H O C H S C H U L E L U Z E R N S T R U K T U R U N D M A T E R I A L V O R N A M E N A C H N A M E F R Ü H L I N G S S E M E S T E R

Transkript

1 H O C H S C H U L E L U Z E R N S T R U K T U R U N D M A T E R I A L V O R N A M E N A C H N A M E F R Ü H L I N G S S E M E S T E R S T R U K UT U R Öffnungen in einem Faltwerk für sich alleine betrachtet, ohne dazugehörige Tragstruktur, sind nur stabil und ausgesteift, wenn sie einen Kräfteverlauf rund um die Öffnung besitzen und dieser nicht unterbrochen ist.

2 Entwicklung Tragwerk

3 Entwicklung des Tragwerks - Faltwerk Definition: Ein Faltwerk ist ein räumliches Gebilde, das aus steifen Flächenelementen besteht, welche entlang ihrer Kanten miteinander verbunden sind und dadurch eine räumliche Tragwirkung erzielen. - Geschichte: 1921, Luftschiffhalle Orly; E Freyssinet: erstes Betonfaltwerk Recherche zum Tragwerk - Tragverhalten von Faltwerken: Die einzelnen Flächen werden sowohl als Platte als auch als Scheibe beansprucht. Dabei tragen die einzelnen Elemente Belastungen quer zur Fläche zunächst als Platte zu den Kanten hin ab, welche als Auflager dienen. Entlang der Kanten werden die Kräfte in Richtung der benachbarten Flächen zerlegt. Dadurch werden diese Flächen als Scheiben aktiviert. Da die Verformungen der Einzelscheiben unter Belastung unterschiedlich sind, verschieben sich die Kanten gegeneinander. Um dies zu verhindern, müssen sie schubfest miteinander verbunden sein. Die Flächen übertragen als Platten Biegemomente und als Scheiben Normalkräfte. Sie müssen daher gegen Ausbeulen und Ausknicken stabilisiert werden. Die Leistungsfähigkeit eines Faltwerks in Bezug auf die maximal aufnehmbaren Lasten ist abhängig von dem Querschnitt der Gesamtkonstruktion, der Konstruktionshöhe (Je flacher die Konstruktionshöhe ist, desto eher neigt sie zum Durchbiegen), der Steifigkeit der einzelnen Flächenelement und der Stabilisierung der Konstruktion durch die Verbindung der Kanten untereinander oder durch andere konstruktive Maßnahmen. Sie werden verwendet um grosse Spannweiten zu überbrücken. Zudem haben sie eine geringe Stärke, da die statische Höhe grösser ist als bei normalen Decken oder Dächern. - Arten von Faltwerken: 1. Prismatische Faltwerke: parallele Faltungen und deren Variationen, rechteckige Scheiben als Grundform, die durch verschiedene zusätzliche Faltungen variiert werden kann 2. Pyramidische Faltwerke: umschließen eine Pyramidenform: Grundfläche ist ein Vieleck, Seitenflächen bestehen aus Dreiecken, die sich in einem Punkt treffen 3. Halbprismatische Faltwerke: vereinigen Formen aus prismatischen und pyramidischen Faltwerken Referenzojekte: Neubau Sportausbildungszentrum «Mülimatt» von Livio Vacchini: Das Gebäude hat eine Länge von 80 m und eine Breite von 55m. Der Bau verfügt über keinerlei Anund Nebenbauten. Es sind zwei unterteilbare Dreifachturnhallen untergebracht. Das Falttragwerk prägt das Erscheinungsbild nach Aussen. Im Inneren sind es jedoch die durchsichtigen und lichtdurchlässigen Bauteile. Holzfaltwerk-Kapelle von Saint-Loup, Bureau d architecture Danilo Mondada und Localarchitecture: Da der Raum an eine traditionelle Kapelle mit Mittelschiff und runder Apsis erinnern soll, ist die Faltung im Grundriss, Riffelungsprofil genannt, leicht gekrümmt. So wird der Raum zum Altar hin komprimiert und vertikal aufgefaltet. Der schrittweise Übergang vom horizontalen zum vertikalen Raum gibt der Kapelle eine klare axiale Ausrichtung zum Altar hin.

4 Tragstruktur

5 Tragstruktur mit Öffnungen Variante 1 Variante 2 Variante 3

6 Untersuchung von Öffnungen in Faltwerkdächern - Die Untersuchung möchte Öffnungen in einem Faltwerk untersuchen. Definition Öffnung: Duden: Stelle, wo etwas offen ist, etwas hinaus- oder hineingelangen kann Architektur: Architektur benötigt Öffnungen um im Licht lebendig zu wirken. Es entspricht der Wechselwirkung zwischen Trennung und Verbindung oder innen und aussen. Deshalb ist es für architektonische Vielfalt die Öfnnung sehr entscheidend und dessen Umgang. Dies kann erreicht werden wie bei Frank Lloyd Wrigh mit der Destruction of the box oder durch Auflösung von Bauelementen. In diesem Fall das Dach. Kräfte nur in eine Richtung abgetragen werden. Grosse Überspannung ohne Zusatz Elemente nicht möglich. Variante 3: Mit Hilfe von Öffnungen an der Verbindung von dem Faltwerk entsteht eine grosse Instabilität. Da mit dieser Öffnung die Steifigkeit von dem Tragsystem weg fehlt. Wichtig zu betrachten ist jedoch immer die Tragstruktur, die vom Dach auf den Boden entsteht. Mit ihr kann man jeder dieser Öffnungen mehr Stabilität einbringen. Daher ist eine punktuelle Untersuchung von Öffnungen in Faltwerkdächern immer mit Vorsicht zu geniessen. - Schritt 1. Wo können Öffnungen in einem Faltwerksdach sein? Es wurden 3 Varianten getestet. Variante 1: Mit Hilfe von Öffnungen in dem Flächenbereich. Durch die Druck- und Zugkräfte welche in beide Richtungen abgetragen werden können und somit auf dem Boden transportiert werden kann. Somit ist um die Öffnung stehts eine komplette Tragstruktur die relativ stabil ist. Ist diese Variante eine Möglichkeit. Grosse Überspannung immer noch möglich. Variante 2: Mit Hilfe von Öffnungen durch Auflösung des Fachwerks an den Seiten, entsteht grosse Instabilität. Die einzelnen Streifen müssten einzeln gestützt werden und könnten ihre Kräfte nicht auf die nebenanliegenden abgeben. Somit können die

7 Zeichnerische Dokumentation der Tragstruktur Schnitt B Ansicht M 1:500 Schnitt A Schnitt A Schnitt A M 1:500 Schnitt B M 1:500 Schnitt B Grundriss M 1:500

8 Fazit These Durch die Untersuchung der Öffnungen in einem Faltwerk, wurden interessante, für den Entwurf brauchbare Untersuchungen getätigt. Zu wissen wie man Öffnungen in ein Tragsystem einbringen kann ist von grosser Bedeutung, wie auch Öffnungen für jedes Gebäude wichtig ist. Durch die drei Varianten konnte man ein Ausschlussverfahren erreichen, bei welchem gezeigt wird die jede einzelne Öffnung funktioniert und was sich dahinter verbirgt. Jedoch wie bereits vorhin beschrieben ist die Tragstruktur sehr wichtig für Öffnungen in einem Faltwerk, durch diese wird vieles möglich was mit der punktuellen Ansicht von der Öffnung nicht möglich gewesen wäre.