Auflager 61 sowie senkrechte Aussteifungen 64 werden so mit den Diagonalträgern 60 zusammenbetoniert, daß eine Scheibe entsteht.

Da die Diagonalträger 60 je nachdem, welche Stützenreihe ausfällt, auf Zug oder Druck belastet werden, muß man sie zur Verkürzung der Knicklänge mit den Auflagern 61 bzw. den Geschoßdecken verbinden. Man wird vorzugsweise Breitflanschträger verwenden. Zum Ausgleich des in einer Knickrichtung ungünstigeren Trägheftsmoments werden die senkrechten Steifen so gelegt, daß sie die Knicklänge verkürzen. Der Steg des Trägers muß senkrecht zur Wandebene liegen. (vgl. Fig. 15).

Es bietet sich an, die als Außenwand dienenden Riesenfertigteile mit einer Fassadenwand 70 zu versehen. Gem. Fig. 16 besteht diese aus ca. 2 cm dicken Feldern 71, mit Rippen 72.

Die Felder besitzen eine rostgeschützte Bewehrung und bestehen aus Normalbeton oder duktileren putzähnlichen Substanzen. Die Rippen, die vorzugsweise senkrecht und waagrecht verlaufen, bestehen aus Normalbeton. Hier kann eventuell bei der Bewehrung auf Rostschutz verzichtet werden. Die Karbonatisierung von innen her kann durch Metallfolien 74 verhindert werden. Wegen der Dampfdiffusion darf man in den Feldern keine Folien verwenden.

Gem. Fig. 15 wird die Fassade 70 in der Weise am Riesenfertigteil befestigt, daß die senkrechten Rippen 72 hakenartig um die oberen Träger 7 herumgreifen. Um Wärmebrücken zu vermeiden, werden druckfeste Dämmstoffe (z. B. Schaumglas) eingelegt. An den Kreuzungsstellen der Rippen 72 mit den Auflagern 61 werden rostfreie Drähte 77 eingelegt zur Aufnahme der Windsogkräfte.

Bei der hier beschriebenen Hängefassade können gem. Fig. 17 Kreuzungsstellen 78 der Rippen 72 mit den Diagonalträgern 60 dadurch vermieden werden, daß man hier die Rippen unterbricht und die Rippenenden durch zu den Trägern 60 parallel verlaufende Rippen 72a verbindet. Man vermeidet so Wärmebrücken und kann die Wandstärke vermindern. Hier bietet sich auch an, durch Schaumglasstücke 76a das Gewicht der Fassade aufzunehmen.

Wanddicke und Stärke des Trägers 60 kann man gem. Fig. 17 entkoppeln, indem man die trägerparallelen Rippen 72a hervortreten läßt. Man kann natürlich auch die Träger 60 innen aus der Wandfläche hervortreten lassen.

Die Stärke der Rippen 72 kann das für Tragwände mögliche Mindestmaß besitzen. (z. B. 8 cm).

Gem. Fig. 18 entsteht die Möglichkeit, Deckenträger 79 auf waagrechte Rippen 72a aufzulegen. Dadurch können die Auflager 61 entfallen. Temperaturdehnungen müssen berücksichtigt werden. Eine solche Fassade kann man als selbständige Tragwand verwenden, wenn die senkrechten Rippen nicht hängen, sondern auf einer Unterlage stehen. Der statische Nachweis hat mit Theorie zweiter Ordnung zu erfolgen. Durch Diagonalrippen kann sie auch aussteifend gestaltet werden. Insbesondere wenn der Träger 79 aus Stahl besteht, wird man ihn auf weiche wärmedämmende Lager 80 auflegen, anschrauben und aus Wärmeschutzgründen schräg abschneiden.

Herstellung

Gem. Fig. 15 legt man die Diagonalen 60 und den Träger 7 auf die Bodenplatte 14 und verbindet sie miteinander. Die ca. 10 cm hohen Auflager 61 und senkrechten Steifen 64 sowie Seitenteile 84. die die Höhe der Diagonalen 60 (ca. 20 cm) haben, werden geschalt und betoniert. Die Steifen 64 haben unten Schweißpunkte 83, mit denen sie nach dem Aufrichten mit dem Träger 6 verschweißt werden. Nach dem Ausschalen legt man Hartschaumplatten 85 ein, die die Aufgabe haben, die folgende Hartschaumschicht 86 zu tragen. Beim Aufrichten werden sie entfernt. Die folgende Hartschaumschicht 86 wird aufgelegt und darauf die Hartschaumschicht 73, mit freigelassenen Zwischenräumen für die Rippen 72. Die Fassade kann betoniert werden.

Nach dem Aufrichten kann man die Seitenteile 84 mit den Querfertigteilen 62 so zusammenschrauben, daß ausgesteifte Stützen entstehen.

Später wird die Wand durch eine Mineralfaserdämmung 87, vorzugsweise aus verpackten Dämmkeilen sowie einer herkömmlichen Trockenbauwand mit Dampfsperre fertiggestellt.

Das Riesenfertigteil wiegt ca. 1,5 kN/m2 (ohne Trockenbau), ist incl. Trockenbau ca. 27 cm dick hat Wärmedämmung k < 0, 2 und ist zweischalig mit hoher Schalldämmung.

Variante 5: Überbauung ohne Ausfall von Stützenreihen

Bei in Balkenrichtung großen Stützabständen (ca. 45 m), wie sie z. B. bei der Überbauung von Rangierbahnhöfen vorkommen, kommt der Ausfall ganzer Stützenreihen nicht in Betracht. Hier liegt aber auch kein entsprechender Bedarf vor, da die Züge langsam fahren. Vereinzelte schnell befahrene Gleise können in große Entfernung von den Stützen gestaltet werden.

Der Balken 2 kann gem. Fig. 20 in der Weise unterbrochen werden, daß jeweils Teilstücke auf zwei Stützen 3, 3a stehen. Dazwischen kann man Zwischenbauteile 90 als Gerberträger einhängen. Man erhält hohe Bebauungsdichte und hohe Stützenlasten. Die Riesenfertigteile sind ca. 700 m² groß und 2000 kN schwer. Man benötigt drei Manipulatoren zur Aufrichtung.

Die Lage der zu überbauenden Fläche wird häufig geringere Bebauungsdichte mit einer möglichst leichten und preiswerten Überbauung sinnvoll machen, die darüberhinaus auch eine Beleuchtung der überbauten Fläche mit Tageslicht erlaubt.

Gem. Fig. 21 geschieht dies dadurch, daß man die Teilstücke 91 zu noch kleineren Balkenstücken 97, 97a unterteilt. Zwei benachbarte Stücke 97, 97a verbindet man durch ein leichtes steifes Zwischenbauteil 98, während der Zwischenraum zum nächsten Teil 97b durch Kragelemente 99, 99a überbrückt wird. Die Kragteile 99, 99a werden so verbunden, daß sie die horizontalen Temperaturdehnungen verschieblich aufnehmen, während senkrechte Verschiebungen verhindert werden.

Die Teile 97, 97a, 98, 99a, 99b bilden das Balkenstück 91a. Es wird vorzugsweise in der Weise auf die Stützen 3, 3a aufgelegt, daß das Eigengewicht der einzelnen Teile zuz. Lastanteil des Zwischenbauteils jeweils auf einer Stütz, e nahezu im Gleichgewicht sind. Das leichte Element 98 wird so minimal belastet. Hier kann unter Verkehrslast das Vorzeichen aller Belastungen wechseln. Die Tragkonstruktion ist daher vorzugsweise ein Stahlfachwerk. Bei Ausfall stehen die Stücke 97, 97a nahezu im Gleichgewicht. Ungleichgewichtigkeiten werden durch die Verbindung der Teile 99, 99b ausgeglichen. Sie wird als Sollbruchstelle ausgebildet um unlässige Kraftübertragungen zu vermeiden. Dies kann durch geeignete Wahl des Verbindungspunkts von schrägen druckfesten Aufhängern 101 mit den Unterträgern 6 geschehen. Bei Überlastung verbiegen diese sich und lösen die Verbindung.

Die Balkenstücke 91 können Häuserzeilen sein, die über den Stützen 3 noch einmal unterteilt sind. Es entstehen drei- bis viergeschossige Stadthäuser. Die Geschoßdecken sollen zur Gewichtser­ sparnis aus Holz sein, was eine maximale Spannweite von 5 m sinnvoll macht. Die Riesenfertigteile sind Brandwände, also aus Beton. Da sie höher sind, als die Breite der einzelnen Häuser müssen sie mehrlagig betoniert werden. Beim Aufrichten führt dies zu dem Problem, daß die Unterkante der unteren Riesenfertigteile horizontal verschoben werden muß. In Fig. 22a sind ein oberes bereits aufgerichtetes Teil 24d und ein unteres noch liegendes Teil 24e gezeigt, das in die gestrichelt gezeichnete Position 24f gehoben werden soll. Dies geschieht mit Hilfe von Winden 96, die das Teil während des Aufrichtvorgangs in der Weise verschieben, daß der Manipulator 95 stets annähernd senkrecht steht.

Es bietet sich an, die Zwischenbauteile 98 als Gewerbehallen auszubauen. Die Zwischenteile 99 werden vorzugsweise als Parkplätze verwendet. Vorzugsweise leicht gebaute Terrassen 103 als Ab­ deckungen und Dachschrägen 104 erzeugen den Eindruck einer zweigeschossigen Bauweise. Am Rand werden die Zwischenbauteile 98 zu Auslegern 98r abgewandelt, die auf den Randstützen bzw. der Randwand 3r stehen und zusätzliche Parkplätze enthalten können. Am Boden von Erschließungswegen 102 sowie der Zwischenteile 99 können Glassteine für Beleuchtung der überbauten Fläche sorgen. Nicht gezeigte Öffnungen oder großflächige Gitter vorzugsweise im Mittelbereich der Zwischenteile 99 sor­ gen für Lüftung und Rauchabzug im Brandfall.

Die beschriebene Variante stellt einen Kompromiß aus mittlerer Dichte, mittlerer Bauhöhe und niedrigem Strukturgewicht dar. Die Stützenlast beträgt ca. 3000 kN.

Geringere Bauhöhe bis herab zu einem Geschoß erreicht man, indem man gem. Fig. 23 mög­ lichst leichte Zwischenbauteile 98n baut. Sie sind nicht überdacht und dienen als Parkplätze und Ter­ rassen. Die Zwischenbauteile 99 kann man ganz weglassen und durch Balkone 105 ersetzen, deren Brü­ stungen schalldicht sind und so geneigt, daß reflektierter Schall nach oben gelenkt wird, und die so hoch sind, daß kein direkter Schall auf die Fenster trifft.

Wenn man nebeneinanderstehende Häuser torsionssteif miteinander verbindet, erhält man Sicherheit gegen den Ausfall einzelner Zwischenbauteile 98n.

Das Zwischenbauteil 98n läßt sich optisch weniger auffällig gestalten, wenn man die Gewichte so verteilt, daß der Obergurt immer unter Zug steht. Man benötigt dann zwei Seile 93, deren Winkel man durch Nasen 94 vergrößern kann. Dies hat jedoch zur Folge, daß bei Ausfall des Zwischenbauteils wesentlich höhere Momente von den Nachbarhäusern übernommen werden müssen. Der ständig unter Druckbelastung stehende Untergurt könnte vorzugsweise trogartigen Querschnitt haben und mit leichten Zierbepflanzungen versehen werden.

Bildet man die nebeneinanderliegenden Balkenstücke 97, die jeweils eine Häuserzeile bilden, zu einem torsionssteifen Gesamtelement aus, genügt es, wenn es nur an mindestens einer Stelle in der Waagrechten gehalten wird. Dies könnte durch ein einzelnes Zwischenbauteil 98 geschehen.

Man kann gem. Fig. 24 auch dieses Zwischenbauteil 98 weglassen und durch Ausleger 108 ersetzen, die zugleich die Verkehrserschließung übernehmen. Zum Ausgleich der Temperaturdehnun­ gen ist. z. B. der Ausleger 108r mit dem Element 97k fest verbunden und auf der Stütze 3r verschieblich gelagert usw. Parkplätze können auf den Dächern eingerichtet werden.

Man erhält so die Möglichkeit, die Zwischenräume zwischen den Hauszeilen unbebaut zu lassen und die überbaute Fläche bestmöglich zu belichten und belüften. Wenn man die Zwischenräume aber doch überbauen will, (z. B. für Kinderespielplätze) erhält man die Möglichkeit, ein mehrfach unbe­ stimmtes statisches System zu etablieren, indem man im Bereich der Überbauung 98 den Träger 6 durchlaufen läßt und im Bereich 99 die bereits beschriebene Sollbruchstelle läßt. Wenn man auch noch die Verbindung zum Ausleger 108 als Sollbruchstelle gestaltet erhält man hohe Sicherheit gegen Ausfall beliebiger Elemente.

Die Zwischenräume können eventuell mit auf Lücke verlegten Holzdielen überbaut werden die bei geringem Eigengewicht Belichtung und Belüftung der überbauten Fläche sicherstellen.

Die Ausleger 108, die in Fig. 24 schematisch als Rampen in Stahlkonstruktion gezeichnet sind, können gem. Fig. 25 als Riesenfertigteile 108a ausgebildet sein, die im wesentlichen aus einem Betonbogen 109 gebildet werden. Analog zu Variante 4 besitzt er hängende Träger 64k, die mit dem unteren Träger 6 verschweißt werden. Waagrechte Deckenauflager 61k sowie eine Fassade können analog Fig. 15 eingebaut werden. Um Körperschallübertragung zu vermeiden, können gem. Fig. 26 die Hängeträger 64k weich gelagert sein.

Weiche Auflagerung von Geschoßdecken

Die weiche Auflagerung von Geschoßdecken auf Riesenfertigteile, die zugleich dem Brandschutz und Schallschutz dienen, ist bei Balkendecken (Holz. Stahl) mit Hilfe von Balkenschuhen oder Aussparungen möglich. Die Auflagerung von Betondecken ist weniger elementar, weil zur Verhinderung des Flankenschalls akustische Trennung nötig ist.

Gem. Fig. 27 verwendet man durchlaufende Winkeleisen 110, an denen im Abstand von ca. 1 bis 2 m Vierkantrohre 111 angeschweißt sind. Daran sind Gummibaulager 112, 112a befestigt. Der Rest wird weich eingehüllt. Das Element wird auf die Schalung gelegt und einbetoniert.

Nach dem Aufrichten können vorzugsweise Hohldielen 8 aufgelegt werden. Eingelegte am Winkeleisen 110 angeschweißte Eisen verbinden die Hohldielen zu einer Scheibe.

Durch weich vom Beton getrennte Haken 114 entsteht auch zugfeste Verbindung.

Auf der anderen Seite wird ein Element aus Winkeleisen 110a und Vierkantrohren 111a akustisch getrennt in die Vierkantrohre 111 eingeschoben und die Hohldielen 8a werden aufgelegt.

Stützenausfall

Fig. 22 zeigt einen Schnitt durch eine Stützenreihe. Jeweils zwei benachbarte Riesenfertigteile 24, 24a gehören zu einem Balken 2. Sie sind durch eine Zwischenwand 106 verbunden, die zugleich als Verstärkung und Aussteifung dient. Die Teile 24a und 24b haben nur druckfeste Verbindungen 107. Bei Ausfall einer Stütze eines Balkens, z. B. Stütze 3a kann die Last von den Nachbarstützen übernommen werden. Man kann auch so dimensionieren, daß die Stützen 3a, 3b ausfallen dürfen. Beim Ausfall beider Stützen eines Balkens. z. B. 3, 3a fällt der Balken aus. Er reißt aber keinen benachbarten Balken (z. B. 2b) mit.

Der Einbau von Sollbruchstellen, die die Folgen von Stützenausfällen begrenzen muß im konkreten Fall geplant werden.

Variante 6. Parkplatzüberbauung

Um den zusätzlich benötigten Parkraum zu schaffen, werden zunächst Tiefgaragen 115 gebaut. Wände 116 verteilen die Kraft auf eine Bodenplatte 117. Die Riesenfertigteile 24m, 24n werden in der bereits beschriebenen Weise gefertigt und aufgerichtet. Der Abstand der entstehenden Häuserzeilen kann dadurch variiert werden, daß man sie einmal über die Erschließungsdurchfahrten 118, einmal über die geparkten Fahrzeuge 119 stellt. Vorzugsweise leichte lichtdurchlässige Überbauungen 122 schaffen Kinderspielplätze.

Da Gewichtsprobleme wegen der besseren Gründungsmöglichkeiten keine Rolle spielen, kann man gem. Fig. 34 die Riesenfertigteile 24 als zweischalige Wände gestalten:
Zwei Teile 24p, 24r werden übereinander gefertigt und mit nicht gezeigten herausziehbaren Dübeln verbunden. Unten wird eine Nut 120 freigelassen, in die mindestens zwei hintereinander liegende Schläuche 121 eingelegt werden. Nach dem Aufrichten werden die Schläuche aufgeblasen und drücken die Wände auseinander. Man kann auch andere geeignete Abziehvorrichtungen verwenden. Nicht gezeigte Gleitvorrichtungen erleichtern und definieren den Vorgang.

Variante 7: Überbauung von Hallen

Fig. 29 und Fig. 30 zeigen einen Teil einer ca. 10 m hohen Halle 123 in Schnitt und Grundriß. Das flache Dach wird von Stützen 124 im Abstand von ca. 20 m getragen. Die Innenbereiche des Hallendachs sind für Mobilkrane nicht erreichbar, die größten Einzelteile müssen klein genug sein um von Minikranen bewegt zu werden. Zur Herstellung eines Baukörpers 128 der analog zu Fig. 21 aus zwei Häuserzeilen 97m, 97n und einem Zwischenbauteil 98m besteht, benötigt man vier Stützen 127. Vorzugsweise entstehen sie durch Verstärkung von ohnehin vorhandenen Stützen 124 (einschließlich Fundierung).

Gem. Fig. 31 gießt man Riesenfertigteile 24p aus Gewichtsgründen vorzugsweise als Betonfachwerk. Die Endteile 24r werden analog Fig. 13, 16 vorzugsweise mit mit Fassade 70a hergestellt. An den Stirnseiten gießt man nichttragende Fassadenwände 70b. Unebenheiten des Dachs gleicht man durch leichte Schüttungen (z. B. Perlite) aus. Die Montagebelastungen werden wegen der bei Montage geringeren Sicherheitsanforderungen aufgenommen. Den Manipulator wird man in der Halle abstützen. Wenn das Dach die Belastung nach DIN 1055 (1,5 kN/m² zuz. Fußbodenaufbau) nicht aufnehmen kann, können die Fußböden an den Bauteilen 97, 98 angehängt werden.

Nach Aufrichtung werden die zwei Zeilen 97m, 97n durch die Zwischenbauteile 98m, vorzugs­ weise Stahlfachwerke - verbunden. Gem. Fig. 33 verbindet man Riesenfertigteile 24p durch Schräg­ zugpfosten 129 sowie Ober- und Untergurt zu einem Querträger, der die Last auf die Stützen 127 abträgt.

Variante 8: Einhausung von Straßen

Wirksame Schalldämmung von Straßen erreicht man durch Einhausung, die aber zugleich nicht tunnelartig-dunkel wirken soll. Unverschattete Verglasungen führen zu Überhitzung im Sommer.

Fig. 35 zeigt das Beispiel einer einseitigen Einhausung über Parkstreifen und Bürgersteig. Ein Keller 130 enthält Stützen 131, die sich auch auf die Längswände 132 abstützen. Durch Verbindung mit der Kellerdecke 133 sind sie ausgesteift. Längswände 134 werden aufgestellt und mit Schrägstützen 135 gehalten. Es entsteht eine Gabellagerung in die man die vorzugsweise als zweischalige Wände gestalteten Riesenfertigteile 136, die als Kragarme wirken, stellen und mit den Längswänden 134 verbinden kann.

Baulager 143 schützen vor Körperschall und mindern die Wärmeverluste. Straßenseitige Geschoßdecken und Wände sollten 60 dB Schallschutz haben. Dies erreicht man gem. Fig. 36: Ein weich gelagertes ca. 5 cm dickes Filigranelement 138 hat rostgeschützte Träger 139, die nach unten zeigend eingebaut werden. Da es nur Eigengewicht tragen muß, dürfte Dimensionierung ohne Rippenbeton möglich sein. An den Trägern 139 kann eine Schallschluckschicht 140 befestigt werden. Darüber wird eine mindestens 20 cm dicke Mineralwolleschicht 141 sowie Dampfsperre 142 angebracht. Darüber die tragende Rippendecke 137. Die Wand 134a läßt sich ebenso gestalten.

Mit einer ähnlichen Konstruktion kann man gem. Fig. 29 den Rand einer Halle bebauen. Die Halle 123 bietet die Möglichkeit, ein Riesenfertigteil 126, das vorzugsweise als Betonfachwerk auf dem Dach der Halle liegend gefertigt wurde auf ein Fundament 125 zu stellen und an der Oberkante der Halle so zu befestigen, daß es in Richtung des Pfeils 143 keine Bewegungen ausführen kann.

Die komplette Überbauung von Straßen kann gem. Fig. 37 erfolgen: Das Riesenfertigteil 136a wird mit vorzugsweise stählernen Fachwerken 144, 144a verbunden. Ein Gelenk 145 macht aus der Konstruktion einen Dreigelenkbogen der es ermöglicht, die Zwischenkonstruktionen (vgl. Fig. 221, 23, 24) zu verkleinern. Parkplätze und Wohnungen können eingerichtet werden. Belichtung und Belüftung erfolgt durch als Gitter gestaltete Fahrbahnen. Die nicht gezeigte Querbelüftung muß im konkreten Fall geplant werden, ebenso die körperschallabblockende vertikale und horizontale Fundierung.

Claims (19)

1. Verfahren und Vorrichtung für großflächige Überbauung, dadurch gekennzeichnet, daß Fertigteile - vorzugsweise aus Beton, die zugleich als Brandwände wirken, von vorzugsweise großer Abmessung im folgenden als Riesenfertigteile bezeichnet, - mit Zwischenkonstruktionen - vorzugsweise Fachwerken aus Stahl -, zu weitgespannten Hauskonstruktionen dergestalt zusammengesetzt und aufgelagert werden, daß bei allen vorkommenden Lastkombinationen in den Fertigteilen Zug- und Druckzone gleich bleiben, während sie in den Zwischenkonstruktionen wechseln können.

2. Großflächige Überbauung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riesenfertigteile parallel zueinander auf mindestens je eine Stütze aufgestellt und durch jeweils mindestens zwei Zwischenkonstruktionen dergestalt miteinander verbunden werden, daß ein vielfach gestützter Balken entsteht und der so dimensioniert ist, daß die Stützung beliebiger nicht benachbarter Fertigteile ohne Gefahr für die Gesamtkonstruktion ausfallen kann.

3. Großflächige Überbauung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken so dimensioniert wird, daß die Stützung von mindestens zwei benachbarten Riesenfertigteilen ausfallen kann, ohne die Konstruktion zu gefährden.

4. Großflächige Überbauung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Balken gebaut werden, zwischen denen weitere vorzugsweise leichte Konstruktionen vorzugsweise dergestalt eingehängt werden, daß die überbaute Fläche belichtet und/oder belüftet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Manipulator zur Aufrichtung von Fertigteilen an Riesenfertigteile dergestalt angepaßt wird, daß er mindestens zwei separat angetriebene Seile besitzt, die dergestalt schwach asymmetrisch angebracht sind, daß die Maststellung in der durch Seile und Manipulator definierten Ebene durch Steuerung der Antriebe beherrscht wird und daß der Manipulator bei Ausfall eines Seils in eine schräge stabile Stellung ausweicht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator ein drittes vorzugsweise symmetrisch arbeitendes Seil besitzt, das so angebracht ist, daß der Manipulator in jeder Richtung durch Steuerung der Antriebe beherrscht wird.

7. Großflächige Überbauung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Riesenfertigteile (97) durch eine Zwischenkonstruktion (98) verbunden und dergestalt auf Stützen (3) aufgelagert werden, daß die Teile (97) unter Eigengewicht und dem Eigengewichtsanteil der Zwischenkonstruktion einzeln nahezu im Gleichgewicht stehen.

8. Großflächige Überbauung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Riesenfertigteil von einer Stütze 3 getragen wird und als Zwischenbauteil einen Ausleger (55) besitzt der Momente um den Stützpunkt aufnimmt.

9. Großflächige Überbauung nach Anspruch 1 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze so positioniert wird, daß bei allen vorkommenden Lastzuständen das Moment im Ausleger nicht wechselt, er also durch ein reines Zugelement und ein reines Druckelement dargestellt werden kann.

10. Großflächige Überbauung nach Ansprüchen 1, 7, 8 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nebeneinanderstehende Riesenfertigteile zu einem torsionssteifen Element verbunden werden, dergestalt, daß ein Ausleger (55) oder Zwischenbauteil (98) zur Lagesicherung mehrerer Riesenfertigteile ausreicht.

11. Großflächige Überbauung nach Ansprüchen 1, 9, 10, dadurch gekennzeichnet, daß gem. Fig. 32, 33 mehrere nebeneinanderstehende Riesenfertigteile (24p) vorzugsweise durch Schrägzugpfosten (129) und obere und untere Horizontalverbindungen dergestalt miteinander verbunden werden daß ein Querträger entsteht, der mehrere Riesenfertigteile trägt und dessen Lagesicherung entweder durch mindestens zwei Stützen oder eine Stütze und mindestens einen Ausleger erfolgt.

12. Zwischenbauteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es gem. Fig. 13 horizontale Auflager (61) vorzugsweise aus Beton für Geschoßdecken und/oder vertikale Aussteifungen (64) besitzt, die so fest mit der Fachwerkkonstruktion verbunden sind, daß sie die Knicklänge der Druckelemente vermindern.

13. Vorrichtung zur Auflagerung von Geschoßdecken auf durchgehende Wände, dadurch gekennzeichnet, daß gem. Fig. 27 an Winkeleisen (110) Vierkantrohre (111) befestigt sind, die vorzugsweise unter Zwischenschaltung weicher Auflager in die durchgehenden Wände eingreifen.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei vorzugsweise dünne Riesenfertigteile in Schichten übereinander gefertigt werden, gemeinsam angehoben und durch Abziehwerkzeuge so weit auseinandergeschoben werden, daß eine zweischalige Wand entsteht.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Riesenfertigteile in Schichten übereinander gefertigt werden, daß das oberste Teil in bekannter Weise aufgerichtet wird und daß die Unterkante der verbleibenden Teile im Zuge des Aufrichtvorgangs so lange horizontal verschoben wird, bis die Teile in der Einbauposition des folgenden Riesenfertigteils stehen.

16. Großflächige Überbauung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gem. Fig. 29 ein Riesenfertigteil (126), das unmittelbar an ein bestehendes Gebäude angebaut wird und im unbelasteten Zustand nahezu im Gleichgewicht steht, seine Lagesicherung für alle Lastfälle durch horizontale Verbindung mit dem bestehenden Gebäude erhält.

17. Großflächige Überbauung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gem. Fig. 37 ein Riesenfertigteil mit einem Ausleger verbunden ist, der ein Gelenk (145) besitzt, dergestalt, daß zusammen mit gelenkiger Fundamentauflagerung ein Dreigelenkbogen entsteht.

18. Fassadenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne mit rostgeschützter Bewehrung versehene Schicht aus Beton oder Mörtel bewehrte Verstärkungsrippen besitzt, dergestalt daß durch horizontale Verbindung der Rippen mit den Geschoßdecken eine gegen Knicken und Biegen zur Aufnahme horizontaler und vertikaler Lasten geeignete akustisch wirksame Außenschale entsteht.

19. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberkante von Wänden ein fahrbares Hebezeug (22) rollt, das mit Hilfe von Winden und Seilen Fertigteile für Geschoßdecken anhebt und in die Einbauposition bringt.