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Stützkonstruktion für eine Schalung
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Die Erfindung betrifft eine Stützkonstruktion für eine Schalung,
bestehend aus mehreren, vertikal angeordneten Einzelstielen, die durch zwischen
diesen angeordnete Verbände verbunden sind.
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Zum Einschalen von Betonüberbauten sind Lehrgerüste bekannt, die
aus Einzelrohren zu einem räumlichen Fachwerk zusammengesetzt werden.
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Stattdessen verwendet man zunehmend zu größeren Einheiten zusammengefaßte
Stützelemente, die dann an Ort und Stelle zu scheibenartigen oder jochartigen Stützkonstruktionen
zusammengesetzt werden. In der Regel sind innerhalb einer solchen Stützkonstruktion
mehrere sogenannte Stützentürme vorgesehen, die im allgemeinen vier Einzelstiele,
die im Quadrat oder Rechteck angeordnet sind, enthalten, zwischen denen dann fachwerkartige
Verbände
zur Gewährleistung einer ausreichenden Knicksteifigkeit angeordnet sind.
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Eine den tatsächlichen Belastungen der Einzelstiele und Verbände
gemäße Bemessung ist hierbei außerordentlich schwierig, da während der Abstützung
z.B. einer Schalung mit zunehmender Belastung der Boden unter den einzelnen Stielen
infolge z.B. einer Inhomogenität unterschiedlich nachgeben kann. Im Extremfall führt
das zu einer Situation, bei der von beispielsweise vier Einzelstiele nur drei wirklich
ihre Belastung direkt in den Boden ableiten und der verbleibende Einzelstiel zwar
auch voll belastet wird, aber wegen der Starrheit des Fachwerkverbandes dem unter
ihm nachgebenden Boden nicht folgen kann, so daß er beinahe nur "in den Verbänden
hängt". Die dann in den Verbänden auftretenden Belastungen sind um ein Vielfaches
höher als bei einer gleichmäßigen Abstützung aller Einzelstiele auf dem Boden.
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Es sind zwar an den unteren Enden der Einzelstiele im alle gemeinen
Höhenverstellungen u.a. zum Ausgleich unterschiedlicher Bodensenkungen vorgesehen,
jedoch ist wegen der Starrheit der Fachwerkkonstruktion kaum erkennbar, wann diese
Höhenverstellungen betätigt werden müssen. Eine Überlastung der Verbände tritt nämlich
schon dann ein, wenn einer der Einzelstiele sich um einen Betrag gegenüber den anderen
von ca. 1 cm absenkt. Die Beibehaltung einer gleichmäßigen Belastung aller Einzelstiele
bei einer Bodensenkung durch entsprechendes Verstellen der Höhe verstellungen innerhalb
eines Stützenturmes ist also nur eine theoretische Möglichkeit, in der praktischen
Anwendung bietet diese Maßnahme keine Sicherheit gegen Oberlastung der Verbände
infolge von Bodensenkungen. Die Bemessung der Verbände wird daher unter Berücksichtigung
besonders großer Sicherheitsreserven vorgenommen,die zu Stützkonstruktion führt,die
bei einer gleichmäßigen
Lastverteilung auf alle Einzelstiele stark
überdimensioniert und damit unwirtschaftlich sind.
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Die gleichen Schwierigkeiten traten auf, wenn bei gleichmäßig festem
Untergrund die Last unterschiedlich hohe Stielbelastungen erzeugt.
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Wenn man z.B. bei einer Stützhöhe von 20 m davon ausgeht, daß bei
einem typischen Belastungsfall die Druckspannung in den Einzelstielen jeweils 1400
kp/cm2 beträgt und in einem der Einzelstiele aufgrund einer Minderbelastung nur
25 % dieses Druckspannungswertes erzeugt wird, so beträgt der durch die Minderbelastung
verursachte Längenunterschied gegenüber den stärker belasteten Einzelstielen ca.
1 cm. Dies ist wohlgemerkt der durch elastische Verformung verursachte Längenunterschied
und nicht etwa eine durch plastische Formänderung hervargerufene Verformung.
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Also sind einzig durch unterschiedliche Belastungen der Einzelstiele
bereits Verformungen innerhalb einer Stützkonstruktion möglich, die die Aussteifungsverbände
außerordentlich belasten, ja sogar zu ihrem Bruch führen können. Wenn zusätzlich
noch inhomogene Bodenverhältnisse vorliegen, was sehr oft der rall ist, verschlechtern
sich die Aussichten auf eine problemlose Abstützung noch weiter.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Stützkonstruktion aus Einzelstielen
zu schaffen, die gegen unterschiedliche Bodenabsenkungen unter den einzelnen Stielen
und gegen unterschiedliche Stielbelastungen unempfindlich ist, wobei die Bemessung
der Verbände aber dennoch so erfolgen kann, als seien alle Einzelstiele gleichmäßig
belastet Die Erfindung-besteht darin, daß die Verbände zu einem in sich formstabilen
Rahmen zusammengefügt sind, der vertikal beweglich in bezug auf mindestens n - 1
Einzelstiele gelagert ist.
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Eine derartige Anordnung behält die ursprüngliche Tragfähigkeit einer
Stützkonstruktion bei, ohne jedoch in sich starr zu sein. Die Einzelstiele tragen
also die Belastung ab, wobei sie wie bisher gegen Ausknicken gestützt sind, die
Höhe ihrer jeweiligen Belastung beeinflußt aber nicht den Rahmen oder benachbarte
stützen in vertikaler, sondern allenfalls durch die Knickabstützung in horizontaler
Richtung. Die Verformung bzw.
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Verlagerung eines Einzelstiels gegenüber der gesamten Stützkonstruktion
ist also unerheblich; natürlich muß jeder Einzelstiel seine Stützaufgabe in der
geforderten Weise, insbesondere also das Einhalten der vorgeschriebenen 5tützhåhe,
erfüllen.
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Der vertikal frei bewegbare Rahmen ist auf eine Abstützung in vertikaler
Richtung angewiesen. Diese Abstützung ist schon dann erfüllt-, wenn der Rahmen ohne
besondere Vorkehrungen auf dem Baugrund aufliegt. Denn die Einhaltung einer exakten
Höhe ist ebenso wie eine geringfügige Änderung seiner Höhe irrelevant, denn nur
die Knickabstützung der Einzelstiele im Bereich der Lagerstellen des Rahmens an
den Einzel stützen muß hinreichend genau eingehalten werden. Eine Verschiebung der
Lagerstellen um einige Zentimeter ist stets zulässig, ohne die Knickgefahr in gefährdender
Weise zu erhöhen.
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Neben dieser einfachsten Abstützung auf dem Boden sind aber noch
andere Lösungen möglich. Zum Beispiel kann der Rahmen an seinem unteren Ende auf
einem entsprechenden Anschlag an einem der Einzelstiele ruhen, wodurch er zwar seine
Beweglichkeit gegenüber diesem Einzelstiel nach unten einbüßt, was aber die Funktion
gemäß der Erfindung nicht beeinflußt. Ebenso kann der Rahmen mit einem Einzelstiel
fest verbunden sein.
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Die horizontal steife, aber vertikal bewegliche Verbindung des Rahmens
mit den Einzel stielen ist dann als ausreichend anzusehen, wenn eine Vertikalbewegung
des Rahmens gegenüber einem Einzelstiel von ca. 3 cm vorhanden ist. Aus diesem Grunde
können neben rahmenseitig befestigten, die Einzelstiele umschließenden Schiebehülsen
auch horizontal angeordnete Pendel stützen zwischen Rahmen und Einzelstiel verwendet
werden, deren Länge so auszuwählen ist, daß in dem genannten Verschiebebereich keine
nennenswerte Einwärtsbewegung der Einzelstiele gegenüber dem Rahmen auf tritt. Statt
der Pendelstützen können aber auch sowohl am Rahmen als auch an den Einzelstielen
fest eingespannte, horizontal angeordnete, mit ihrenFlachseiten nach oben und unten
weisende Biegefedern verwendet werden. Diese übertragen zwar bei einer Relativbewegung
der damitiverbundenen Elemente vertikale Kräfte, diese sind jedoch vergleichsweise
gering gegenüber den Stielbelastungen wenn die Biegefedern dünn genug ausgeführt
sind.
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Läßt man den Rahmen in den Biegefedern frei hängen, so ergibt sich
eine Abstützung desselben, ohne daß eine zusätzliche Abstützung erforderlich ist.
Eine solche Ausführungsform ist aber nur bei sehr leichten Rahmen vorteilhaft, wobei
die Biegefedern eine Vorspannung in der Weise besitzen, daß sie bei in den' Federn
hängendem Rahmen horizontal gestreckt verlaufen.
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Die erfindungsgemäße Stützkonstruktion wird im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es
bedeuten: Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Stützkonstruktion in einem
ersten Ausfffhrungs-- beispiel mit variierter Abstützung des Rahmens,
Fig.
2a + b Grundrißansichten der Einzelstielanordnung, Fig. 3 eine Seitenansicht im
Ausschnitt der erfindungsgemäßen Stützkonstruktion in einem weiteren Ausführungsbeispiel
und Fig. 4 eine Seitenansicht als Ausschnitt, bei der ein Einzelstiel den Rahmen
stützt.
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Die Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis 4 sind schematisch dargestellt,
so daß konstruktive Einzelheiten, wie etwa der Anschluß einer Diagonalen oder dergleichen,
fehlen. In dieser Hinsicht bedient sich die Erfindung bekannter Mittel, so daß auf
eine detaillierte Darstellung verzichtet werden kann.
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Fig. 1 zeigt in Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Stützkonstruktion. Zwei jeweils einteilige Einzelstiele 1 stützen
mit weiteren, nicht gezeigten Einzelstielen eine Schalung, die durch einen Träger
2 symbolisiert ist. Zwischen den Einzelstielen 1 ist ein Fachwerkverband 3 angeordnet,
der zu einem in sich steifen Rahmen 21 zusammengefügt ist. An seinen Knotenpunkten
sind Schiebehülsen 4 fest mit ihm verbunden, die die Einzelstiele 1 vollständig
umfassen, jedoch auf diesen verschieblich sind. Die Einzelstiele 1 weisen an ihren
unteren Enden je eine Höhenverstellung 5 auf.
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Sie dient zur Ausgleichung von Bodenunebenheiten, was in Fig. 1 durch
den Niveauunterschied e zwischen den beiden Fußpunkten der Einzelstiele 1 hervorgehoben
ist. Der Fachwerkverband 3 ist in einer ersten Version zentrisch auf einem beliebigen
dritten Niveau durch eine Stütze 6 in vertikaler Richtung gehalten. Die Schiebehülsen
4 und die Einzelstiele 1 bilden zusammen eine Passung, die zwar ausreichendes Spiel
zur freien vertikalen
Verschieblichkeit zwischen beiden Elementen
vorsieht, jedoch jede unnötige Beweglichkeit, besonders in horizontaler Richtung,
vermeidet. Vorzugsweise weisen die Einzel stützen zumindest im Lagerbereich für
die Schiebehülsen 4 und das Innenteil der Hülsen einen kreisförmigen Querschnitt
auf; es sind aber ebenso rechteckige oder allgemein polygonförmige Querschnitte
möglich.
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Verschiebungen eines Einzelstieles 1, hervorgerufen durch Bodennachgiebigkeit
oder ein eleastisches Stauchen des Einzelstiels 1 unter Belastung, rufen lediglich
eine Relativbewegung zwischen dem Einzelstiel 1 und den Schiebehülsen 4 hervor,
haben jedoch keinen Einfluß auf den Fachwerkverband 3 oder auf andere Einzelstiele
1, sieht man einmal von Reibungskräften zwischen den Einzelstielen 1 und den Schiebehülsen
4 ab.
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In einer zweiten Version ruht der Rahmen 21 mit seinen untersten
Schiebehülsen 4 auf Federn 7, die sich in der Nähe des unteren Endes der Einzelstiele
1 an diesen abstützen. Die Stütze 6 entfällt damit. Eine Abstützung des Rahmens
21 auf Federn weist den Vorteil auf, daß sich das Gewicht des Rahmens 21 bei niveaugleicher
Lage der Einzelstiele 1vollkommen gleichmäßig auf alle vorhandenen Einzelstiele
1 verteilt. Bei nicht niveaugleicher Lage der Einzelstiele 1, beispielsweise hervorgerufen
durch eine Bodenabsenkung unter einem der Einzelstieb: geht zwar dessen Stützanteil
zurück, er bleibt aber zu einem { großen Teil aufgrund der Elastizität der federnden
Abstützung erhalten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist noch eine weitere Version
zur Abstützung des Rahmens 21 möglich, die nicht dargestellt ist. Dazu wird auf
der Gleitbahn eines Einzel stiels 1, die von der Schiebehülse 4 überstrichen wird,
ein Anschlag vorgesehen, der eine vertikale Bewegung des Fachwerkverbandes 3, also
des Rahmens 21, nur vertikal nach oben zuläßt. Der Fachwerkverband
3
folgt dann allen Bewegungen des mit dem Anschlag versehenen Einzelstiels 1. Die
Beweglichkeit nach oben wird nur dann beansprucht, wenn der mit dem Anschlag versehene
Einzelstiel 1 so weit absackt,- daß der Fachwerkverband 3 sich auf ein Hindernis
auflegt.
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Fig. 2a und 2b zeigen zwei unterschiedliche Grundrißkonfigurationen
der erfindungsgemäßen Stützkonstruktion, wobei in Fig. 2a die Einzelstiele 1 die
Ecken eines gleichseitigen Dreiecks und in Fig. 2b die eines Quadrats bilden.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Stützkonstruktion. In diesem Fall ist der Einzelstiel 1 aus'mehreren Stielabschnitten
10 zusammengefügt, wobei die einzelnen Abschnitte 10 mit Hilfe von Kopfplatten 11
übereinander befestigt sind. Diese Kopfplatten 11 bilden ideale Voraussetzungen,
um an ihnen horizontal Biegefedern 12 anzubringen, die an ihrem anderen Ende ebenfalls
fest mit den Knotenpunkten des aus einem Fachwerkverband 13 gebildeten Rahmens 21
verbunden sind. Zur Verdeutlichung der Wirkungsweise sind die Biegefedern überproportional
stark verformt dargestellt, was in der Praxis wegen der Länge der Biegefedern und
der zu erwartenden geringen Verschiebungen niemals auftreten wird.
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Wenn der Fachwerkverband 13 sehr leicht ausgeführt ist, kann eine
separate Abstützung nach Art der Stütze 6 in Fig. 1 aus Gründen der StaDilität der
Biegefedern 12 entfallen. Der Fachwerkverband 13 hängt dann nur an den Biegefedern
12. Dabei ist es zweckmäßig, den Biegefedern 12 eine Vorspannung in der Weise zu
geben, daß bei freihängendem Fachwerkverband 13 die Biegefedern 12 gerade ihre horizontal
gestreckte Lage erreichen.
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Bei dieser Lage ist nämlich die horizontale Abweichung der Einzelstiele
1
bei einer Vertikalbewegung gegenüber dem Fachwerkverband 13 am geringsten. Bei einem
schweren Fachwerkverband 13 ist es jedoch zweckmäßig, diesen separat zu stützen,
da anderenfalls die Biegefedern 12 zu unelastisch werden. Die Biegefedern 12 können
dann durch Pendelstützen ersetzt werden, die jeweils in gleicher Höhe an dem Fachwerkverband
und dem Einzelstiel 1 gelenkig befestigt werden.
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In Fig. 4 ist gezeigt, daß der Rahmen 21 an einem Einzelstiel befestigt
ist. An einem beliebigen Punkt 22 zwischen dem obersten und dem untersten vertikal
übereinander angeordneten Befestigungspunkt ist der Einzelstiel 1 mit dem Rahmen
21 starr verbunden. Alle übrigen Verbindungen sind mit Hilfe von Pendelstützen 23
hergestellt; die starre Verbindung ergibt sich durch Hinzufügen einer Diagonalen
24 zwischen dem Befestigungspunkt 22 und dem Rahmen 21.
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Bei dieser Ausführungsform folgt der Rahmen 21 allen vertikalen Bewegungen,
die der Punkt 22 mit dem Einzelstiel 1 ausführt. Diese vertikalen Bewegungen des
Rahmens 21 sind insofern unschädlich, als alle übrigen Verbindungen zu den Einzelstielen
1 vertikal beweglich ausgeführt sind, also von einer solchen Bewegung nicht beeinflußt
werden. Die vertikale Bewegung des Punktes 22 kann sowohl durch elastisches Stauchen
als auch durch eine Bodenabsenkung bewirkt werden.
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In der Zeichnung sind die Rahmen stets als Fachwerkverbände dargestellt,
es ist jedoch ohne weiteres möglich, ein von einem räumlichen Fachwerk abweichendes,
steifes Gebilde an seine Stelle zu setzen, nur ist ein Fachwerk besonders zweckmäßig.
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L e e r s e i t e