Bei einem Hängedach ist die Dachkonstruktion nur auf Zug beansprucht. Zur Stabilität haben sie oft die Form einer doppelt- und entgegengesetzt gekrümmten Fläche (Sattelfläche) – hier insbesondere die eines hyperbolischen Paraboloids. Aber auch einfachgekrümmte Hängedächer sind möglich, deren Form man sich wie die eines umgedrehten Tonnengewölbes oder einer umgedrehten Bogenbrücke vorstellen muss, nur dass diese beiden auf Druck ausgelegt sind.
Die Dorton Arena in den 1960ernDasselbe Gebäude, bevor die Dachdeckung installiert wurde. Zu sehen das tragende Seilnetz, 1952.
Die Dorton Arena mit ihrem Hängedach als Seilnetzkonstruktion in der Form eines hyperbolischen Paraboloids inspirierte international bekannte Architekten wie Eero Saarinen, Frei Otto und Kenzo Tange[1] zur Weiterentwicklung von freihängenden Dächern. Auch mehrere andere Architekten und Bauingenieure übernahmen dieses statische Modell, sodass man hier fast von einem Bautyp sprechen kann. Allen gemein ist das runde Hängedach in der Form eines hyperbolischen Paraboloids (Sattelfläche), welches seine Zugkräfte in die Hängebögen führt, die diese dann in den Erdboden ableiten. Werden die beiden Auflagerpunkte der Randbögen/-träger durch ein Stahlseil unterhalb des Bauwerks zusammengespannt, so erhält das Dach noch einmal eine höhere Standfestigkeit.
Trotz ihrer optischen Ähnlichkeit zu einigen hyperbolischen Paraboloidschalen, gehören sie doch nicht dazu, da das statische Prinzip einer Schale sich von dem eines Hängedaches (Seilnetz) unterscheidet.
Beide Dächer haben die Form eines hyperbolischen Paraboloids, auch genannt „Sattelfläche“, weswegen sie im Englischen auch beide unter saddle roofs zusammengefasst werden. (Hängedächer können darüber hinaus auch nur einfachgekrümmt sein)
Statisches Prinzip:
Seilnetz und Randträger: Die Dachfläche besteht aus einer Dachhaut, die von einem Seilnetz getragen wird, welches zwischen den beiden mächtigen, etwas sichtbaren Randträgern aufgehängt ist. Beide „brauchen“ sich dabei gegenseitig: Die Randträger sorgen für die Spannung des Seilnetzes; das Seilnetz hindert die Träger am Umkippen.
Schale: Die ganze Dachfläche ist eine „homogene“ Schale.
Abmessungen:
Hängedächer haben in der Regel größere Abmessungen als Schalen und sind so auch bei großen Sport- oder Kongresshallen zu finden.
Hyparschalen erreichen fast nie die Ausmaße von Hängedächern.
Bautechnik
Eine häufige verwendete Bautechnik war der Einsatz von vorgefertigten, quadratischen Betonsegmenten, die in den Gittern, die die Seilnetze bildeten,[2] eingehängt wurden.[3] Danach wurde darunter die Dachdecke verschalt und dann das Dach betoniert. Dieses Verfahren machte zwar das jeweilige Dach stabiler, aber auch schwerer und teurer gegenüber anderen Dachdeckungen wie etwa mit Stahl.[4]
Beispiele
Hängedächer in der Form eines hyperbolischen Paraboloids
Alle hier aufgeführten Hängedächer haben gebogene Randträger, da diese der Stützlinie folgen, was statisch günstig ist. Einzige Ausnahme ist die Friedrich-Ebert-Halle mit einer quadratischen Dachform, was nur durch massive Rand-Kastenträger gewährleistet werden kann. Die runde Außenform der meisten Hängedächer führt auch dazu, dass diese Dächer nur aus einem einzigen hyperbolischen Paraboloid bestehen und hier nicht einfach mehrere hyperbolischen Paraboloide zusammengeschaltet werden können wie bei den Hyparschalen.
Vorbild war die Dorton Arena, Dach aus Stahlseilnetz,[7] in das Stahlbetonfertigteile eingehängt wurden. Die Fugen wurden mit Leichtbeton verfüllt.[8], 1988 unter Denkmalschutz gestellt
Kongresshalle, Berlin (1956–1957, Wiederaufbau 1987)
Mischkonstruktion, Hängedach nur zwischen Ringankern des zentralen Baukörpers, den zwei großen Randträgern fehlte so die nötige Zuglast, Teileinsturz 1980 (ein Randträger stürzte ab)
Kreisförmiger Grundriss; zwischen zwei halbrunden Randbalken als Holzleimbinder sind drei Netze aus Stahlseilen gespannt, die mit Holzlamellen überspannt wurden.
Die primäre Tragstruktur besteht aus hängenden Stahlbetonrippen im Abstand von zwei Metern, zwischen deren Tragseile (die später die Bewehrung der Rippen bilden) 2 × 2 Meter große und 8 cm dicke Stahlbetonplatten eingehängt sind, die dann mit den Rippen vergossen wurden.[9] Besonderheit unter den hyperbolisch paraboloiden Hängedächern: quadratische Dachform, kann nur durch massive Randträger geleistet werden.
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