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Verfahren zur Herstellung einer zweiseitig gegensinnig gekrümmten
Dachfläche.
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Wuppertal Die moderne Architektur versucht seit längerer Zeit, Leichtbau-Dachkonstruktionen
als zweiseitig gegensinnig (d.h. in zwei rechtwinklig stehenden entgegenqesetz ten
Richtungen) gekrümmte Flächen auszuführen. Derartige zu den zugbeanspruchten Elächentragwerken
zählende Dachkonstruktionen werden auch als sattelförmig oder antiklastisch gekrümmt
oder als Flächen negativer Gauss'scher Krümmung bezeichnet, vergleiche beispielsweise
CONRAD ROLAND "Frei Otto-Spannweiten" Verlag Ullstein, Berlin, Prankfurt/Main, Wien,
Seite 8, rechte Spalte, 2.d). Auf Seite 10, linke Spalte, letzter Absatz des gleichen
Buches wird ausgeführt: "Eine gekrümmte kontinuierliche Sattelfläche ist an jedem
Punkt antiklastisch, d.h.in entgegengesetzter Richtung gekrümmt und dadurch im Raum
elastisch festgehalten....." Damit ist zugleich das fundamentale Problem der sattelförmig
ausgeführten Dachbespannung mit Planen aus beschichteten Geweben od.dgl. formuliert:
die Planen müssen so gespannt sein, daß in jedem Punkt der Dachfläche die zweiseitig-gegensinnige
Krümmung gegeben ist Erreicht man diesen Idealzustand, so werden an jedem Punkt
die Belastungen aus Eigengewicht, Schnee und Wind in der nach unten gekrümmten Tragrichtung
und die negativen Belastungen durch Windsog in der nach oben gekrümmten Spannrichtung
aufgenommen, durch Spannungserhöhung in der einen und gleichzeitige Spannungsverminderung
in der anderen Richtung.
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Die in beiden Richtungen wirkende Belastung durch die Vorspannung
muß nach ROLAND, Seite 10, mittlere Spalte, so groß sein, daß unter positiver und
negativer Höchstbelastung trotz der Verformung durch elastische Dehnung jeweils
in der der Belastungsrichtung entgegengesetzten Krümmungsrichtung noch ausreichende
Vorspannung vorhanraen ist, denn sonst treten in den sehr dünnen, nicht steifen
Planen Falten oder schlaffe Stellen auf, die unter Windbelastung zu Schwingungserscheinungen
in schwach gekrümmten Gebieten und zu gefährlichen Wassersäcken an schwach geneigten
Stellen infolge starker Verformung führen können.
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Eine Dachkonstruktion mit zweiseitig gegensinnig gekrümmten Flächen
ist in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung zur Erläuterung dargestellt. Über Stützbögen
1 ist die aus mehreren zusammengesetzten Bahnen konfektionierte Dachhaut 2 gespannt,
wobei es darauf ankommt, bis zum Rand 3 hin überall die zweiseitig gegensinnige
Krümmung zu verwirklichen. Fig. 2 zeigt die Stirnansicht in Richtung 1 (Fig. 1),
Fig. 3 die Seitenansicht der Konstruktion in Richtung III (Fig. 1).
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Bisher war es zur Erzielung einer zweiseitig gegensinnig gekrümmten
Dachfläche erforderlich, die Dachplane vor dem Bespannen eines vorgegebenen Dachfeldes
aus Einzelstücken zusammenzusetzen, welche einen besonderen Zuschnitt aufweisen
mußten,damit die Ränder der Plane - im gespannten Zustand - mit den Randlinien des
zu überdachenden Gebäudes abschlossen. Aus diesen Einzelstücken wurde bisher eine
Fläche zusammengesetzt, die nicht mehr faltenfrei in einer Ebene ausgelegt werden
konnte. Diese als "räumlicher Zuschnitt" bezeichnete Konfektionierung der Dachhaut
stellte bisher stets den wesentlichen Kostenfaktor der Dachhaut dar. Si erforderte
nämlich nicht nur die exakte Vorausberechnung der
wahren Flächen
und des Verlaufs der Flanenränder, sondern auch langwierige ArL) heim Zuschneiden
und Verbinden der Planenteile. Daß beim Zuschnitt der Planenteile ein hoher Prozentsatz
an Abfall entstand, sei zur Ergänzung der Problemstellung erwähnt.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung bestand darin,
die zweiseitig gegensinnige Krümmung der Dachfläche an allen Punkten ohne "räumlichen
Zuschnitt" der Dachhaut zu erreichen, also durch einen "ebenen, zweidimensionalen
Zuschnitt".
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Weiterhin sollte es möglich sein, keinen speziell geforinten Zuschnitt
der Planenränder anfertigen zu müssen. Vielmehr sollten die Ränder der Plane im
wesentlichen parallel zu dem Verlauf der Begrenzungslinien der Dachfläche geschnitten
werden, also beispielsweise sollte die zu Bedeckung des in Fig. 4 dargestellten
Dach feldes benötigte Plane eine kongruente Form mit dem Dachfeld selbst aufweisen,
wobei die Maßstabsfaktoren durch die bei der Vorspannung sich ergebende Dehnung
bestimmbar sind.
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Die Krümmung der Dachfläche, die in einer Richtung durch die Stützbogenform
bestimmt wird, soll erfindungsgemäß also ohne "räumlichen Zuschnitt" und insbesondere
ohne einen girlandenförmigen Zuschnitt der Planenränder ermöglicht werden.
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Es hat sich überraschend herausgestellt, daß man die zweiseitig gegensinnige
Krümmung auch bis in die Randzonenlinien verwirklichen kann, wenn man, bei geradlinigem
Zuschnitt der Ränder, den Rand in Form einer im wesentlIchen vertikalen Girlande
zwischen den Stützbögen verlaufen läßt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur riorstellung einer zweiseitig gegensinnig
gekrümmten Dachfläche aus über gekrümmten stützbögen gespannten Planen aus beschichteten
Geweben, Folien od.dgl. ist
dadurch gekennzeichnet, daß eine mit
der Form des Dachfeldes kongruente Plane über die Stützbögen gelegt, an den Stirnseiten
in an sich bekannter Weise vorgespannt und an den Planenrändern in Form einer im
wesentlichen vertikalen Girlande verspannt wird, welche der zwischen den Scheitelpunkten
der Stützbögen bei Querverspannung sich selbsttätig einstellenden girlandenartigen
Verformung des Planenscheiteis im wesentlichen parallelverläuft Die girlandenartige
Verformung des Planenscheitels ist in Fig 3 gut zu erkennen. Der Planenscheitel
4 stellt sich bei Querverspannung der längs über die Stützbögen 1 gespannten Plane
2 ein. Der Rand 3 der Plane soll erfindungsgemäß also in etwa dem Verlauf des Planenscheitels
folgen.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Darin ist neben den bereits zur Veranschaulichung herangezogenen Fig. 1 bis Fig.
4, welche schematisch Ausschnitte aus einer sich in Längsrichtung beidseitig fortsetzenden
Hallen konstruktion zeigen, Fig. 5 der Schnitt durch eine aus drei Dachfeldern bestehendea
auf Längsbindern gestützte Dachkonstruktion, Fig. 6 die Seitenansicht des Mittelfeldes
der in Fig. 5 gezeigten Konstruktion, Fig. 7 die Draufsicht auf ein Dachfeld, welches
gemäß der Erfindung hergestellt ist, Fig. 8 die schematische Darstellung einer über
zwei Bögen gespannten
Dachfläche mit vertikaler Verspannung der
Seitenränder, Fig. 9 eine zwischen zwei Bögen gespannte Dachfläche mit außerhalb
des Dachfeldes liegenden Spannelementen und Fig.10 eine weitere Möglichkeit, die
Ränder der Dachhaut erfindungsgemäß zu verspannen.
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unter "Dachfeld" soll die senkrechte Parallelprojektion der Dachfläche
auf die Ebene verstanden werde.
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Ein solches Dachfeld ist in Fig. 7 ausschnittsweise dargestellt.
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Die e Dachhaut 2, welche aus mehreren miteinander verbundenen Bannen
2' besteht, deren Breite B beispielsweise 1,50 Meter betrugt, ist über Stützbögen
1 gespannt, welche, wie aus Fig. 5 und Fig. 6 ersichtlich, auf- Längsbindern 5 gelagert
sind. Die Längsbinder 5 können eingelassene Regenrinnen 6 aufweisen, vergleiche
Fig. 5. Selbstverständlich können anstelle der Längsbinder 5 auch andere Stützkonstruktionen
verwendet werden, beispielsweise Rohrkonstruktionen, an welchen die Stützbögen befestige
sind, oder aber die Stützbögen selbst werden bis zum Fundament heruntergezogen,
wie in Fig. 1 bls Fig. 3 schematisch dargestellt.
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Ein solches Dachfold, welches in Fig. 7 nur ausschnittsweise dargestellt
ist und an sich beliebige Formen aufweisen kann oder wie in Fig. 4 rechtwinklig
begrenzt sein kann, wird durch die Stützbögen 1 in Teilfelder aufgeteilt, die beispielsweise
Trapez-, Rechteck- oder Dreiecksform aufweisen können. Die Ränder 3 der Dachhaut
2 verlaufen im vorliegenden Falle zwischen je zwei Stützbögen 1 geradlinig; sie
können aher selbstverständlich auch einen gekrümmten Verlauf besitzen, wenn nämlich
die Ränder des zu bedeckenden Dachfeldes gekrümmt sind.
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Es kommt nur darauf an, daß die Ränder der Dachplane par@llel zun
Verlauf
der Begrenzungslinie des Dachfeldes zugeschnitten werden.
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In Fig. 6 ist: zu erkennen, , deB der Rand 3 der Dachhaut 2 zwisehen
den Stützbögen in Form einer Girlande verspannt ist, dz, wie In Fig. 7 zu erkennen,
vertikal verlauft und damit zu geradlinigen Feldbegrenzungen führt. Beim bekannten
Stand der Technik verlaufen diese Feldbegrenzungen meist in Form einer horizontalen
Girlande.
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Die Verspannung der Ränder 3 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.
So ist es möglich, wie in Fig 1 und Fig. 3 schematisch dargestellt , die Stützbögen
1 durch Rohrbögen zu verbinden, welche einen dem Verlauf des gespannten Randes angepaßte
Krümmung aufweist. Diese Ldsung würde aber wieder die Vorausberechnung der Krümmung
erfordern. Einfacher ist eg; vergleiche Fig. 8, den Rand 3 der Dachhaut 2 an einer
aus Elementen 8 unterschied licher Länge bestehenden Wand zu verspannen. Eine ähnliche
Lösung zeigt auch Fig. 6. Man kann aber auch außerhalb des Dachfeldes Spannelemente
9 anordnen, gegen die die Ränder 3 verspannt werden. Die Spannseile 8 sind dabei
planenseitig mit Ösen befestigt, die entweder direkt in die Plane eingearbeitet
sind, vergleiche Fig. 8 oder ab in eine auf der Plane befestigten Ösenleiste 10
eingelassen sind. Schließlich ist es auch möglich, die stützbögen 1 auf die Höchstpunkte
der selbst girlanden förmig verlaufenden Rohrkonstruktionen 11 (vergleiche Fig.
lo) aufzusetzen und die Rander 3 der Dachhaut 2 gegen die Rohrkonstruktion 11 zu
verspannen.
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Die Stützbögen 1 können, wie in Fig. 1 und Fig. 2 zu erkennen, Kreisabschnitte
darstellen, eben so gut aber auch Ausschnitte aus Parabeln, Hyperbeln oder aus anderen
gekrümmten Kurvenzügen bestehen. Vorzugsweise weisen io an den seitlichen Enden
einer.
kleineren @ Krümmungsradius auf als in ihrem Mittelteil.
Dadurch wird ein guter übergang in die meist am Rand der Plane notwendige Regenrinne
geschaffen.