Stampfbeton

Stampfbeton
Einleitung:
Stampfbeton ist ein Beton, der sich durch seine trockene
Konsistenz auszeichnet. Dem Kiessand Gemisch wird 1/3
Zement beigemischt und mit Wasser auf eine Erdfeuchte
Konsistenz gebracht. Seine Konsistenz lässt es zu, den Beton mit Stampfen zu Verdichten. Auf Armierungseisen wird
verzichtet.1
Antworten zur These1
Soll ein Dach in Stampfbeton erstellt weden, ist die parabelförmige Kuppel ein ideales Instrument. Die Kuppel ist in
der Lage, Kräfte nur über Druck abzutragen, ohne auf Zug
reagieren zu müssen. Die Parabelform der Kuppel ähnelt
mit der Kräfteverlaufsform bei Belastung.
Die Form der Kuppel kann aber auch rund sein oder anders
geschwungen
Als Kuppel wird der obere Teil einer Halbkugel bezeichnet.
In der Bautechnik wurden früher, heute immer weniger,
Räum mit Kuppeln überdeckt.
Wird die Form von oben mit Kräften belastet, halten die
Kuppelwände erstaunlich viel Belastungen stand. Dank
ihren mehr oder weniger an den Druckkräfteverlauf ähnelnden Form leiten die Wände ohne auf Zug belaste zu werden
die Kräfte weiter nach unten. Stampfbeton mit seiner Masse
zieht nach unten wie selten ein anderes Baumaterial. Mit
einer Kuppel allerdings kann aber auch Stampfbeton einen
Raum ohne weiteres überspannen.
Wird weiter sich eine Kuppelform von der Parabel entfernt,
desto schwächer kann sie Kräfte ableiten.
Aus Stampfbeton können auch mit Tonnen ausgebildet werden und somit Räume überspannen.
Flachdächer allerdings sind an der Unterseite ständig unter
Zug und somit nicht geeignet für Stampfbeton.
Kuppel in Parabelform. Die Form
beschreibt den Kräfteverlauf.
Auf der Skizze wird eine Last „F“ Auf die Decke
Ist eine Dachkonstruktion in Stampfbeton möglich?
Wird ein zweites Geschoss erstellt, dann sollten die Regeln
von Palladio beachtet werden. Raum soll über Raum, Wände über Wände stehen. Die Wände im unteren Geschoss
sollten dicker konstruiert sein als in oberen Geschossen.
Quellenangabe
1
Christoph Mäkler. Werkstoff Stein, Material, Konstruktion, zeitgenössische Architektur. Berlin (2004)
Die weissen Linien zeigen einen
Schnitt durch eine parabelförmige Kuppel. Bei zu hohem Druck
verschiebt sich die Drucklinie (rot)
nach unten. Die Kuppel bricht dann
ein.
Stampfbeton
Überhängendes Bauteil
Wird ein überhängendest Bauteil in Stampfbeton erstellt,
dann entstehen oben im Bauteil Zugkräfte „e“ (rot markiert).
funktioniert nicht!
Flachdach
Die Kräfte „F“ aus den Eigenlasten und Auflasten werden
bei dieser Konstruktion parabelförmig nach unten abgeleitet. Das Material unterhalb der Parabel (grün markierte
Fläche) reagiert ausserhalb von diesem Druckystem, die
Fläche reagiert auf Zug. Ohne Zugstäbe im Bereich unten
(rot markiert) bricht die Decke durch.
funktioniert nicht!
parbelförmige Kuppel
Die Parabelform ist ideal, um die Kräfte „F“ abzuleiten.
Das System reagiert nur auf Druck.
funktioniert!
Stampfbeton
runde Kuppel
Eine runde Kuppel kann Druckkräfte nach unten ableiten.
Der Unterschied zur Parabelform ist, dass bei hohem
Druck auf den Scheitel die Gefahr besteht, dass die Seitenwand nach aussen abknickt.
funktioniert!
berechenbare Schwachstellen
Wird die Kuppel oben senkrecht zu fest gedrückt, dann
bricht die Schale unter dem eingezeichneten Winkel(45°–
52°) nach aussen. Oberhalb diesem Winkel funktioniert
die Schale.
funktioniert!
Stampfbeton
Dreieckdach
Ein Dreieckdach kann die Kräfte nach unten ableiten. Die
Kräfteresultierende „FR“ bestimmt die lineare Position,
wo das Kräftetrapez das Bauteil angreift. Grafisch dargestellt geht kann das Trapez durch die beiden Punkte „A“
und schneidet die beiden Geraden der „FR“.
Je steiler das Dreieck ist, desto stabiler ist die Form. Wird
die Form flacher, dann nehmen die horizontalen Kräfte
zu. Irgendwann bricht das Bauteil im Schwerpunkt durch.
funktioniert!
Dreieck Schwerpunkt
Der Schwerpunkt des Dreiecks bestimmt den Ort, wo die
Kräfteresultierende abgeleitet wird. 1/3 der Kathetenlängen von der Ecke aus bestimmen den Schwerpunkt.
Fünfeck
Werden die Kräfte zu weit aussen abgeleitet, dann besteht die Gefahr, dass die Wand ausbricht. Entscheidend
sind die hoizontalen Kräfte, je grösser diese sind, desto
eher bricht die Wand nach aussen. Sind die Kräfte der
Eigenlasten allerding genug gross, können die horizontalen Kräfte regulär abgeleitet werden, ohne einen Schaden
anzurichten.
Berechnung der max. horizontalen Kräfte
Formel: Fh= FReib
funktioniert!
Stampfbeton
Dreieckform im Innern leitet zwar die Kräfte
auf Druck ab, der Platzverlust durch verlorene Ecken im unteren Bereich ist aber
beträchtlich.
Kuppelform im Innern leitet zwar die Kräfte
auf Druck ab, der beschränkte Durchmesser
und die Seitenkräfte wirken sich negativ auf
die unbewehrte wand aus.
Die oberen Räume bergen Gefahr, dass die
Aussenwand nach aussen asbricth.
Ein Fünfeck können allerdings die Winkel
verschieden angeordnet sein. Grosse Winkel schieben die J^Kräfte nach aussen, also
eher indirekt nach unten ab. Flache Winkeldimensionieren den Raum tiefer als Steile.
Steile Winkel im Aussenbereich verringern
die horizontalen Kräfte enorm. Gegen innen
dürfen die Winkel flacher sein.