Tragsystem - Tragwirkung

Zwischen zwei Längsträgern werden im Abstand vom ca. 2 m Seilbinder gespannt. Dem Zug- bzw. dem Tragseil der Seilbinder entsprechen die beiden Fachwerksebenen der Längsträger. Die Zugseile erhalten eine Vorspannung, damit die Seilbinder im Lastfall "Volllast" nicht spannungslos werden und die Seile nicht durchhängen. Diese Vorspannung ist das ganze Um und Auf des Tragwerkes und muss bei der Ausführung besonders sorgfältig und genau gehandhabt werden. Die so zusammengespannten Längsträger stützen sich an ihren Enden gegenseitig auf Druck belastete Endfachwerke ab. Die Horizontalkräfte der Seilbinder stehen mit den Druckkräften der Endfachwerke im Gleichgewicht, daher werden keine horizontalen Reaktionen an die Unterkonstruktion abgegeben. Als resultierende Auflagerkräfte des Gesamtsystems bleiben nur Vertikalkräfte übrig. Diese werden durch vier Eckstützen abgetragen. Das Gesamtsystem wirkt demnach wie ein in sich verspannter Rahmen (vergleichbar einem Tisch auf vier Beinen) dessen innere (Vorspann-) Kräfte ein Gleichgewichtssystem bilden. Wird daher das System mit äußeren Vertikalkräften belastet, haben die Auflagerkräfte ebenfalls nur vertikale Komponenten.

   
Verformung des Tragwerks / Verwendete Materialien

Für die Seile wurden Fabrikate der Firma DYFORM verwendet mit einem E-Modul laut Herstellerangaben von 133370 kN/cm2. Die druckbeanspruchten Stäbe wurden aus Edelstahl W.Nr. 1.4571, die zugbeanspruchten Stäbe aus höherwertigem Edelstahl W.Nr. 1.4462, gefertigt. Beide Materialien weisen einen E-Modul von ca. 17000 kN/cm2 auf. Die Vorteile des Edelstahls liegen auf der Hand: neben der attraktiven optischen Wirkung entstehen durch das Wegfallen der Korrosion keine Beschichtungs- und Wartungskosten. Diese Vorteile rechtfertigen einen höheren Materialpreis, der wegen der Leichtigkeit der Konstruktion nicht besonders ins Gewicht fällt. Die Bemessung erfolgte gemäß der Richtlinie des österreichischen Stahlverbandes für "Berechnung und Ausführung von Tragwerken aus nichtrostenden austenitischen Stählen", Ausgabe Oktober 1991
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Glasauflager

Bei der Lagerung der Glasplatten war eines der wichtigen Probleme die Anpassung der starren, wenig verformbaren Glasplatten an der Elastizität des gesamten Tragwerks. So wurde einerseits bei jedem Auflager ein Kugelgelenk zwischen Glashalterung und Seilbinder-Druckstab eingebaut, um eine Beweglichkeit und Drehbarkeit in allen Richtungen zu ermöglichen. Andererseits wurden die quadratischen Glasfelder am Ende des Tragwerkes, dort wo sie mit einem der Ränder auf den viel steiferen Fachwerken lagern, in Dreiecken unterteilt. Diese sind geometrisch stabil und riskieren so bei besonders großen Verformungsdifferenzen keinen Bruch durch daraus entstehende Spannungen (welche sich bei variablen Belastungen ergeben könnten).

 
   

 Zusammenfassung des
Brandwiderstandsnachweises

Der Nutzung der Ausstellungsräume (Steinböden, einige Wandbilder) entsprechend, wird der Temperaturberechnung für das untersuchte Brandszenario /Flammenausschlag aus der stirnseitigen Innenhoffront) eine Brandbelastung von Q=8kg/m² zugrundegelegt (dies würde einer Anzahl von 905 Bildern (!) entsprechen, beim angrenzenden Ausstellungsraum mit der Fläche von 280 m) . Die Berechnung ergibt für den Untergurt des Randträgers Stahltemperaturen von 380 °C. Der Eurocode 3, Teil 1-2, sieht eine Abminderung der Festigkeitswerte erst bei Stahltemperaturen über 400 °C vor. Die Bemessungslasten dürfen darüber hinaus nach demselben Eurocode zudem mit einem Faktor 0,74 abgemindert werden. Der Brandwiderstandsnachweis für die ungeschützte Stahlkonstruktion kann somit erbracht werden. Bei den hier anzusetzenden Erwärmungsgeschwindigkeiten ist mit einem Bruch der Dachverglasung nicht zu rechnen.