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Weitgespannte Lamellendächer der frühen Moderne. Konstruktionsgeschichte, Geometrie und Tragverhalten
Tutsch, Joram F.
München (Deutschland)
Selbstverlag
2020, 382 S., Abb., Tab., Lit.
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[Quelle: http://d-nb.info]
Weitgespannte Konstruktionen aus Holz- und Stahllamellen prägten in den 1920er Jahren die Entwicklung innovativer Dachtragwerke. Die Systembauweisen der deutschen Patentinhaber Zollinger, Junkers und Hünnebeck wurden international vertrieben. Noch heute existieren weltweit Hunderte dieser Dächer. Exemplarische Befundaufnahmen zeigen, dass teilweise erhebliche plan- und unplanmäßige Veränderungen an den Bauwerken festzustellen sind. Für eine Untersuchung, Zustandsbewertung und Instandsetzungsplanung der Stahlbauweisen von Junkers und Hünnebeck existieren bisher nur wenige Anhaltspunkte. Ihre Konstruktion und ihr Tragverhalten stehen daher im Mittelpunkt vorliegender Arbeit. Mit drei baupraktisch einfach zu ermittelnden Dachabmessungen – Spannweite, Bogenstich und Dachlänge – sowie der Lamellenanzahl in Längs- und Querrichtung wird eine geschlossene parametrische Formulierung gegeben. Durch die vektorielle Beschreibung der Lamellenachsen als regelmäßiger Polygonzug entlang einer Schraubenlinie ist eine differenzialgeometrische Analyse der Bauweisen und deren Verbindungsdetails möglich. Statische Berechnungen finden am ebenen Bogen, räumlichen Stabwerk und einer steifigkeitsäquivalenten Schale statt, deren FEM-Formulierung um den Querschubanteil erweitert wird. Dabei wird die herausragende Bedeutung der Giebellagerung quantifiziert. Ist eine solche vorhanden, dominiert die Membran- respektive Normalkraft gegenüber der Biegetragwirkung, was sich in einem bis zu vierfach niedrigeren Spannungsniveau zeigt. Auch wenn es sich um vielfach statisch überbestimmte Systeme handelt, ist die Redundanz infolge einzelnen Bauteilversagens relativ gering. Lastumlagerungen stellen sich nur lokal ein und führen so zu erheblichen Spannungszuwächsen in angrenzenden Bauteilen. Sicherungs- und Instandsetzungsmaßnahmen können auf Grundlage dieser Erkenntnisse geplant werden: Punktuelle Unterstützungen sind zu vermeiden, die Aufnahme des Bogenschubes ist permanent sicherzustellen, eine homogene Längslagersteifigkeit zudem günstig. Reparatur oder Austausch einzelner Bauteile sind so auszuführen, dass sie auch nach der Maßnahme gleichwertig am Lastfluss beteiligt sind. Droht durch derartige lokale Eingriffe ein erheblicher Substanzverlust, können auch großformatige Subsidiärtragwerke in Erwägung gezogen werden.
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