EP0260248B1 - Hängedachtragwerk - Google Patents

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EP0260248B1
EP0260248B1 EP87890006A EP87890006A EP0260248B1 EP 0260248 B1 EP0260248 B1 EP 0260248B1 EP 87890006 A EP87890006 A EP 87890006A EP 87890006 A EP87890006 A EP 87890006A EP 0260248 B1 EP0260248 B1 EP 0260248B1
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EP
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bars
cross
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chain
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Erich Dr. Frantl
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/14Suspended roofs

Definitions

  • the invention relates to a suspended roof structure in which all tension members are used for the actual load-bearing action and which is so stiff due to the spatial arrangement of the support members that a lifting of the roof surface caused by wind suction or a wind-induced swinging of the roof is suppressed.
  • suspended roof constructions are the most economical way to cover large, column-free spans, there have been problems with wind forces since this type of construction was used, since these can achieve multiple values in the pressure and suction areas compared to the dead weight of these very light roof constructions, and thus the hanging construction can both cause local ascent by wind suction as well as vibrate.
  • the invention has for its object to provide a suspended roof structure over square, oval or round plan, which excludes the aforementioned disadvantages due to its rigidity and is still very light.
  • cross-sectionally weaker link chains with joint points preferably offset by half the chain link length are adjacent Chain strands are connected to the chain links of intersecting, cross-sectionally thick framework chains in the articulation points, whereby the dead weight of the entire chain network is entirely absorbed by the weaker cross-section chain structure, but the payload attacking in the articulation points and at the same time crossing points of the chains is aliquot to the cross-sections of the chain links cross-sectionally weaker and the cross-sectionally thicker framework chains is removed.
  • the framework chains consist of links which are connected to one another in an articulated manner, the articulation points of adjacent framework chains being offset from one another, preferably offset by half the link length, and that further framework chains consisting of links having a larger cross section than the links of the first framework chains are provided, whereby the links of the other framework chains are inserted between the hinge points of the weaker cross-sectional framework chain or at the fastening points on the edge of the structure.
  • the structure will initially be constructed from parallel, or in the case of oval to round building plan, from radially running, light framework chains with a corresponding sag.
  • the chain links of the individual chains are offset from the neighboring chains by half the link length.
  • cross-sectionally larger bars (links of the chain) are mounted, which connect each joint to every neighboring joint.
  • rods When all the rods are hooked in, they are positively and positively connected to the joints and to each other, so two further, heavier frame chains (with links with a larger cross-section) are created, which are connected to each other at the points of intersection and to the joints of the lighter frame chain and also run from one edge of the building to another.
  • the connection can be done in any way, for example by screwing, riveting, welding, casting etc. and does not necessarily have to be articulated. If the resulting support net is always loaded at the hinge points with the loads of the roof covering, the snow load and wind loads, the light framework chain (i.e.
  • the one on the links with a smaller cross-section takes over the existing tensile stresses from its own weight and the weight of the heavier two Frame chains, only more payload proportions in relation to their own cross-section to the cross-section of the diagonally running heavier frame chain.
  • the individual cross-sections and cross-sectional relationships can be determined on the basis of the dead weight and the maximum payloads so that an economically designed supporting structure is created. Since the chain links (bars) of the lighter chains always lie above the (higher than) the crossing points of the adjacent, heavier link chain links, they act against lifting the roof by wind suction in connection with the surrounding, diamond-shaped, heavier link chain links such as explosive devices. Strung together and offset by half the length of the link, they fill the entire roof and stiffen it so that it cannot swing open at any point.
  • the smaller vibrations possible due to the material elasticity of the rods can be reduced by inserting spring-damper elements in the light chain links.
  • the light chain links can be divided and held apart in a diamond-shaped manner by means of transverse spring-damper elements.
  • FIG. 3 An example of a suspended roof structure is shown in plan view in FIG. 3.
  • the structure consists of structure chains running parallel to each other between the edges of the structure, e.g. rod-shaped members 2 which are connected to one another via articulation points 3.
  • the articulation points 3 of adjacent structural chains are offset from one another by half the length of the links 2.
  • links 2 In the mutually parallel supporting structure chains from links 2 are diagonally extending additional supporting structure chains, which e.g. rod-shaped members 4 exist.
  • the links 4 are inserted between the articulation points 3 or at the edge of the structure between articulation points 3 and attachment points on the edge of the building.
  • the links 4 are heavy or have a larger cross section than the links 2 of the lighter supporting structure chains.
  • Fig. 1 shows the above-mentioned explosive effect of the chain link 2 of the lightweight structure chain when suction forces S act on the articulation point 3, the heavy chain links 4 starting from the adjacent articulation point 3 receive compressive forces.
  • Fig. 2 shows a suspension rod in elevation.
  • the edge supports 1 of the suspended roof support structure are represented by joints 3 on the center lines of the supports or edge supports of the structure.
  • the thin lines show the lighter chain links 2, the thicker lines the heavy frame chain links 4, which run back and forth between the joints 3.
  • FIG. 4 shows a view similar to FIG. 3 with spring damper elements 5 suspended between the light chain links 2.
  • FIG. 4 shows diamond-shaped light chain links 6 with weaker spring damper elements 7 suspended between them.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hängedachtragwerk, bei dem alle Zugglieder zur eigentlichen Tragwirkung herangezogen werden und welches durch die räumliche Anordnung der Tragglieder so steif ist, daß ein durch Windsog bewirktes Hochheben der Dachfläche oder ein winderregtes Schwingen des Daches unterdrückt wird.
  • Obwohl Hängedachkonstruktionen die wirtschaftlichste Art zur Überdachung großer, stützenfreier Spannweiten sind, gibt es seit Einsatz dieser Konstruktionsart Probleme mit den Windkräften, da diese sowohl im Druck- als auch im Sogbereich gegenüber dem Eigengewicht dieser sehr leichten Dachkonstruktionen den mehrfachen Wert erreichen können und so die Hängekonstruktion sowohl zum örtlichen Aufsteigen durch Windsog als auch zum Schwingen bringen können.
  • Um die Schwingungs- und Durchschlagprobleme hintanzuhalten, sind bis heute mehrere Möglichkeiten bekannt. Die einfachste ist es, die Dachfläche so stark zu beschweren, daß ihr die Windkräfte nichts anhaben können. Verschiedene weitere Möglichkeiten bestehen darin, die Hängekonstruktion in kurzen Abständen mit gegenläufig gekrümmten (konvexen) Spannseilen nach unten vorzuspannen, dies bewirkt in etwa dasselbe wie die Aufbringung von Gewicht. Beide Möglichkeiten sind kostenaufwendig und schwer. (Siehe z.B. DE-B-2 109 149).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hängedachtragwerk über eckigem, ovalem oder auch rundem Grundriß bereitzustellen, das durch seine Steifigkeit die vorerwähnten Nachteile ausschließt und trotzdem sehr leicht ist.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß querschnittsschwächere Stabwerksketten mit vorzugsweise in halber Kettengliedlänge versetzten Gelenkpunkten benachbarter Kettenstränge, mit den Kettengliedern sich kreuzender, querschnittsstärkerer Stabwerksketten in den Gelenkpunkten verbunden sind, wobei das Eigengewicht des gesamten Kettennetzwerkes zur Gänze von der querschnittsschwächeren Stabwerkskette aufgenommen wird, jedoch die in den Gelenkpunkten und gleichzeitig Kreuzungspunkten der Ketten angreifende Nutzlast aliquot zu den Querschnitten der Kettenglieder der querschnittsschwächeren und der querschnittsstärkeren Stabwerksketten abgetragen wird. Bevorzugt ist erfindungsgemäß, daß die Stabwerksketten aus miteinander gelenkig verbundenen Gliedern bestehen, wobei die Gelenkpunkte benachbarter Stabwerksketten zueinander versetzt, vorzugsweise um die halbe Gliedlänge versetzt sind, und daß weitere Stabwerksketten aus gegenüber den Gliedern der ersten Stabwerksketten einen größeren Querschnitt aufweisende Glieder vorgesehen sind, wobei die Glieder der weiteren Stabwerksketten zwischen den Gelenkpunkten der querschnittsschwächeren Stabwerkskette bzw. an den Befestigungspunkten am Bauwerkrand eingesetzt sind.
  • Das Tragwerk wird vorerst aus parallel laufenden oder bei ovalem bis rundem Bauwerksgrundriß aus radial laufenden, leichten Stabwerksketten mit entsprechendem Durchhang errichtet. Die Kettengelenke der einzelnen Ketten sind jeweils zu den benachbarten Ketten um die halbe Gliedlänge versetzt.
  • Zwischen diesen Gelenken werden im Querschnitt größer gehaltene Stäbe (Glieder der Kette) montiert, die jedes Gelenk mit jedem benachbarten Gelenk verbinden. Wenn sämtliche Stäbe eingehängt sind, werden diese kraft- und formschlüssig mit den Gelenken und zueinander verbunden, so entstehen zwei weitere, schwerere Stabwerksketten (mit Gliedern mit größerem Querschnitt), die an ihren Kreuzungspunkten zueinander und mit den Gelenken der leichteren Stabwerkskette verbunden sind und ebenfalls von einem Bauwerksrand zum anderen verlaufen. Die Verbindung kann in jeder Art, z.B. durch Verschrauben, Vernieten, Verschweißen, Vergießen usw. erfolgen und muß nicht unbedingt gelelenkig sein. Wird das so entstandene Tragnetz stets in den Gelenkpunkten mit den Lasten der Dacheindeckung, der Schneelast und Windlasten belastet, so übernimmt die leichte Stabwerkskette (d.h. die an den Gliedern mit geingerem Querschnitt) neben den bereits vorhandenen Zugspannungen aus seinem eigenen und dem Eigengewicht der schwereren beiden Stabwerksketten, nur mehr Nutzlastanteile im Verhältnis ihres eigenen Querschnittes zum Querschnitt der diagonal verlaufenden schwereren Stabwerkskette.
  • Die Einzelquerschnitte und Querschnittsverhältnisse können auf Grund des Eigengewichtes und der maximalen Nutzlasten so bestimmt werden, daß ein ökonomisch ausgelegtes Tragwerk entsteht. Da die Kettenglieder (Stäbe) der leichteren Ketten stets über den (höher als die) Kreuzungspunkten der benachbarten schwereren Stabwerkskettenglieder liegen, wirken sie gegen Aufheben des Daches durch Windsog in Verbindung mit dem sie umgebenden, rautenförmigen schwereren Stabwerkskettengliedern wie Sprengwerke. Aneiandergereiht und um die halbe Gliedlänge versetzt, füllen sie das gesamte Dach und steifen es so aus, daß es an keinem Punkt zum Aufschwingen kommen kann.
  • Die durch die Materialelastizität der Stäbe möglichen kleineren Schwingungen können durch Einsetzen von Feder-Dämpferelementen in die leichten Kettenglieder noch herabgesetzt werden. Um kleinste Dehnungen und Verformungen dampfen zu können, können die leichten Kettenglieder geteilt und mittles querliegender Feder- Dämpferelemente rautenförmig auseinandergehalten werden.
  • So kann jede beliebige Übersetzung erreicht werden, so daß die Dämpfung schon bei kleinsten Amplituden einsetzt, außerdem können schwache und daher billige Feder-Dämpferelemente eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird an Hand von schematischen Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es wurden dabei zur Verdeutlichung Hängestabwerke mit nur wenigen Gliedern dargestellt, tatsächlich sind solche Hängewerke meist wesentlich vielgliedriger.
  • Ein Beispiel eines Hängedachtragwerkes ist in Fig. 3 in Draufsicht gezeigt. Das Tragwerk besteht aus zwischen Bauwerksrändern parallel zueinander verlaufenden Tragwerksketten aus z.B. stabförmigen Gliedern 2, die über Gelenkpunkte 3 miteinander verbunden sind. Die Gelenkpunkte 3 benachbarter Tragwerksketten sind zueinander um die halbe Länge der Glieder 2 versetzt.
  • In die zueinander parallelverlaufenden Tragwerksketten aus Gliedern 2 sind diagonal verlaufende weitere Tragwerkkketten, die aus z.B. stabförmigen Gliedern 4 bestehen, vorgesehen. Die Glieder 4 sind zwischen den Gelenkpunkten 3 bzw. am Rand des Tragwerkes zwischen Gelenkpunkten 3 und Befestigungspunkten am Gebäuderand eingesetzt.
  • Die Glieder 4 sind schwer bzw. haben einen größeren Querschnitt als die Glieder 2 der leichteren Tragwerksketten.
  • Fig. 1 zeigt die oben angeführte Sprengwerkwirkung des Kettengliedes 2 der leichten Tragwerkskette, wenn Sogkräfte S im Gelenkpunkt 3 angreifen, die vom jeweils benachbarten Gelenkpunkt 3 ausgehenden, schweren Kettenglieder 4 erhalten dabei Druckkräfte.
  • Fig. 2 zeigt ein Hängestabwerk im Aufriß. Die Randauflagerungen 1 des Hängedachtragwerkes sind durch Gelenke 3 auf den Mittellinien der Stützen bzw. Randträger des Bauwerkes dargestellt.
  • Die dünnen Linien zeigen die leichteren Kettenglieder 2, die stärkeren Linien die schweren Stabwerkskettenglieder 4, die zwischen den Gelenken 3 hin und her laufen.
  • Fig. 4 zeigt eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit zwischen den leichten Kettengliedern 2 eingehängten Feder-Dampferelementen 5. Alternativ dazu zeigt dieselbe Figur rautenförmig aufgespaltene leichte Kettenglieder 6 mit dazwischen eingehängten schwächeren Feder-Dämpferelementen 7.

Claims (4)

  1. Hängedachtragwerk, dadurch gekennzeichnet, daß querschnittsschwächere Stabwerksketten mit vorzugsweise in halber Kettengliedlänge versetzten Gelenkpunkten (3) benachbarter Kettenstränge, mit den Kettengliedern (4) sich kreuzender, querschnittsstärkerer Stabwerksketten in den Gelenkpunkten verbunden sind, wobei das Eigengewicht des gesamten Kettennetzwerkes zur Gänze von der querschnittsschwächeren Stabwerkskette aufgenommen wird, jedoch die in den Gelenkpunkten (3) und gleichzeitig Kreuzungspunkten der Ketten angreifende Nutzlast aliquot zu den Querschnitten der Kettenglieder (2, 3) der querschnittsschwächeren und der querschnittsstärkeren Stabwerksketten abgetragen wird.
  2. Hängedachtragwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabwerksketten aus miteinander gelenkig verbundenen Gliedern (2) bestehen, wobei die Gelenkpunkte (3) benachbarter Stabwerksketten zueinander versetzt, vorzugsweise um die halbe Gliedlänge versetzt sind, und daß weitere Stabwerksketten aus gegenüber den Gliedern (2) der ersten Stabwerksketten einen größeren Querschnitt aufweisenden Gliedern (4) vorgesehen sind, wobei die Glieder (4) der weiteren Stabwerksketten zwischen den Gelenkpunkten (3) der querschnittsschwächeren Stabwerkskette bzw. an den Befestigungspunkten am Bauwerkrand (1) eingesetzt sind.
  3. Hängedachtragwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenglieder (2) der leichten Stabwerkskette Feder-Dämpferelemente (5) enthalten.
  4. Hängedachtragwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenglieder (2) der leichten Stabwerkskette rautenförmig aufgespaltet (6) sind und durch je ein quer zur Kettenachse liegendes Feder-Dämpferelement (7) auseinandergespreizt sind.
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ZA872111B (en) 1987-11-25
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ATA240686A (de) 1987-08-15
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EP0260248A3 (en) 1989-05-03

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