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Dienstag, 16. Juli 2019
Ausgabe 6539 | Nr. 197 | 18. Jahrgang
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Überdachungen mit großen Spannweiten

# 18.08.2001

Die Entwicklung im Bauwesen zeigt eine eindeutige Tendenz zu großräumigen Überdachungen. Es erschließen sich neue Bauaufgaben, denen die Spannweiten gerecht werden müssen

Bogenkuppel aus Brettschichtholz, Foto: Fachhochschule Coburg Bogenkuppel aus Brettschichtholz, Foto: Fachhochschule Coburg

Im Bauwesen werden neue Wege beschritten. Für Freizeitanlagen, Schwimmbäder, Sportstätten, Einkaufsmärkte und dergleichen werden immer häufiger großräumige Holzüberdachungen als Gestaltungselement eingesetzt. Weg vom Schema quadratisch angeordneter Stützenraster heißt die Devise. Zukünftig werden geschlossene und zeitweise überdachte Mülldeponien, Recyclinganlagen mit aggressivem, chemischen Klima, Verkehrsweg-Einhausungen, Freizeitanlagen und Wetterschutzzonen in den Städten große Herausforderungen an die Ingenieure stellen.

Für Tragsysteme mit großen Spannweiten bietet sich in besonderer Weise Brettschichtholz an. Leimbauteile kann man in großen Dimensionen herstellen. Längen von fünfzig Metern mit Querschnitten von über zwei Metern Höhe und bis dreißig Zentimetern Breite sind möglich. Sie können gekrümmt, doppelt gekrümmt und verdrillt geleimt werden. Bei einer ähnlichen Druckfestigkeit wie bei Beton, entspricht die Zugfestigkeit ungefähr Stahlquerschnitten mit gleichem Konstruktionsgewicht.

Eissporthalle in Grefrath, Foto: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. Eissporthalle in Grefrath, Foto: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V.

Im Ingenieur-Holzbau ist der gestalterische Spielraum sehr groß. Es gibt jedoch bevorzugte Lösungsansätze bei der Überdachung von Eissport- und Leichtathletikhallen. Bei Großstadien sind die maximalen Spannweiten nur durch Netzwerkkuppeln zu erreichen. Bei weit gespannten Tragwerken treten große Stabkräfte auf. Besonders bei Verbindungen von normalkraftbeanspruchten Nebenträgern und Diagonalen mit Hauptträgern stellt dies hohe Anforderungen an den Bauingenieur.

Bei Tragwerken mit geraden Stäben können beim Einsatz von Einfeldsystemen mit Vollwandträgern aus Brettschichtholz Spannweiten von dreißig Metern, mit unterspannten Trägern Spannweiten von fünfzig Metern erreicht werden. Setzt man parallelgurtige Fachwerkträger ein, sind Spannweiten von siebzig Metern, beim Einsatz von Fachwerkrosten sogar von hundert Metern möglich, wobei eine statische Trägerhöhe von L/10 bis L/15 sinnvoll erscheint.

Mehrzweckhalle in Arbon (CH), Foto: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. Mehrzweckhalle in Arbon (CH), Foto: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V.

Eine Holz-Stahl-Kombination kommt in erster Linie für zugbeanspruchte Konstruktionsteile bei aufgelösten Systemen zur Anwendung. Hierbei spielt allerdings die Ästhetik eine größere Rolle als technologische Gesichtspunkte. Zu achten ist dabei auf das Temperatur-und Brandverhalten des Systems. Brandschutzbeschichtungen auf Stahlteilen sind bis zu einer Feuerwiderstandsdauer F 30 möglich. Bei Holzquerschnitten können diese oder höheren Anforderungen durch geringfügige Vergrößerung erfüllt werden. Für einteilige Querschnitte werden für Stabverbindungen in der Regel Stahldübel-Schlitzblech-Verbindungen eingesetzt, für mehrteilige Querschnitte Nagelblech-Knotenblech-Verbindungen mittels Bolzen oder Gelenkwellen. Zukünftig werden Betonverguss zur Kraftübertragung, Gussstahlteile und Schweißtechnologie bei neuen Verbindungstechniken im Holzbau an Bedeutung gewinnen.

Brettschichtträger können problemlos gekrümmt verleimt werden. Dies ergibt zum einen völlig neue Gestaltungsvarianten, zum anderen eröffnet es die Möglichkeit, ein Tragsystem in Annäherung an seine statische Stütz- beziehungsweise Momentenlinie zu entwerfen. Beim Fischbauchträger sind Obergurt und Untergurt gekrümmt und mit Pfosten verbunden. Durch das Einfügen von Diagonalen entsteht ein Fachwerkträger. Es sind Spannweiten bis zweihundert Metern denkbar.

Expodach, Foto: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. Expodach, Foto: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V.

Bogenhallen gehören zum Standard im Holzbau. Es werden Spannweiten von fünfzig bis hundert Metern erreicht. In vielen Fällen sind allerdings besondere Hauptträger über die lange Hallenseite wirtschaftlich.

Bogenkuppeln entstehen durch radial angeordnete Dreigelenkbogen. Die Pfettenringe und ein System aus Diagonalen übernehmen die Knickaussteifung. Spannweiten bis 120 Meter sind realisierbar. Das Spannweiten / Stich-Verhältnis entspricht dem der Bogenhalle. Das System Netz über einer Kugelkalotte ermöglicht nach heutigem Stand Spannweiten bis zu 250 Metern. Die bisher größte gebaute Holzkuppel hat einen Durchmesser von 162 Metern. Zugsysteme aus Brettschichtholz führen im Holzbau zu erheblichen Massenreduzierungen. Die äußeren Kräfte werden überwiegend durch Zugkräfte abgetragen. Die Biegesteifigkeit hängt von der geforderten Durchbiegung ab. Für die Auflagersysteme wird bei weitgespannten Dächern meistens Stahlbeton verwendet, da die Horizontalkräfte an den Auflagern eine hohe Steifigkeit erfordern.

Rippenschalen bestehen aus gekrümmten, in zwei Richtungen verlaufenden Tragelementen, die schubfest miteinander verbunden sind. Darüber liegen ein- oder mehrlagige Brettschalungen als Scheibe. Der Kräfteverlauf wird durch die Geometrie bestimmt. Bei der Hyparschale sind Rippen, Holzscheibe und Randelemente im Idealfall momentenfrei. Weit gespannte Holzrippenschalen stellen hohe Anforderungen an die Ausführung, da eine große Passgenauigkeit der einzelnen Elemente erforderlich ist. In Zukunft werden sie wahrscheinlich häufiger gebaut werden.

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Arbeitsgemeinschaft Holz e.V.
Bogenkuppel Holzbau Ingenieurholzbau Tragwerk Bogenbinder Leimholzbinder Brettschichtholz Vollholz Fachwerkträger Vollwandträger Holzbau Holzbau https://www.bauingenieur24.de/fachbeitraege/holzbau/ueberdachungen-mit-grossen-spannweiten/31.htm 687 de-DE
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