STAHL THESENBLATT 2 STRUKTUR

Struktur und Material FS15
HSLU Technik & Architektur
Dozent: Ivo Thalmann
Studierender: Sandro Schmid
07. Mai 2015
AUSGANGSLAGE
STAHL
THESENBLATT 2 STRUKTUR
Im Stahlbau können grosse Spannweiten mit relativ filigraner Konstruktion ausgeführt werden.
Der Stahlbau ist prädestiniert für den Skelettbau. Auch ist Stahl ist im Verhalten auf Zug- und
Druckkräfte sehr ausgeglichen.
Bei einem Gebäude mit einem einseitig, weit auskragendem Dach kommen diese Eigenschaften von Zug und Druck zur Anwendung.
Bei einer gerichteten Skelettstruktur (siehe Abb. 01) stellt sich die Frage der horizontalen Gebäudeaussteifung. Die Herausforderung besteht darin, den Vorteil des Skelettbaus mit dem flexiblen
Grundriss zu erhalten. So soll die Aussteifung möglichst über die Dachkonstruktion aufgenommen werden.
THESE
RECHERCHE
Abb. 01 Strukturmodell Foto
«DIE HORIZONTALE AUSSTEIFUNG EINER HALLE KANN HAUPTSÄCHLICH DURCH DAS DACH AUFGENOMMEN WERDEN, DAMIT DER RAUM DARUNTER FLEXIBEL BLEIBT UND NUR VON EINZELNEN STÜTZEN DEFINIERT WIRD.»
Stadion Letzigrund, Zürich
Ovale Dachform aus 32 Vollwandbindern, die je von einer
Druck- und einer Zugstütze getragen werden, da das Dach bis
zu 34 Meter auskragend ist. Die Stützen sind unten eingespannt
und verjüngen sich nach oben.
Das Dach wird durch ein sekundäres Traggerüst ausgesteift
(siehe Abb. 03), die Verbindungen sind geschraubt. Die geschlossene Form wirkt sich auch positiv auf die Aussteifung aus.
Abb. 02 Letzigrund Dachstützen
Abb. 03 Schnitt und Aufsicht der
Foto: EWA, swissprofessionals
Dachkonstr.
Neue Nationalgalerie, Berlin
Das Dach ist quadratisch und besteht aus 1.8m hohen Rahmenträger. Es wird auf 8 Stützen, je 2 pro Seite, gelenkig gelagert. Die Stützen sind unten eingespannt und haben einen biegesteifen Querschnitt (siehe Abb. 05 Skizze).
Die 38 Rahmenträger, je 19 in eine Richtung, wurden vor Ort zu
Kastenträger mit einem durchgehendem Deckblech als oberer
Abschluss zusammengeschweisst.
Abb. 05 Stützenanordnung und
-querschnitt
Abb. 04 Neue Nationalgalerie
Foto: Fritz Geller-Grimm, 2006
Gemeinsamkeiten der beiden Objekte:
Beide untersuchten Objekte sind geprägt von einer starken und ausgesteiften Dachkonstrukion,
die es zulässt die Primärkonstruktion nur auf Stützen zu lagern die im Boden eingespannt sind.
Durch die schwere Konstruktion sind auch massive Stützenquerschnitte erforderlich die die Vertikalen Lasten aufnehmen. Diese Stützen können durch ihre hohen Biegesteifigkeit auch die horizontalen Lasten aufnehmen, ohne dass ein aussteifender Kern oder Wandscheiben nötig sind.
Weiteres Beispiel
Ein Prinzip von Le Corbusier war bereits die Anwendung von
Stützen um einen freien Grundriss zu erhalten und damit das
Gebäude abgehoben wird. Dies ist bei der Villa Savoye klar
veranschaulicht (siehe Abb. 06). Jedoch konnte er nicht vollständig auf aussteifende Wandscheiben verzichten.
Abb. 06 Villa Savoye, Le Corbusier
Foto: m-louis, 2010
FAZIT
Es ist möglich, dass das Dach die horizontalen Kräfte aufnehmen kann. Die Primären Träger die
durch eine sekundäre Konstruktion biegesteif verbunden werden, steifen das ganze Dach zu einem Element aus. Wenn horizontale Kräfte auftreten, werden diese gleichmässig auf die linear
angeordneten Stützen verteilt. Die Stütze müssen aber auch eine gewisse Biegesteifigkeit aufweisen, das heisst sie werden einen massiveren Querschnitt haben müssen (vgl. Skizzen Abb. 07).
Als Einheit mit dem Gebäude wirkt es immer noch als filigran, da sie durch keine Wandscheibe
ausgesteift werden müssen.
Der Zwischenraum der Stütze kann frei und flexibel genutzt werden.
Abb. 07 Fazit
Oben: Eingespannte Stütze
Mitte: Bsp. Stützenquerschnitt
Unten: Aussteifung vom Dach