DER STAHLBAU
Verantwortliche Schriftleitung: 35r.=2>ng. A. H e r t w l g , Geh. Regierungsrat, Professor an der Technischen Hochschule Berlin Berlin-Charlottenburg 2, Technische Hochschule. — Fernspr.: Steinplate 0011
B e i l a g e
T ^ T H ? D A T I T U r ' U X T T T /
Fachschrift für das ge-• Z e i t s c h r i f t fi ) | P ) / ~ \ [ J X J L _ > V ^ i l 1 N 1 J l \ . sam te Bauingenieurwesen Preis des Jahrganges 10 R.-M. und Postgeld
3. Jahrgang BERLIN, 22. August 1930 Heft 17
aiic Rechie Vorbehalten, s t a t i s c h e u n d k o n s t r u k t i v e B e t r a c h t u n g e n ü b e r d e n S t a h l s k e l e t t b a u . Von Professor Sr.=3ufl. B ru n n er, Graz.
Vortrag, gehalten in der vom M esseam t Leipzig anläßlich der Frühjahrsm esse Vor jetzt nahezu 50 Jahren wurde in Chicago mit dem Bau des
ersten m odernen H ochhauses begonnen. Es hatte 10 Stockwerke über der Erde; das gesam te Traggerüst w ar aus W aizeisenkonstruktion her
gestellt. Der Bau wurde 1883 vollendet. Damit war der erste Schritt zum Stahlhochhaus getan , und nun begann die bekannte, nach unseren Begriffen un
geheuerliche Entwicklung des W olkenkratzerbaues in Amerika. H eute zählt man in den V ereinigten Staaten rd. 4800 H ochhäuser mit mehr als 1 0 bis hinauf zu 60 Stockwerken. Von die
sen W olkenkratzern stehen allein 2480 in New York, davon 188 mit m ehr als 21 Geschossen. Es sind schätzungsw eise 14 Mill. t Stahlkonstruktionen dabei verbaut worden, was nach deutschen Verhältnissen einem G esam tw ert von etwa 5 M illiarden G old
mark entspricht, n u r für die nackte Stahlkonstruk
tion. Der G esam tw ert dieser Hochhäuser in ihrer schlüsselfertigen Voll
endung dürfte vorsichtig ge
schätzt m indestens 25 Mil
liarden Goldmark ohne G rundstücke betrag en . Über die ungeheure volkswirt
schaftliche B edeutung die
ser Zahlen Ist kein Wort zu verlieren.
Wenn nun die Ameri
kaner den ersten Schritt im Stahlskelettbau schon vor 50 Jahren machten, so w uß
ten sie genau w eshalb. Sie sind bekanntlich ausgezeich
n ete Rechner. Die Ent
w icklung zur Großstadt, das
rapide Hinaufschnellen der Bodenpreise gab wohl den Ausschlag zum H ochhausbau in Chicago. Es mag auch der Drang des Amerikaners zur Originalität, zu dem noch nie Dagewesenen mitgesprochen haben. Jeden
falls bot aber das Walzeisen an sich überhaupt erst die Möglichkeit, einen solchen Bau wirtschaftlich zu gestalten. Die bisher bekannte Massiv
bauw else hätte bei einem 10 oder 12 Stock hohen Bau zu ungeheuer
lichen A bm essungen der Fundam ente, der U m fassungsm auern usw. geführt.
Die wirtschaftliche N otw endigkeit wies also auf das Eisen hin, und so w urde in diesem ersten Bau bereits das bis auf den heutigen Tag maß
gebende Prinzip des Stahlskelettbaues verwirklicht, nämlich die Auf
teilung: statische Aufgabe des Baues einerseits in ein alle senkrechten Lasten und den Wind aufnehm endes stählernes Traggerüst und anderseits die Beschränkung der Aufgabe der W ände auf die lediglich raum um hüllende, abschließende, w ärm eisolierende Funktion.
1930 veranstalteten Vortragsreihe über Stahlskelettbauten.
Wenn wir den Begriff H o c h h a u s in Deutschland mit unseren bescheideneren Maßstäben auf alle Bauten von mindestens 8 Stockwerken beschränken wollen, so dürfte die Anzahl dieser H ochhäuser nach einer rohen Schätzung in D eutsch
land zur Zeit über 100 bis 150 betragen. Ein großer Teil davon ist aber in Eisen
beton ausgeführt, einer Bau
weise, die in den V ereinig
ten Staaten für größere G e
bäude nicht in Frage kam und kommt. Die aller
letzten Jahre aber brachten auch in Deutschland einen überw ältigenden Sieg der Stahlbauw eisc, was am besten dadurch gekenn
zeichnet ist, daß sogar in Siäddeutschland, wo alle Bedingungen für die mas
sive Bauweise gegeben sind und die Frachtlage für Stahlkonstruktionen ungün
stiger ist, die hervorragend
sten Bauten dieser Art in Frankfurt a. M., M annheim, S tu ttg a rt, München usw.
bereits in Stahlskelettbau
weise hergestellt werden.
Nicht minder interessant ist, daß die sehr w irt
schaftlich denkenden Ham
burger die großen Büro
bauten der letzten Ja h re 1), w ie das M önckeberghaus, Schurichhaus, Hansahaus und viele andere, in Stahl erbauten. Der bedeutendste dieser Bauriesen Ist das 15 Stockwerke hohe Ver
w altungsgebäude des Ver
bandes D eutschnationaler H andlungsgehilfen2), bei welchem 3000 t Stahlkon
struktion zur V erwendung kamen. Bel allen diesen Bauten wurden die w irt
schaftlichen wie die technischen Vor- und Nachteile der E isenbetonbau
weise und der Stahlbauw eise sehr eingehend untersucht. Hierbei war vielfach ausschlaggebend, daß die Verwendung des Stahls infolge der Schlankheit der Stützen einen erheblichen Raumgewinn gestattet, der natür
lich mit der Höhe des G ebäudes anwächst und bei 10 oder 12 Stockwerken bis zu 10°/o betragen kann. Der dadurch entstehende Gewinn an nutz
barer Grundfläche kann durch M ehreinnahm en an Miete sogar etwaige M ehrkosten der Stahlbauw else ausgleichen und übertreffen, was bei dem vorhin genannten G ebäude des D eutschnationalen Handlungsgehilfen
verbandes schließlich mit zur Wahl des Stahlskelettbaues führte. Ein großes Hemmnis bei der Einführung der Stahlbauw eise bildet heute in
1) Vgl. Stahlbau 1929, S. 157 ff.
2) Vgl. Stahlbau 1930, Heft 13, S. 147 ff.
Abb. 1. K athreiner-H ochhaus, Berlin.
D eutschland noch ein gew isses Vorurteil der Baukreise und insbesondere der A rchilekten, welche vielfach noch an den überkom m enen Baustilen festhalten wollen. Das ist verständlich, aber auf die Dauer unhaltbar.
Einer der modernsten jüngeren Architekten von internationalem Ruf, L e C o r b u s i e r , sagt in seinem Buch „Kommende Baukunst“ : »Die Ingenieure machcn Architektur, weil sie die B erechnung üben, die den N aturgesetzen entspricht, und ihre W erke lassen uns die Harmonie fühlen.“ Hier ist auch das W esen des Stahls als Baustoff richtig erkannt. Der Stahlbau ist das Ergebnis eines konsequenten m athem atischen Denkprozesses und das, was wir bisher konventionell A rchitektur und Baustil nannten, muß ihm gegenüber und gegenüber der Zweckm äßigkeit und der wuchtigen G rößenwirkung in die zw eite Linie zurücktreten.
In Deutschland müssen wir gerade mit Rücksicht auf die bei uns unbedingt gebotene größte W irtschaftlichkeit alles Bauens die Stahlbau
weise unentw egt im Auge behalten; denn sie bietet uns, wie wir noch sehen w erden, einerseits im Hinblick auf die am erikanischen Erfahrungen, anderseits aber auch bei den besonderen deutschen V erhältnissen in ökonomischer wie in technischer, aber auch künstlerischer Hinsicht den größten Effekt, das Optimum.
Das W esen des Stahlskelettbaues läßt sich kurz um schreiben: Ein dünnes Stahlgerüst trägt die gesam te Eigenlast und die Nutzlasten und sorgt gleichzeitig für Standsicherheit und Steifigkeit gegen Windkräfte, Bodensenkungen usw.
Die W ände haben im G egensatz zum M assivbau keine tragende Aufgabe mehr, sie dienen lediglich zum Abschließen und Einteilen der Räume, zum Schutz derselben gegen W ind, Regen, Schnee, Kälte usw.
und können daher bei geeigneten, möglichst leichten, natürlichen oder künstlichen Baustoffen in geringsten Stärken hergestellt w erden.
Das gilt aber nicht nur für H ochhäuser im eigentlichen Sinne, deren Zweck gew öhnlich zur Aufnahme von Büros, V erw altungen, Hotels, W arenspeichern usw. dient, sondern auch für W ohnhäuser gleicher oder geringerer Geschoßzahlen. Auch in dieser Beziehung sind uns die A m erikaner w eit voraus, und wir brauchen uns heute nur ihre Jahrzehnte alten Erfahrungen zunutze zu machen.
Die V erwendung des Stahles im W ohnhausbau hat ln den V ereinigten Staaten sogar eine ungeheure Bedeutung erlangt; w erden dort doch etwa 7 0 % des gesam ten Stahlskelettbaues vom W ohnhausbau in Anspruch genom m en. Nach einer Notiz ln der „Bautechnik“, Jahrgang 1929, wurden in den V ereinigten Staaten w ährend des Jahres 1928 3,4 Mill. t an Konstruktionsstahl verbraucht, davon etwa 7 5 % , d. h. 2,5 Mill. t, für den Stahlskelettbau und hiervon 7 0 % , d. s. 1,75 M ill. t, n u r fü r d e n W o h n h a u s b a u . Die entsprechenden Zahlen für Deutschland sind im Vergleich hierzu belanglos. Anderseits aber zeigen diese Zahlen, daß auch in Deutschland die Entwicklungsmöglichkeitcn des Stahlskelett
baues noch eine technisch wie volkswirtschaftlich gew altige Aufgabe vor sich haben müssen.
Die vorhin genannte Einteilung des Stahlskelettbaues in Tragkon
struktion und W andfüllung schafft natürlich auch für die Fundierung solcher G ebäude andere Bedingungen. Im W esen des M assivbaues liegt die V erteilung aller senkrechten Lasten auf die gesam te Länge der Um- fassungs- und der hauptsächlichsten Zwischenmauern. Das erfordert auch In ganzer Länge durchlaufende Fundam entm auern. Anders beim Skelettbau; die gesam ten Lasten w erden hier durch die meist durch
gehenden Stützen auf wenige Punkte konzentriert und dort durch Fun
dam entpfeiler in den Boden übertragen. So erfordert z. B. ein norm ales W ohnhaus von etwa 300 in2 Grundfläche bei der alten Bauweise etwa 110 lfd. m Fundam entbankette. In der Skelettbauw eise erhält das gleiche Haus etwa 18 auf die ganze Höhe durchgehende Stützen und dem entsprechend nur 18 einzelne Fundam entklötze. Natürlich Ist die G e
staltung dieser Fundam ente in erster Linie von den besonderen Boden
verhältnissen abhängig. Sind die Einzelstützdrücke sehr groß, wie dies bei den großen W olkenkratzern der Fall ist, und ist kein genügend trag
fähiger Boden vorhanden, so w ird man die Fundam ente auf Holz- oder Betonpfähle gründen. Vielfach wird man aber m it einer normalen Flächen
fundierung auskommen. Sehr zw eckmäßig kann sich u. U. eine Streifen
fundierung oder eine solche mit großen Platten erweisen, die dann mit Eiseneinlagen zu verstärken sind. Auch Roste aus w aagerecht liegenden Trägern (I-P rofile) können in besonderen Fällen zweckmäßig sein. Bei besonders schlechten Bodenverhältnissen, wechselndem Grundwasser usw.
kann auch irgendeine andere der bekannten Fundierungsm ethoden in Frage kom m en, z. B. Brunnenfundierung. Sehr vorteilhaft kann bei sehr h o h e n Bauten mit geringer Grundrißfläche die Anwendung von durchgehenden E isenbetonplatten oder Rahmen sein, wie dies bei dem Stahlskelett-Turm haus auf der Pressa in Köln geschah, das bei einer Höhe von 77 m nur 100 m2 Grundfläche b e sitz t3). Die A nordnung der Keller
geschosse gestaltet sich beim Skelettbau gänzlich abw eichend von der bisherigen Bauweise. Die unzw eckm äßigen, kostspieligen und meist w enig ausnutzungsfähigen K ellergeschosse kommen in Wegfall. Es
3) Vgl. Stahlbau 1928, S. 73 ff.
bleiben lediglich verhältnism äßig d ünne, nicht tragende und nur als Futterm auern gegen das anschließende Erdreich dienende Stützwände, die sich nach dem G ebäude im Innern zu gegen die Fundam entpfeiler lehnen. Damit ist das K ellergeschoß, sow eit es überhaupt angeordnet wird, zu einem billigen Nutzraum gew orden und e r h ö h t die Rentabilität des Baues, statt sie, wie beim M assivbau, zu verringern.
Auf die Fundam ente w erden nun die Stahlstützen aufgesetzt, deren Anzahl man natürlich auf ein M indestm aß beschränken muß. Soweit als möglich wird die Stützenstellung der zukünftigen Raum aufteilung des G ebäudes entsprechen, sofern kleinere Bauwerke in Frage kommen.
Für kleine und m ittelhohe Büro- und W ohnhäuser wird man also in der Regel die K reuzungspunkte der Außen- und Hauptzw ischenw ände, soweit es sich etwa um Räume von 25 bis 30 m2 h an d elt, durch Stützen ab- fangen. Man ist jedoch bei der Stützenausteilung durchaus nicht an die W ände gebunden; im G egenteil, die Zwischenwände können beliebig gesetzt und später auch beliebig verschoben w erden. Die gegenseitige Entfernung der Stützen w ird in erster Linie abhängen von einer ratio
nellen A usbildung und A nordnung der D eckenträger und deren Unter- ztige, welche unm ittelbar auf den Stützen liegen. Diese Verhältnisse w erden also hauptsächlich bestim m t sein durch die jew eilige Nutzlast der Decken und von der Bauhöhe, w elche man mit Rücksicht auf die Geschoßhöhe den Decken zugestehen kann. Die Stützenzahl verringert sich sofort, wenn z. B. das Erdgeschoß mit Rücksicht auf einzubauende Läden, Hallen usw. von Stützen möglichst frei bleiben muß. Gerade für solche Fälle ist der Konstruktionsstahl das ideale Baumaterial.
Die konstruktive A usbildung der Stützen ist natürlich in erster Linie ab
hängig von deren Belastung. In gew öhnlichen Fällen ist das breit- flanschige I-P ro fil sehr
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brauchbar. In der W erkstätte bedarf es ISO
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2000Fuß platte 20 a)
nur der Anarbei- tung für die meist aus Win
keln und Blechen bestehende Fuß
konstruktion so
wie für die Be
festigung der Unterzüge der Deckenträger, wie es z. B. die in Abb. 2 u. 3
dargestellten Einzelheiten der Stahlkonstruktion
I 1 für das G ebäude
Abb. 2a u. b. der Industriehof-
Abb. 2 u. 3. Sltitzenfuß, Innen- und A ußenstutzen- AQ Stuttgart,
anschluß. zeigen. Vielfach
verw endet man als Stützenquerschnitt zwei norm ale C -P ro file, die Flanschen nach innen oder auch nach außen stehend. Sie werden durch breite Bindebleche, seltener durch L.- oder C -V ergitterung zu einer knicksicheren Säule verbunden. Wenn es der reine Druckquerschnitt erfordert, erfolgt die V erbindung wohl auch durch zwei durchlaufende breite P latten , die mit den C -Flanschen vernietet werden. Die mit Rücksicht auf die Feuersicherheit und die äußere Erscheinung notw endige U m m antelung erhöht die Knicksicherheit beträchtlich. Der zwischen den C - oder I-P ro filen vorhandene Hohlraum wird zur Durchführung der Gas- und W asserrohre, der elektrischen Kabel usw. ausgenutzt. Auch zur V erw endung als Schacht für V entilation, Frisch- und W armluft
zuführung ist er geeignet. Bei nicht zu großen Lasten eignet sich auch das Stahlrohr, das bei geringstem M aterialaufw and das größte Trägheits
moment besitzt. E m p e r g e r schlägt vor, die aus C -o d e r L -Profilen zu
sam m engesetzten Stützen mit Beton zu um hüllen. Dadurch könnten die Bindebleche gespart w erden. Es ist aber doch fraglich, ob diese An
ordnung wirtschaftlich Ist und insbesondere die O rganisation auf der Bau
stelle nicht erschwert bzw. die Bauzeit verlängert. Eine an und für sich
B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „ D ie B a u t e c h n i k “. 195 sehr w ünschensw erte Normalisierung für die Stiitzenquerschnitte kann
sich nur innerhalb enger, durch die besonderen Verhältnisse und Geschoß
höhen gegebenen G renzen bew egen. Betragen doch bei sehr hohen Ge
bäuden, und besonders da, wo die Anzahl der Stützen mit Rücksicht auf die Raumausnutzung beschränkt werden muß, die Stützendrücke oft 500 t und m ehr, beim K athreiner-H ochhaus, Berlin (s. Abb. 1), 700 t , ja sie erreichen bei W olkenkratzern oft m ehrere tausend Tonnen. In solchen Fällen kom m t man natürlich mit einfachen I - oder C -Profilen längst nicht m ehr aus, und es muß dann der Q uerschnitt ev. unter Ver
wendung von Trägerprofilen aus einer Reihe von Stehblechen und Winkeln, und im m er möglichst doppelwandig, zusam m engesetzt w erden.
Ganz verschieden sind die M ontagelängen, in welchen die Säulenstücke zur Baustelle kommen. H andelt es sich um einfache, verhältnism äßig leichte B auten, so kann man die Stützen ohne Stoß w enigstens über zwei, auch über drei Etagen durchführen und dann mit dem folgenden Stück verlaschen. In solchen Fällen werden die D eckenträger stumpf angeschlossen oder durch die doppelw andigen Säulen hlndurchgesteckt.
Bel sehr schw eren Säulen, welche überm äßig starke Montagekrane be
nötigen w ürden, wird man sich auf die Durchführung üb er eine einzige Stock
w erkhöhe beschränken.
Sehr stark abhängig ist im übrigen die Ausbildung der Stützen von den V er
bindungen mit den Decken
trägern. Bei sehr hohen, turm artigen G ebäuden, wie z. B. dem 14 Stock hohen Turmbau des Lochnerhauses (Haus Grenzwacht) in A achen, ist vielfach eine vollständig biegungsstarke Eckverbindung der Stützen mit den direkt anschließen
den Deckenträgern bzw. Un
terzügen behufs Erzielung einer kräftigen Rahmen
wirkung zweckmäßig. Es Eckversteifung. Deckenträger, sind dann konsolartige,
kräftige Eckblechc, wie die In Abb. 4 gezeigte Ausführung beim Stahlskelett der M öbelfabrik Gottl. Hoffmann, Marbach, die mit Winkeln angeschlossen w erden, erforderlich. Bei w eniger hohen Bauwerken genügt es in der Regel, die D eckenträger in gewöhnlicher Weise mit Winkeln an die Stützen anzuhängen. Besonders vorteilhaft ist es, die Deckenträger bzw. U nterzüge in einer G ebäuderichtung durch die doppelw andigen Stützen hindurchzustecken. Es ist das sowohl für die Bearbeitung wie für die Montage selbst die einfachste Form der V erbindung, und sie hat glelchzeitg den statischen V orteil, die K ontinuität der durch
gesteckten Träger ausnutzen zu können und dadurch an Material zu sparen. Ein ähnlicher Effekt wird erzielt, wenn die oberen, also die Zug
flansche, der D eckenträger beiderseits einer stumpf abgeschnittenen Zwischen
stütze über dieselbe hinw eg oder durch dieselbe mit einer gem einsam en Decklasche versehen und die unteren Trägerflanschen durch düpne Keile in der Druckzonc ebenfalls zum Kraftschluß gebracht w erden. Auch diese Verbindung gestattet eine kontinuierliche Berechnung der Träger. Ist man gezw ungen, zur Erzielung der Rahmenwirkung des Skeletts zu Eck
blechen zu schreiten, so verm elde man aber, dabei wichtige Kraftniete auf Zug zu beanspruchen, w ie dies in Amerika oft gem acht wird. Man sollte dann m indestens die N iete durch kräftige, zuverlässige Schrauben ersetzen. Für die Deckenträger werden ln der Regel einfache W aizträger genügen (s. Abb. 5), fiir schw ere U nterzüge und größere Stützweiten lassen sich allerdings genietete Blechträger nicht verm eiden. So weisen die U nterzüge m ancher amerikanischer W olkenkratzer, z. B. der 200 m hohe Turmbau der lnsurance-Union in Ohio, m ehr als 2 m Stehblechhöhe auf, allerdings nur in solchen Fällen, wo möglichst stützenfreie H allen
einbauten in den unteren Geschossen verlangt sind, und die Stützen der oberen Geschosse auf diesen U nterzügen stehen.
H andelt es sich um solche außerordentlichen Fälle oder überhaupt um hohe K onstruktionen mit schw eren Lasten, so lassen sich allzu große Q uerschnitte für Träger und Stützen durch V erw endung hochwertiger Stahlsorten bedeutend m ildern. Die verbreitetste A nwendung findet in D eutschland Flußstahl St 37. H andelt es sich um wirkliche Hoch
häuser, so wird der St 48 und ev. auch der neue St 52 trotz des höheren Preises wirtschaftlich sein, da diese beiden letztgenannten Stahlsorten bis zu 30 bzw. 5 0 % höher beansprucht w erden dürfen als der St 37, die M ehrpreise hierfür aber nur 10 bis 2 5 % betragen.
Für leichtere Bauwerke verw endet man in Amerika vielfach statt Normalprofilen dünnw andige, hochstegige C -P ro file, die aus dünnen Blechen gepreßt w erden. Sic w erden in verschiedenen Größen her
gestellt, haben bei geringem G ewicht ein großes Trägheitsm om ent und eignen sich besonders für Deckenträger. Die üblichen Verbindungsm ittel
im Stahlbau w aren bisher bzw. sind noch Schrauben und Niete. Üblich ist es, im Stahlhausbau alle V erbindungen, die bereits in der W erkstatt h ergestellt werden können, zu vernieten und auf der Baustelle möglichst viel zu schrauben, w enigstens soweit es sich um einfache Profile handelt.
Bei schweren Bauwerken mit zusam m engesetzten Profilen läßt sich aber das V ernieten an der Baustelle nicht verm elden. Als besonders billig haben sich in Amerika gepreßte Klammern und Hülsen aus dünnem Blech erw iesen (Abb. 6), die mit dem H am m er und mit dem sog.
.F ranzosen“ um die Kanten der zu verbindenden Träger hcrum gebogen werden. Eine solche Klammer reicht natürlich nur dort aus, wo es sich nicht um Kraftverbindungen handelt, wo z. B. die D eckenträger auf den Unterzügen liegen und nachträglich einbetoniert w erden. Sie sind aber außerdem für solche Fälle geeignet, wo die Träger m iteinander ver
schweißt werden und zunächst nur ihre gegenseitige Lage gesichert werden soll. Bei dieser im Gebrauch verblüffend einfachen M ethode wird also jegliches Bohren von Löchern und das V erschrauben oder V er
nieten völlig verm ieden. Es sind nun seit einer Reihe von Jahren starke Bestrebungen im Gange, die Niet- und Schraubenverbindungen bei Hoch
bauten durch elektrische Schw eißverbindung zu ersetzen. Ihren Ursprung haben diese Bestrebungen in Amerika, und es ist nicht zu leugnen, daß m it dem Schweißen im elektrischen Lichtbogen schon große Erfolge erzielt w urden. Das Verbinden der Stahlteile untereinander verschlingt ja den größten Teil der Baukosten einer Stahlkonstruktion. Die W erk
stattbearbeitung besteht, außer dem richtigen Ablängen der einzelnen Stäbe, hauptsächlich im Bohren der Verbindungslöcher und Im V ernieten.
Auf der Baustelle kommt hinzu das V erschrauben bzw. Vernieten der Löcher an den einzelnen V erbindungs- und Stoßstellen. W eiter aber sind durch das Schweißen auch G ewichtsersparnlsse möglich, da ja in allen Zugquerschnitten die Bohrungen bei B em essung der Q uerschnitt- flächen abgezogen w erden müssen.
So w urde z. B. bei einem V erw allungsgebäude der W esthinghouse- Gesellschaft, bei dem 885 1 Stahlkonstruktion erforderlich waren, alles geschweißt. Es wurden hierbei 100 t Stahlkonstruktion, also über 1 0 % gespart. Die American Bridge Comp, errichtete ein 5 Stock hohes Stahl- gebäude, ebenfalls mit n u r geschw eißten Verbindungen. Bel einer vlel- etagigen Großgarage, die im Jahre 1925 in Ohio mit ebenfalls nur ge
schweißten V erbindungen errichtet w urde, sind hierdurch nicht w eniger als 23 % in den Gesam tkosten des Stahlskeletts gespart worden. Es waren dabei auf der Baustelle nur zwei Schweißarbeiter durchgehend beschäftigt, von denen jeder in 120 Stunden 109 lfd. m Schweißkante bew ältigte. Bei dem Umbau des Hom estead-H otels in Hot-Springs, Virginia, welches durch ein Turm gebäude von 1 8 ,3 x 23 m Grundfläche und 55 m Höhe mit einem Stahlgew icht von 560 t erw eitert wurde, sollte das äußerst lärm ende N ieten mit Rücksicht auf die H otelgäste verm ieden w erden. Es w urde deshalb auf der Baustelle alles geschw eißt, und es genügte die ständige Beschäftigung von zwei Schweißern, die mit den übrigen M ontagearbeiten genügend Schritt halten konnten. Sehr eingehend wurden die Einzelheiten der Schweißverbindungen durchgearbeitet lür ein im vorigen Jahre in Prag errichtetes 8 Stock hohes G ebäude, bei welchem sich übrigens der Siliziumstahl, St 52, als besonders vorteilhaft erw ies4). Mit Rücksicht auf eine genügende Steifigkeit gegen Wind ist die Konstruktion als steife Rahm enkonstruktion mit besonders kräftigen Eckverbindungen durch
gebildet. Die Eckbleche w urden in der W erkstatt mit den Deckenträgern verschweißt. Hingegen wurden die V erbindungen an der Baustelle mit Schrauben geschlossen (s. Abb. 7a bis e). Dies scheint auch für unsere Verhältnisse in Deutschland, und bis w eitere Erfahrungen mit dem Schweißen gem acht worden sind, das Richtige zu sein. Zweifellos können in der W erkstatt die Schweißarbeiten viel sorgfältiger durchgeführt und beauf
sichtigt w erden als auf der B austelle. Die Prüfm ethoden für die Stahl
schweißung sind wohl noch nicht so durchgebildet, daß sie im m er angew andt werden und volle G ew ähr bieten können. Es muß den Amerikanern zugestanden werden, daß die ausführenden Stahlbauanstalten
<) Vgl. Stahlbau 1929, S. 25 ff.
IP 22
\b b . 4.
Abb. 5.
Fenstersturz und
vor dem Bau immer sehr sorgfältige Versuche mit dem Schweißen an
stellten. Nach den verschiedenen Berichten sind diese Versuche fast durchw eg sehr gut ausgefallen, wobei es sich Immer um das Schweißen im elektrischen Lichtbogen handelte. Man stellte dabei fest, daß die Bruchfestigkeit etw a zwischen 1600 und 2200 kg/cm Schweißnaht liegt.
Die neuerdings aufgekom mene M ethode der U ntersuchung der Schweiß
stellen m ittels Röntgenstrahlen Ist leider nur in der W erkstatt möglich, und das Schweißen auf der Baustelle hat denselben Nachteil wie das A rbeiten im Eisenbeton, nämlich die Notw endigkeit einer besonders
Schnitt a -a
Abb. 7 a bis e.
Geschweißte Trägcranschlüsse im Prager Bürohochhaus des Wirt
schaftsverbandes tschechoslowakischer Baumwollspinnereien.
strengen Überwachung, geringere Zuverlässigkeit und mangelnde Nach
prüfbarkeit. Ein Nachteil ist w eiter, daß die Schw eißverbindung eine erheblich geringere D ehnung aufwelst als Stahl. Es ist also auch bei der Anordnung der Einzelheiten aller Schw eißverbindungen bereits Im Konstruktionsbüro nicht nur große Erfahrung, sondern auch große Vorsicht nötig. Doch werden wir bei den außerordentlichen V orteilen, die das elektrische Schweißverfahren im Hochbau bietet, zweifellos auf diesem G ebiet sehr rasch vorwärts komm en. Sehr interessant sind die Berichte über die Festigkeitsversuche bei Schw eißverbindungen, die man anläßlich einer K rafthauserw elterung eines Hotels im Atlantic im Staate New York gemacht hat. Die sehr gew issenhaft angestellten Versuche fielen so günstig aus, daß folgende Beanspruchungen als zulässig erachtet w urden:
für Zug in der Schweißnaht 980 kg/cm für Stumpfnähte,
„ Druck , . 1260
„ Scherung 790 , bei K ehlnähten.
Auch ln D eutschland bew egt die Frage des Schweißens schon sehr ein
gehend die in Betracht kom m enden Fachkreise. Besonders beschäftigt sich damit der Fachausschuß für Schweißtechnik beim Verein deutscher Ingenieure, unter M itw irkung des D eutschen Stahlbau-V erbandes und ver
schiedener Behörden und Fachleute. Die A usarbeitung von Richtlinien für Schweißen im Stahlhochbau ist im Gange, ebenso eine Samm lung von K onstruktionseinzelheiten w ichtigerer Schweißverbindungen.
Sehr wichtig sind die statischen A nforderungen, die man an einen Stahlskelettbau zu stellen hat. Zw eierlei Kräftewirkungen hat ein solcher Bau zu genügen, 1. den s e n k r e c h t e n Lasten, die durch das Eigen
gewicht und die Nutzlast der einzelnen Deeken entstehen, und 2. den w a a g e r e c h t e n Lasten, die Insbesondere vom Wind erzeugt w erden.
Die N utzlast der Decken richtet sich ja im mer nach den besonderen V er
hältnissen. ln der Regel ordnet man den unteren Stockwerken die größeren Lasten zu und die geringeren Lasten den oberen Stockwerken.
Diese Lasten können natürlich außerordentlich slark wechseln. Sie können für Speicher und ähnliche Zwecke 1000 kg/m 2, z. B. 1500 kg/m2
beim Lagergebäude der S tettiner Postdirektion, und m ehr betragen, um bei Büros und W ohnhäusern bis auf 200 kg/m - herunterzugehen. Inter
essant ist, d a ß d ie R i c h t l i n i e n , welche die Hochbau-Abteilung d e s a m e r i k a n i s c h e n H a n d e l s a m t e s aufgestellt hat, ausdrücklich zulassen, daß bei Bemessung einer Stütze nicht säm tliche darüberliegenden Stock
w erke als vollbelastet angenomm en w erden brauchen; sondern es kann von der Vollast ein Abzug gemacht w erden, der mit der Zahl der Stock
w erke wächst. Dieser Abzug beträgt z. B. bei sieben und m ehr Stock
werken 5 0 % . Ist das G ebäude nur zur Aufnahme von M enschen b e
stim mt, z. B. W ohnhäuser, Bürohäuser usw., so kann dieser Abzug sogar noch um die Hälfte verm ehrt w erden. Im übrigen entsprechen die Be
lastungen ziemlich den preußischen Vorschriften, welche ähnliche Ab
minderungen zulassen. Ganz besondere Sorgfalt ist aber erforderlich bei der Berücksichtigung der Windkräfte. Diese werden bei hohen, schmalen G ebäuden die Ausbildung des Stahlskeletts und der Eckverbindungen m aßgebend beeinflussen. In Amerika werden die W indkräfte nur dort eingehend untersucht und berücksichtigt, wo die Höhe des G ebäudes ungefähr das Dreifache der Breite in der W indrichtung erreicht. Man nim m t eben an, daß die normalen einfachen V erbindungen der Stützen mit den Deckenträgern und besonders die steife A usbildung der gesam ten Decken bei den niedrigeren G ebäuden eine genügende Standsicherheit gew ährleisten. Allerdings m üßte man dabei auch voraussetzen, daß die Stützen nicht in der D eckenebene gestoßen oder, wenn ja, dann wenigstens voll verlascht sind. N achteile haben sich aus dieser toleranten Auffassung der Amerikaner bisher nicht gezeigt. Selbst bei den größten Stürmen, die der amerikanische K ontinent zu verzeichnen hat, haben die W olken
kratzer und deren Stahlskelett ihre Schuldigkeit getan. Einer der ver
heerendsten W irbelstürm e hat bekanntlich im Frühjahr 1927 die Halbinsel Florida mit dem jetzt so bekannten Miami heim gesucht. Es w urden dort während dieses W irbelsturm es W indgeschwindigkeiten bis zu 190 km/h festgestellt. Über 1000 gem auerte G ebäude wurden völlig zerstört. Hin
gegen ist unter den 25 Hochhäusern, sämtlich ln Stahlskelettbauw else, die sich dort befanden, nur ein einziges schw erer beschädigt w orden, das M ayer-Kiser-Gebäude, welches bei 14 Stockwerken in der Q uerrichtung nur eine Breite von 14 m aufweist. Es hat sich dieses G ebäude in der O berkante um etw a 60 cm durch A usbiegen der Stützen verschoben. An sich ist aber die Stahlskelettkonstruktion vollständig intakt geblieben; nur die dünnen Umfassungswände, wie auch die Zwischenwände wurden zum Teil zerstört. Dabei ist aber zu berücksichtigen, daß es nur für einen W inddruck von 100 kg/m2 berechnet war, während der vom dortigen O b
servatorium festgestellte größte W inddruck w ährend des Sturm es etwa 320 kg/m2 betrug. Wenn man dabei noch berücksichtigt, daß die Eck- verblndungen bei diesem Bau nach unseren deutschen Begriffen wirklich sehr mangelhaft durchkonstruiert waren, z. B. auf Zug beanspruchte Niete usw., so komm t man zu dem Ergebnis, daß dieser Stahlskelettbau sich geradezu großartig bew ährt hat, was man mit Recht auf die bei der Stahl
konstruktion so wichtige und in den letzten Jahren durch theoretische Untersuchungen von G r ü n i n g , M a i e r - L e i b n l t z usw. bestätigte .Schlau
heit des Stahlm aterials“ zurückführen darf. Es hat sich übrigens bei dem erw ähnten Bau gezeigt, daß man an der sich öfter w iederholenden dyna
mischen Wirkung der W indkräfte nich t ach tlo s V orbeigehen darf, weil Torsionskräfte Im G esam tbau und ferner zweifellos Resonanzerscheinungen in der Tragkonstruktion auftreten, die gefährlicher sein können als die eigentlichen Windkräfte. Im allgem einen aber macht man schon seit längerer Zeit in Amerika bei der Berücksichtigung der W inddrücke ähn
liche A nnahmen w ie jetzt auch in D eutschland, indem man diese Kräfte entsprechend der Höhe der G ebäude abstuft. So nim mt man für die Höhe bis 12 m einen W inddruck von 49 kg/m2 und über 12 m einen solchen
von 98 kg/m 2, bei frei
stehenden hohen G e
bäuden aber 146 kg/m 25).
Die preußischen Vor
schriften aus dem Jahre 1925 arbeiten mit etwas höheren W indkräften, näm lichm lt 1 0 0kg/m 2bis zu 10 m, mit 125 kg/m2
von 10 bis 25 m Höhe und mit 150 kg/m 2auf die über 25 m Höhe liegen
den Flächen (Abb. 8), welche aber bei g e schützter Lage bis auf 75 kg/m2 erm äßigt w er
den können.
Der Einfluß der Windkräfte erfordert also eine besonders gew issenhafte Beriick-
U .S .A . D eutschland
fy /m i h f/n d d ru c k ^ 9 /m 1
Abb. 8. Vergleich zwischen deutschen und amerikanischen W indbelastungs-Vorschriften.
5) Die W indbelastungs- Vorschriften der G roß
städte der V ereinigten Staaten sind nicht ein
heitlich. Die neuesten Vorschriften von New York werden ln einem der nächsten Hefte be
sprochen werden.
Die Schriftleitung.
B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „ D ie B a u t e c h n i k “. 197 siclitigung bei dem Bau von Hochhäusern. Das Stahlskelett als tragender
Teil des Ganzen muß daher auch einer scharfen Ü berlegung und Berech
nung unterzogen w erden. Es ist schon gesagt w orden, daß bei nicht allzu hohen Bauten von entsprechender genügender Basis die Wind
kräfte keinen maßgeblichen Einfluß haben. Eine normale, sachgemäße Verbindung der Träger mit den Stützen und eine steife Ausbildung aller
EcHstütze \ Z u is c h e n stü Tze\
Abb. 9a bis c. Eckverbindungen beim Haus Grenzwacht, Aachen.
Zwischendecken, welche die Verteilung der W indkräfte auf die ver
schiedenen Stützen und ev. anzuordnende, besonders steife Stirn- und Zwischenwände sichern können, wird im allgemeinen genügen. Dieser Ansicht hat man sich auch außerhalb Amerikas überall angeschlossen, und bedeutende Stahlskelettbauten sind dementsprechend auch in Deutsch
land ausgebildct worden.
Bei hohen schmalen Bauten muß man aber zu anderen M itteln greifen, und zw ar, da die fach w erkartige Ausbildung der W ände mit Schrägstäben wegen der Fenster und Türen nicht durchführbar ist,
U/i
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Abb. 10. S v/ÿ///WM
tatlsche s System des
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U/s U/e
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** ; , K A / K I
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S
Siemens-Schaltwerk-Hochhauses.
wurden (Abb. 9a bis c). Bel den amerikanischen W olkenkratzern ist dies bereits eine althergebrachte Konstruktion. Aber auch verschiedene bedeutende deutsche H ochhausbauten sind durch die Literatur bekannt
geworden, bei welchen die steifen Rahmen notw endig waren, z. B. das
8 Stock hohe Geschäftshaus Samt u. Seide AG. ln M annheim 0), das neue Schaltwerk-Hochhaus der Siemens-Schuckertwerke in Berlln-Slem ensstadt7), welches bei einer Breite von 17,4 m mit seinen 11 Geschossen eine Höhe von 45 m erreicht. Es waren dabei insgesamt 3685 t Stahlkonstruktionen erforderlich, so daß richtige statische Annahmen und eine genaue statische U ntersuchung sich wohl lohnten. Hierbei wurde der Q uerschnitt des Stahlgerüstes ln zw ei nebeneinander stehende und miteinander wirkende Stockwerkrahmen aufgelöst (Abb. 10). Durch die genaue Rechnurfg, wie auch durch eine sehr sorgfältige Konstruktion konnte die An-
Abb. 12. Statisches System des Pressaturm es, Köln.
muß man steife Rahmengebllde mit kräftigen Ecken schaffen, welche ge
nügende Biegungsfestigkeit besitzen, um die gesam ten waagerechten Kräfte, die in den verschiedenen Höhen wirken, auf die Fundam ente zu übertragen.
Es w urde bereits erwähnt, daß aus diesem G runde bei dem Haus Grenz
wacht in Aachen, ausgeführt von Ges. H arkort-Duisburg, das statisch sehr eingehend untersucht wurde, die steifen Rahmen mit Eckblechen versehen
Abb. 11a bis c.
D urchbildung des Anschlusses der Träger an die Stützen beim Siemens-
Schaltw erk- Hochhaus.
Ordnung von Eckblechen verm ieden und genügende Steifigkeit der Ecken durch einfache Mittel erzielt w erden: lediglich mit Hilfe des Durchsteckens der Deckenträger durch die zwei Balkenstützen und die Sicherung der Verbindungen außer den Schrauben auch durch fest- sitzende Kelle (Abb. 11a bis c). Natürlich ist ein solches System vielfach statisch unbestim m t und würde bei strenger wissenschaftlicher Behandlung eine ungeheure Rechenarbeit erfordern. Es ist aber dem gew andten erfahrenen Statiker im m er möglich, durch zulässige vereinfachende Annahm en eine V erm inde
rung der Rechenarbeit zu er
zielen. So w ar es b e i dem schon erw ähnten Pressaturm in Köln, der ausnahm sw eise eine fachwerkartige A usbildung er
hielt, durch geschickte A nord
nung möglich, die Zahl der statisch unbestim mten Größen auf fünf herabzum indern8), ohne die Zuverlässigkeit der Rech
nung zu beeinträchtigen (s. Ab
bild. 12). Natürlich muß man diesen statischen Annahmen durch entsprechende konstruk
tive Ausbildung Rechnung tra
gen. So w erden vielfach die o) Vgl. Stahlbau 1928, S. 45 ff.
T) Ebenda, S. 177 ff.
8) E benda, S. 74, Abb. 8. 12stat. unbestimmte 4 Geschosse, je eine stat.
6rößen unbestimmte Größe
a) b)
Abb. I3 a u. b.
Stockwerkrahmen aufgelöst in einzelne, nur von Geschoß zu Geschoß ragende Portalrahm en, die an den Fußpunkten, mit denen sie auf dem unteren Stockwerk aufruhen, gelenkig angeschlossen gedacht sind, also das ganze System wird aufgelöst in eine größere Anzahl einfach statisch unbestim m ter H albrahm en (Abb. 13a u. b). Sehr günstig kann die Ausbildung durchgehender steifer Stockwerkrahmen bei solchen Hochhäusern sein , wo nicht nur die W indkräfte einen großen Einfluß haben, sondern auch mit großen N utzlasten in den einzelnen Geschossen zu rechnen ist. Die Rahmenausbildung mit steifen Ecken kann dann sehr vorteilhaft auf eine Ersparnis in der A usbildung der Stützen- und D eckenträgerquerschnitie zurückwirken. Man begeht auch k iin en großen Fehler, wenn man in solchen Fällen den M om enten- nullpunkt der Stützen etw a jew eils in halber Geschoßhöhe sich denkt, wodurch w ieder die Rechnung sehr vereinfacht wird. Ein ganz vor
zügliches Hilfsmittel zur Berechnung solcher vielfach statisch unbestim m ten Systeme bietet heute die statische Untersuchung verm ittels kleiner M odelle nach den M ethoden von Beggs, Gottschalk (Kontinostat), Rickhof (Nupubest) usw. Das W esentliche dieser M ethoden b esteh t darin, daß
an Hand von kleinen M odellen aus Stahl, Celluloid oder Pappe die Form
änderung des statischen System s bzw. die N ullpunkte der einzelnen Stäbe usw. festgestellt werden. Nach Erm ittlung dieser G rundbedingungen an Hand des Modells können die M omente in den einzelnen Rahmen
teilen, Q uerkräfte usw. durch einfachste Elem entarrcchnung erhalten w erden. Diese experim entellen Verfahren bauen sich auf die bekannten theoretischen Sätze von der Form änderungsarbeit, besonders auf den M axwellschen Satz auf. Die Ausschaltung aller schwierigen Rechnung, der Auflösung von großen Gleichungssystem en zur E rm ittlung der statisch unbestim m ten Größen usw. wird diesen experim entellen M ethoden zw eifellos, w enigstens im H ochbau, noch eine große V erbreitung bringen. So w eist Beggs nach, daß sein Verfahren nur ungefähr 1 % von der genauen analytischen U ntersuchung im Endergebnis abweicht.
Sollte das M odellverfahren auch zur N euberechnung schwieriger System e sich in absehbarer Zeit noch nicht als vollkomm en geeignet erw eisen , so wird cs doch m indestens zur Nachprüfung der vorher
gehenden analytischen Untersuchungen sehr gute brauchbare Dienste
leisten können. (Schluß folgt.)
Alle Rechte V o r b e h a l t e n .
Beitrag zur Beurteilung der Ausführung von Schallisolierungen in G ebäuden.
Von R ich ard D o o ren tz, Baurat, Leipzig.
(Schluß aus Heft 16.)
tia u nter 1
Nr. 19. S c h a l l d u r c h l a ß m e s s u n g in z w e i n o r m a l e n D r e i z im m e r w o h n u n g e n .
Die U ntersuchung er
streckte sich auf die Fest
stellung des .G ebrauchs
zustandes“, d. h. auf den Schalldurchlaß von Zim
mer zu Zim mer usw., so
weit er in der normalen fertigen W ohnung ohne Einrichtung vorhanden ist.
Der Apparat wurde so aufgestellt, daß die ge
sam ten Flächen einschließ- o s Prüffeld
lieh der T ür, sow eit eine )n zwci normaicn D reizimm erwohnungen, vorhanden Ist, getroffen
wurden. Die Örtlichkeit geht aus Abb. 28 hervor.
Die durchlassendcn Flächen sind die folgenden:
Tür zwischen 1/2 = 66/197 cm ; Rahmen = 39 m m ; Füllung = 13 mm stark, .1/3 = 86/197 cm ; . = 3 9 m m ; . = 1 3 m m .
4/5 = 86/197 cm ; „ = 3 9 m m ; die untere Hälfte der Tür mit 13 mm Füllung, die obere mit Kathedralglas 4/4 verglast, f ü r zwischen 5/6 = 96/197 cm ; die Tür ist eine Sperrholztür mit 27 mm Stärke des Rahmens und des inneren A ndreaskreuzes. Hierauf sind beiderseits Sperrholzplatten von 6 mm Stärke vorhanden.
Die Wand zwischen 1 /2 = 7 cm Schöntonplatten, beiderseits v e r p u t z t .../ = 3 m 3/4 = w ie v o r ... / = 3,77 m 4 / 5 = wie v o r ... / = 1,65 .
1/3 = 25 cm Ziegelm auerw erk beider
seits v e r p u t z t ... / = 3,01 . 7/8 = 7 cm Gipsschlackendielen beider
seits mit T ü n c h p u t z ...1 = 3,70 „ 9/10 = 7 cm, wie vor ... / = 2,65 „ Decke zwischen 1/1 a = Holzdecke mit Dielung, 15 cm Koksaschen
auffüllung, Einschub, Schalung mit Rohrdeckenputz, Balken 16/24 cm, l = 5,05 m i. L.
K ö r p e r s c h a l l : Decke = 4 mm Fallhöhe bei */♦" Kugeldurchmesser.
L u f t s c h a l l : Der prozentuale Durchlaß bei 512 Hertz ist in nach
stehender Tabelle verzeichnet.
Der Raum l a liegt unter 1.
Bezeichnung 1/2 1/3 3/4 • 4/5 5/6 1 /la 7/8 9/10 Durchlaß in % 9,5 3,8 5,2 31 19,6 5,2 13,8 12,5 N r. 20. S c h a l l d u r c h l a ß m e s s u n g ln e i n e r D r e iz i m m e r w o h n u n g e i n e s W o h n h a u s e s m it S c h l a c k e n b e t o n w ä n d e n u n d m a s s i v e n H o h l s t e i n d e c k e n .
Die U ntersuchung erstreckte sich auf die Feststellung des .G ebrauchs
zustandes“, d. h. auf den Schalldurchlaß von Zim mer zu Zim mer usw., sow eit er in der fertigen W ohnung ohne Einrichtung vorhanden ist. Der Apparat wurde so aufgestellt, daß die gesam ten Flächen einschließlich der Türen, sow eit solche vorhanden sind, getroffen wurden.
Die Örtlichkeit g eh t aus Abb. 29 hervor.
Die durchlassenden Flächen sind die folgenden:
Tür zwischen 1/3 = 86/197 cm; Rahmen 39 m m ; Füllung 13 mm stark, Wand „ 1/3 = 7 cm Gipsschlackendielen mit beider
seitigem Tünchputz. Die W and steht zwischen
Eisenbetonbalken und S t ü t z e n ... / = 3,15 m
Ja unter3
Wand zwischen 1/2 = 7 cm Gipsschlackendielen mit beider
seitigem T ü n c h p u t z ... / 4,31 m 3/4 = 7 cm, wie v o r .../ = 3,0 , 3/5 = 20 cm starke Kosselwand auf Schlacken
beton mit beiderseitigem P u t z ... / = 3,50 . Die Wand ist G ebäude- bzw. W ohnungstrennwand.
Decke zwischen 3 /3 a: 25 mm Dlelen- und 5/5 cm Lagerhölzer, die in 6 cm Koksasche liegen, darunter eine Remy- Hohlstelndecke von 22 cm Höhe mit 5 mm Tünchputz an der U nterseite.
G esam tdeckenstärke rund 31 cm, / = 5,26 m.
K ö r p e r s c h a l l : Decke = 6 mm F all
höhe bei V4" Kugeldurchnresser.
L u f t s c h a l l d u r c h l a ß : D er prozen
tuale Durchlaß bei 512 H ertz ist aus nachstehender Tabelle zu ersehen.
Der Raum 3 a liegt unter 3.
Bezeichnung 1/2 1/3 4/3 3/3a 3/5 Durchlaß in % >9,6 13,8 13,6 3,0 2,7
Abb. 29. Prüffeld einer W ohnung m it Schlacken
betonw änden und massiven Hohlsteindecken.
N r.21. B i e g u n g s s c h w i n g u n g e n u n d L u f t s c h a l l ü b e r g a n g . 3)
Die praktische Erfahrung, daß dünne W ände und Decken den Luftschall in
folge ihrer S c h w in g e fä h ig k e it stark übertragen, wird durch die vorliegenden Versuche unterstrichen. Die Fähigkeit der W ände oder D ecken, eine m ehr oder w eniger große A m plitude zu bilden, hängt u. a. von ihrer Durchbiegungsfähigkeit ab. Der folgende einfache Weg gew ährt einen guten Einblick in die verschiedenen Aus
wirkungen.
Für einen gleichm äßig mit q belasteten Träger auf zwei Stützen Ist die Durchbiegung.
(19) f -
q i*
(20)
(21)
(22)
bzw. \V =
J--
und <1 -
• l \
M
W folgt daraus 5 q l 4
384 ’ E J 2 7 i r 5 </
24 ‘ h E
Bei verschiedenem l sind die v e r ä n d e r l i c h e n Faktoren
*i = ~ . / 3.
h E Bei gleichblelbendem / sind diese
¡r
/iE'
Die W erte m l und m., stellen einen einfachen M aßstab zur Beurteilung des Luitschallüberganges durch Biegungsschwingungen dar.
m., =
3) Die nachfolgenden Ausführungen dürften von der Praxis nicht un
widersprochen bleiben, da sie auf rein rechnerischer G rundlage beruhen.
Eine Klärung der Frage wird vielleicht von dem erlassenen Preisaus
schreiben zur Förderung des wirtschaftlichen M assivdeckenbaues für W ohn
häuser zu erwarten sein. D ie S c h r i f t l e i t u n g .
B e i l a g e zur Z e i t s c h r i f t „D ie B a u t e c h n i k ' . 199 Für ein gleichbleibendes / sollen die W erte m , zunächst für eine
Holzbalken-, Eisenbeton-, Hohlstein- und Trägerdecke von 5,0 m Spann
weite (W ohnhausdecke von zwei hintereinanderliegenden Zimmertiefen von rd. 4,80 m) untersucht w erden.
a) D ie H o l z b a l k e n d e c k e (Abb. 30).
/ = 5,00 m ; Balkenabstand = 0,80 m ; g = 200 kg/m2
p = 2 0 0 ,
q = 400 kg/m 2; p : q — 0,5.
Q = 5,0 ■ 0,8 • 400 == 1600 kg. M = 16°°g 5 , 0 = 1000 mkg.
F r ü h e r pflegte man // = 4 • 1 + 4 cm = 4 • 5,0 + 4 cm = 24 cm b = 5/7 • h = 5/7 • 24 = rd. 18 cm
mit W=~- 1728 cm8 und </-— = 58 kg/cm2
= 1 kg/m2 Belastung mit /: = 100000 kg/cm2 5 8 = 0 , 6 0 4 - I O " 7.
1250 cm 3.
zu nehm en. Hierfür ist für q
m 2 = 400 • 24 • 100000
H e u t e wird das Holz vielfach in Balken bis 80 kg/cm2 ausgenutzt.
Hierfür ist 100 000
80
G ew ählt: 16/22 mit \V--= 1291cm3, wofür < /= i~ ?P 9 9 . = 77,5 kg/cm2
und für q == 1 kg/m2
" h = 400 - 22'. 10 0 0 0 05" 0,88’ 10
folgt. Deutlich erkennt man die Zunahm e der Luftschallübertragung durch die verm ehrte Durchbiegungsfähigkeit.
4 *
Eisenbehn v
Abb. 31. Eisenbetondecke.
Abb. 30. Hoizbalkendecke.
b) D ie r e i n e E i s e n b e t o n d e c k e (Abb. 31).
Gewicht des F u ß b o d e n s ...15 kg/m2
» der Auffüllung = 6 - 7 . . . . 42 , der Decke = 1 7 - 2 4 . . . rd. 390 des Putzes und zur Abrundung rd. 23
g = 470 kg/m2
p = 2 0 0 ,
M-
17 cm -
670 ■ 5,0' 10 1,5 + 0,3 8 1 -4 1 ; <tb/e Hierfür ist für q — 1 kg/m2 Belastung
m - “ 670-15,5 • 200 000 ° > 2 1 2 - 1 0 • c) D ie H o h l s t e i n d e c k e .
Fußboden und Auffüllung wie vor . 57 kg/m2
Platte, 5 c m = 5 - 2 4 ... 120 » Steine und Rippen rd. 1 3 - 1 4 = . . 182 Für Putz und A brundung rd. . . . 21 ,
M - 5 8 0 -5 -0 ’
io ..
= 18 cm = 2 , 5 + 0 ,4 1 1 -3 8 ;
Hierfür Ist für q = 1 kg/m2 Belastung 40
" h ” 580 • 15,5 • 200 000 1
/ISO
g = 380 kg/m2
p = 2 0 0 ,
q = 580 kg/m 2; p : q — 0,346.
= 1450 mkg |//W = 38
(r = 4 0 /1 2 0 0 ; A = 18 — 2,5 = 15,5 cm.
= 0,223 • 10
'Steineisen
Abb. 32. Trägerdecke, d) D ie T r ä g e r d e c k e (Abb. 32).
G ew ählt eine Trägerhöhe h — 5 0 0 :2 5 = 20 cm, 1 2 0 mit 117— 214 cm3
und J = 2140 cm4.
Gewicht des F u ß b o d e n s ... 15 kg/m2
der Auffüllung 1 4 -7 . . 98 der Steineisendeckc 1 0 -1 4 ;— 140 der T r ä g e r ...26
Für Putz und Abrundung . . . . . 2 1
¿■ = 300 kg/m2
p = 2 0 0 „
q = 500 kg/m 2; p : q — 0,40.
2500 - 500 1c c rir n ,
— ..■ = 156 250 cm kg
\V=
- = 130 ein3; vorh. 214 cm3■- 730 kg/cm 2.
und
Q = 5,0-1,0 • 500 = 2500 kg; M 156 250
1200
/ = 2,92- 1 3 0 - 5 ,0 = 1900 cm4; vorh. 2140 cm4
156 250 d ~ 214
Hierfür ist für q 1 kg/m2 Belastung
730 n „ 7
m - ' ' 5 0 0 * 2 0 -2 150000 ' ' ' '
W ä h lt m a n d a g e g e n 1 1 8 mit W — 161 cm3, dann ist
156 250 , ,
<> — " T e i = 970 kg/cm2
970 7
5 0 0 - 1 8 - 2 150 000 _ " ' Die Zunahm e ist deutlich zu erkennen, e) Z u s a m m e n s t e l l u n g .
Für das Vergleichsbelspiel ergibt sich die folgende G egenüberstellung:
p - 200 kg/m 2; / = 5 m.
Bezeichnung h (i E m 2
■ Bemerkungen
cm kc/cm2 kg/cm*
H olzdecke . . j 24
2 2
58 77,5
1 0 00 0 0
1 0 00 0 0
0,604 - IO" 7
0,880- 1 0 ~ 7
B ■ 18/24 ß . 16/22 Eisenbetondecke . 15,5 44 2 0 0 0 0 0 0,2 1 2-1 0 " 7 d — 17 cm H o h lstein d eck e. . 15,5 40 2 0 0 0 0 0 0,22 3 -1 0 7 d ■-= 18 cm Trägerdecke . . j 2 0
18 730 970
2 150 0 0 0 2 150 0 0 0
0 ,3 4 0 -10“ 7 0,500 - 10“ 7
1 2 0
1 1 8
^ = 670 kg/m 2; p : q — 0,30.
1700 mkg; V/Vi = 41.
44/1200; // = 1 7 — 1 , 5 = 15,5 cm.
Die m.,-Werte zeigen, wie stark die einzelnen n ic h t i s o l i e r t e n Decken den Luftschall durch Biegungsschwingungen im V erhältnis zu
einander zu übertragen verm ögen. Die anzuordnende Schallisolierung muß dem entsprechend mehr oder w eniger auf die Luftschalldämpfung eingestellt w erden.
Die durch die Versuche gew onnene Erfahrung (Gl. 18), daß leichte Konstruktionen stärker gegen Luftschallübergang zu isolieren sind, wird hierdurch bestätigt.
Durch die Ä nderung von h und hat man es daher bis zu einem gew issen G rade in der Hand, von vornherein einen ungefähren Ausgleich bezüglich der Ü bertragung von Luftschall durch Biegungsschwingungen herbeizuführen. Wo der Ausgleich offensichtlich aus wirtschaftlichen oder technischen Gründen nicht herbeigeführt werden kann, muß die Schallisolierung entsprechend gestaltet w erden.
Es ist ferner zu erkennen, daß durch Isolierungen, die starr mit der Decke oder Wand verbunden sind, die Luftschallisolierung wegen der un
m ittelbaren Ü bertragung der Biegungsschwingungen nicht, oder wenigstens nur sehr unw esentlich herbeigeführt werden kann.
Ebenso tragen Isolierungen mit harten, lastübertragenden G liedern bzw. U nterstützungen, die unm ittelbar auf der Decke oder an der Wand ru h en , w enig zur Luftschalldämpfung b ei, da sie die Biegungs
schwingungen zu einem erheblichen Teil unm ittelbar auf die Kon
struktion übertragen.
f) W e lc h e n E i n f l u ß h a t d ie K o n t i n u i t ä t a u f d i e S c h w i n g f ä h i g k e i t ? .
Die K ontinuität wird bei E isenbetonplatten für Decken am stärksten ausgenutzt, so daß der Einfluß auf die Schwingfähigkeit dort am stärksten zutage tritt. Die Untersuchung soll an einem Beispiel durchgeführt w erden.
Für eine Deckenplatte sei:
d = 10 cm ; h = 10 — 1,5 = 8 5 cm ; g 300 kg/m2
p = 2 0 0 » q = 500 kg/m 2.
Da bei gleicher Deckenstärke und gleichem V erhältnis t f f | verschiedene Längen infolge der K ontinuität überspannt werden können, so ist der W ert m t der Gl. 21 zum Vergleich heranzuziehen.
Allgemein ist bei gegebener Betonbeanspruchung h \ 2 q ■ r-
M
wobei der linke W ert den Zusam m enhang mit der Beanspruchung und der rechte W ert denjenigen mit der veränderlichen Kontinuitätswirkung zum Ausdruck bringt. Hieraus ist
l- = n ■ M q
Zur Ausbreitung der Übersicht soll der W ert l'1 für die Bean
spruchungen 50, 40 und 30 kg/cm2 bestim m t w erden. Hierfür ist (mit l in m):
db 50 kg/cm2 40 kg/cm2 30 kg/cm2
r = 0,345 0,411 0,519
M — . 602 430 268 mkg
Z2 = i 1 , 2 1 -n 0 , 8 6 • n 0,536 • n Demnach ist für <7= 1 kg/m2 Belastung der W ert m, der Gl. 21:
50 500 • 8,5 • 200 000
40 500 • 8.5 • 200 000
30 5 0 0 -8 ,5 -2 0 0 000 für <tb = 5 0 kg/cm 2: m, =
für db = 4 0 kg/cm 2: m l — für tib ==30 kg/cm2: m, - -
Daraus ergibt sich folgende Zusam m enstellung.
1,21 .« = 0,071 •«■10 0,86 • n = 0,0404* n - 10 ' 0 ,5 3 6 -« = 0,0189-H - 1 0
m, f ü r d i e B e a n s p r u c h u n g e n n
50 kg/cm2 40 kg/cm2 30 kg/cm2
8
|
; 0 ,5 6 7 -1 0 " 2 0,323 - 10 - 2 0,151 - 1 0 “ 2 1 0 0 ,7 1 0 -1 0 - 2 0,404- 10 - 2 0 .1 8 9 - 1 0 " 2 1 2 0,852 -10 2 0,486 • 10 ~ 2 0,227- IO- 2
15 1,064 • 10 “ 2 0,606 - 1 0 “ 2 0,283- 1 0 _ 2
18 1,278 - IO“ 2 0 ,7 2 8 -1 0 “ 2 0,340 • 10 ~ 2 2 0 1,420-10 ~ 2 0,808 - 1 0 " 2 0,378. 10 ~ 2
24 1,703 • 10 ~ 2 0,972 • 10 ~ 2 0,453 -10 - 2
Die Zusam m enstellung zeigt, daß bei dünnen und hochbeanspruchten Platten eine erhebliche Zunahm e der Luftschallübertragung durch Biegungs
schwingungen eintritt. Hierauf ist bei der Wahl der Schallisolierung Rücksicht zu nehm en.
Nr. 22. S c h l u ß b e m e r k u n g e n . a) A l l g e m e i n e s .
Die einwandfreie technische G estaltung der Isolierung ist ebenso wichtig wie ihre schalltechnische Seite.
Vor dem Einbringen der Isolierung muß der Bau trocken sein.
Die Schallisolierung ist gegen das Eindringen von W asser gut zu schützen. Sie ist von der Tragkonstruktion zu trennen, d. h. sic muß .schw im m end“ auf bzw. an ihr angeordnet sein.
Um eine Decke oder Wand richtig isolieren zu können, muß ihr Luft- und Körperschalldurchlaö bzw. ihr V erhalten dagegen be
kannt sein.
Leichte Decken und W ände sind mehr gegen Luftschall, schwere (massive) m ehr gegen Körperschall zu isolieren.
Decken und W ände mit großer Durchbiegungsfähigkeit können u. U.
mit der besten Schallisolierung nicht genügend gedäm pft w erden. Durch die unverm eidliche Lastübertragung werden sie trotz der Isolierung in Schwingungen versetzt (abgedäm pftes dumpfes Klingen). H iergegen ist nur eine Vergrößerung der Steifigkeit wirksam.
Die in den .konstruktiven Hohlräumen* von Decken und W änden auftretende Resonanz kann durch die Zukehrung rauher Flächen (z. B.
Tektondlelen oder ähnliches) wirksam bekäm pft werden.
Durch m ehrere Stockwerke in einem Stück durchgehende dünne W ände sind zu verm eiden, weil sie ln jedem Stockwerk gegebenenfalls als Schallstrahler wirken.
Sie sind zweckmäßig in jeder Decke abzufangen und (wenn sie un
m ittelbar auf der Decke stehen) von dieser durch eine 10 mm starke Preß- korkplatte entsprechender Festigkeit zu trennen.
Die Türen sind als schalltechnisch .schw ache P unkte“ schalltechnisch zu verbessern.
Die straßenseitigen Fenster sind als schalltechnisch besonders gut durchkonstruierte D oppelfenster auszubilden. Dabei ist ein größtmöglichster A usgleich des Durchlasses über der ganzen Fläche anzustreben.
Die Hoffenster sind als norm ale D oppelfenster herzustellen.
D urchgehende W asserleitungen usw. sind durch N ebenräum e zu führen und möglichst von dort abzuzweigen.
Sandschichten als U nterlagen sind nicht zu empfehlen.
b) L u f t s c h a l l .
Hinsichtlich des Luftschalldurchlasses dürfte es sich empfehlen, die folgenden Werte anzustreben und besonders gelagerte Fälle b e sonders zu behandeln. Es muß versucht werden, die W erte zu ver
bessern.
H a u p ttr e n n w ä n d e ...1,5 bis 2 % W o h n u n g s tr e n n w ä n d e ...2,5 „ 3 „ Innere T r e n n w ä n d e ...5 „ 7 „ Decken in öffentlichen G ebäuden . . 1,5 „ 2 „ Decken in W o h n u n g e n ... 3 . 4 „ H a u p ta b s c h lu ß tü r e n ...4 » 5 „ Innere Türen in öffentlichen G ebäuden 6 . 8 „ K orridortüren von W ohnungen . . . 8 , 10 „ Innere Türen von W ohnungen . . . 12 „ 15 , c) K ö r p e r s c h a l l .
Es em pfiehlt sich, die erforderlichen Ansprüche im Hinblick auf die Benutzungsart von Fall zu Fall zu bestim m en. Hiernach sind (unter Berücksichtigung der Schwingungsfähigkeit der Konstruktion) die Maß
nahmen so einzustellen, daß sie bei Erreichung der beabsichtigten Körper
schallisolierung gleichzeitig die erforderliche Luitschallisolierung sicher
stellen und eines Kostenm inimum s zur Ausführung bedürfen.
Die eigene Körperschalldäm pfung der Deckenkonstruktlonen ist nicht ausreichend. Sie bedürfen einer zusätzlichen Isolierung.
Harte Estriche dämpfen w eniger als Asphalt-Estriche.
Schulen erfordern ln den Klassen eine gute Körperschallisolierung.
K rankenhäuser erfordern w egen der Betttransporte eine sehr hohe Körperschallisolierung.
W altonlinoleum auf Estrich dämpft nur w enig ab. Wegen der vielseitigen V erw endung des W. L. ist zur Erzielung der^ gewünschten Dämpfung auf eine wirksame Schallisolierung unter dem Estrich zu sehen.
Korklinoleum auf Estrich dämpft gut ab und ist eine gute zusätzliche Isolierung.
Resonanzbildungen sind zu verm eiden (in H ohlräum en Zukehrung ganz rauher Flächen bzw. Raumunterteilungen).
Als Fallhöhen einer V4-Zoll-Stahlkugel bei einer Reizschwelle von 6° sind an zu streb en :
in W o h n u n g e n ... etwa 20 mm In Schulen: Klassenräume . . „ 200 „
übrige R ä u m e ...60 , in K rank en h äu sern ... „ 300 „ in öffentlichen G ebäuden . . . 100 „.
Zu versuchen ist es, die W erte zu verbessern.
d) V e r s c h i e d e n e s .
Die Versuche gew ähren ferner einen Einblick in das schalltechnische V erhalten verschiedener K onstruktionen. Die Entw urfsbearbeitung er
fordert ihre Beachtung. Dabei erwächst dem Entw erfer und Beobachter allmählich ein .schalltechnisches G efühl“, vergleichbar dem .statischen G efühl“. G rundsätzliche Fehler w erden dann verm ieden.
Es mag noch darauf hingew iesen w erden, daß normal der meiste störende Luftschall von der Straße kommt. Eine Isolierung hiergegen ist (wegen der Fenster) nicht durchführbar. Baumbepflanzungen vor den G ebäuden wirken zwar als Auffänger (Schwamm), aber es verbleibt noch genug, um den Lärm unerträglich zu machen.
Die glalte Straßenoberfläche hat ihre unverkennbaren V orteile ln bezug auf Körperschall, den Luftschall reflektiert sie dagegen um so stärker.
Bleibt daher nur die Möglichkeit, bei der A ufstellung von Bebauungs
plänen an geeigneten Stellen durch V erlegung des Gebrauchsraum es an die Grünhofseiten bzw. durch V erlegung der G ebrauchsraum fronten an die Schallschattenseiten der von außen kom m enden und nicht zu ver
m eldenden Lärm belästigung wirksam auszuweichen.
Für die Beurteilung der I s o lie r m a t e r ia l ie n als solche geben die Prüfungszeugnisse der bekannten Laboratorien g u te Anhalte. Die praktische Bewährung mit allen nicht zu verm eidenden Fehlern und Nebeneinflüssen wird am z w e c k m ä ß i g s t e n am a u s g e f ü h r t e n O b j e k t beobachtet.
Erst dann verm ag man zu erkennen, daß die Schallisolierung ein ver
w ickelter V organg ist, den nur praktische Erfahrung, verbunden mit theo
retischer Beobachtung, zu fördern vermag.
