Volltext: Monatsschrift des Württembg. Vereins für Baukunde in Stuttgart (1898-1904)

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Monatsschrift des Württembg. Vereins für Baukünde in Stuttgart. 
Nr. 8 
Die Verbuneikörper aus Mörtel und Eisen im Bauwesen 
von G. Barkhausen.*) 
I. Allgemeine Besprechung der Eigenschaften von 
Verbundkörpern. 
en Bemühungen der Architekten, wie der Ingenieure 
ist es, wenn auch auf diesem Gebiete schon manche 
durchaus beachtenswerte Leistung zu verzeichnen ist, 
bis heute noch nicht völlig gelungen, das Eisen, das 
wir für unsere Bauten nicht mehr entbehren können, bei der 
Formengebung unserer Hochbauten so in deren Wesen einzu 
fügen und aufgehen zu lassen, dass bei seiner Vereinigung mit 
den die wesentlichsten Teile der Architektur bildenden Stein 
körpern ein wirklich befriedigendes Gesamtbild für das Auge 
entsteht. Den kräftig ausgebildeten und durch die Möglichkeit 
der Erzielung starker Schattenwirkungen mittels tiefer Unter 
schneidungen in den starken Körpern reich auszustattenden 
steinernen Teilen der Gebäude steht das Eisen trotz aller Mittel 
seiner Verzierung, vielteiliger Querschnittsbildung und Bemalung 
immer noch unvermittelt mager und ärmlich gegenüber. Die 
Vereinigung lässt keine Bauwerke zu, die den Eindruck machen, 
als beständen sie „aus einem Gusse“. 
Es ist erklärlich, wenn der in der Formengebung des 
Altertums und des Mittelalters geschulte Architekt dem Eisen 
immer noch die Eigenschaft der „Monumentalität“ abspricht 
und in der „Kirche aus Winkeleisen und Blech“ den Inbegriff 
aller architektonischen Schrecken sieht, obwohl sie vielleicht 
billiger und statisch besser, weil einfacher wäre, als die steinerne. 
Der Grund, weshalb wir in den Hochbauten das Eisen 
nicht entbehren können, liegt bekanntlich in der vergleichsweise 
geringen Widerstandsfähigkeit des Steines und seines Bruders, 
des Mörtels, gegen Zugspannungen, die nur solange zu um 
gehen waren, wie man sich auf die Bauformen des Gewölbes 
und des Pfeilers beschränken konnte. Die schon zu Zeiten 
der Römer nicht mehr ganz abweisbare Forderung der Her 
stellung wagerechter, tragender Decken konnte bei bescheidenen 
Ansprüchen an die Tragfähigkeit, noch durch den Holzbalken 
gedeckt werden, heute fordert sie aber unabweislich die Ver 
wendung des auf Zug hoch zu belastenden Eisens, das somit 
zu einem notwendigen Bestandteile der Hochbauten ge 
worden ist. 
Dieser Sachlage gegenüber hat man sich nun zunächst 
mit dem Verstecken der selbständigen Eisentragwerke in Decken- | 
bildungen, durch Ummantelungen und Ummauerungen zu helfen 
gesucht, Mittel, die zum Teile wegen der für Eisen fast noch 
grösseren Gefährdung durch Feuer, als für Holz, auch garnicht 
zu entbehren sind, die aber offenbar keine befriedigende Aus 
kunft bilden und den Wunsch rege lassen, zu den altbewährten 
und gewohnten Stoffen, Stein und Mörtel, zurückzukehren. 
In diesem Widersprüche zwischen Notwendigkeit und 
Wunsch scheint nun ein öffentlich zuerst von Rabitz und 
Monier vertretener Gedanke**) der Neuzeit als Vermittler auf 
treten zu sollen, der davon ausgeht, die guten Eigen 
schaften der alten Stoffe: Druckfestigkeit, Stoffbeständigkeit, ge 
ringe Beeinflussung durch Wärmewechsel, leichte Formengebung 
dadurch nutzbar zu machen, dass man ihnen zur Abstellung 
des Mangels schlechter Wirkung gegen Zugspannung das in 
dieser Beziehung leistungsfähige Eisen wesentlich einfügt, wobei 
dieses zugleich gegen die Wirkungen des Rostes und der 
Wärme geschützt wird. Durch diese Vereinigung entstehen in 
der That Körper, die auch den neueren Anforderungen der 
Tragfähigkeit entsprechen und die doch gestatten, die „Monu 
mentalität“ aller Teile der Bauwerke aufrecht zu erhalten. 
Ihr Wesen ist heute bereits allgemein bekannt. Sie setzen aber 
der statischen Behandlung durch ihre Mehrteiligkeit und durch 
die verwickelten elastischen Eigenschaften des Steines und des 
Mörtels einige Schwierigkeiten entgegen, deren Ueberwindung 
im Sinne der Gewinnung von für Bauzwecke brauchbaren 
Formeln im Folgenden versucht werden soll. Es wird dabei 
*) Mit Genehmigung des Verfassers und der Redaktion dem 2. Heft 
des Jahrgangs 1901 der „Zeitschrift für Architektur und Ingenieur 
wesen" (Hannover) entnommen. 
**) Eingehende Erörterung findet sich in: „Das System Monier“ 
(Eisengerippe mit Cementumhüllung) in seiner Anwendung auf das 
gesamte Bauwesen. Unter Mitwirkung namhafter Architekten und 
Ingenieure herausgegeben von G. A. Wayss, Ingenieur, Inhaber des 
Patentes Monier (14637). Berlin NW., Alt Moabit 97. Berlin 1897. 
zweckmässig sein, die wichtigsten Eigenschaften dieser Gebilde, 
der „Verbundkörper“, zunächst kurz zusammenzustellen, 
wenn sie auch schon vielfach behandelt sind, da sie die Aus 
gangspunkte für eine statische Behandlung eröffnen müssen ***). 
Bei Balken oder Platten beruht die Tragwirkung allein auf 
der Aufnahme von Biegungsmomenten, also auf Zug- und 
Druckleistung; bei Wölbungen kommt aus dem Schube eine 
Längsdruckkraft hinzu, welche in den Querschnitten nur Druck 
spannung erzeugt, und zwar bei entsprechender Bemessung 
und Gestaltung der Wölbung in solchem Masse, dass dadurch 
die aus gleichzeitig wirkenden Biegungsmomenten erwachsenden 
Zugspannungen aufgehoben oder gar überwogen werden, 
während sich die aus beiden Ursachen folgenden Druck 
spannungen vereinigen. So kommt es, dass richtig bemessene 
Wölbungen in ihren Querschnitten nur Druckspannungen, wenn 
auch ungleichmässig verteilte, aufzunehmen haben und daher 
die Verwendung von Beton oder Mauerwerk eher gestatten, 
als ebene tragende Körper. Daher haben die Alten denn auch 
die Ueberdeckung von Räumen mit Mauerwerk in Form der 
Wölbung früh erlernt. Bei den neueren Ansprüchen unter 
worfenen, das heisst flachen und hohen, beweglichen Lasten 
ausgesetzten Wölbungen, kommt es aber sehr häufig vor, dass 
die Zugspannungen aus den Biegungsmomenten die Druck 
spannungen aus den Längsdruckkräften überwiegen. Solche 
Wölbungen sind dann also, wenn auch in minderem Masse 
als Platten und Balken, Zugspannungen ausgesetzt, und ihre 
Gestaltung aus Mauerwerk und Cement begegnet daher bis zu 
gewissem Grade denselben Schwierigkeiten, wie die der Platten 
und Balken. 
Die wesentlich zur Aufnahme der Zugspannungen be 
stimmten Eiseneinlagen müssen auf der einen Seite eines ge 
bogenen Querschnittes eine ebenso grosse Zugkraft aufnehmen, 
wie die Mörtel-, Beton- oder Mauerwerksteile an Druck auf 
der anderen; da nun die auszunutzende zulässige Druck 
spannung des Eisens etwa 40 bis 125mal grösser ist, als die 
zulässige Druckspannung besten Betons bis gewöhnlichen Mauer 
werkes, so hätte man danach wegen Dreiecksverteilung des 
Druckes auf den gedrückten Teil der Fugen etwa den 20. bis 
63. Teil der gedrückten Teile der Fugenflächen an Eisenquer 
schnitt einzubauen, um eine Zusammensetzung zu erhalten, 
in der beide Arten von Baustoffen voll ausgenutzt werden, 
wenn man von der immerhin bis zu gewissem Grade vor 
handenen Leistungsfähigkeit von Stein und Mörtel auf Zug 
zunächst ganz absieht. Diese wirtschaftlich wirksamste Zu 
sammensetzung ist nun leider nicht immer ausführbar; denn 
auf der Zugseite befindet sich ausser dem Eisen auch noch 
der dieses einhüllende Mauer- oder Mörtelkörper, dessen Zug 
festigkeit bekanntlich nur eine sehr geringe ist. Wird nun 
das Eisen so eingebettet, dass es unverschieblich in dem um 
hüllenden Körper haftet, so müssen die durch die Zugspannungen 
in Eisen und Umhüllung eintretenden Verlängerungen stets 
gleich bleiben, wenn keine Trennungen beider Teile von einander 
eintreten sollen. Nun ist aber bei niedrigen Spannungen in 
der Umhüllung die Verlängerungsziffer des Eisens für 1 kg/qcm 
Spannung mit O, 0000005 nur etwa ein Zehntel derjenigen der 
Umhüllung mit O, 001)005 und nur etwa ein Zwanzigstel derjenigen 
der Umhüllung mit O, 00001 , wenn letztere höhere Spannungen 
auszuhalten hat. Daraus folgt, dass mittels der Haftfestigkeit 
des Eisens in der Umhüllung bei niedrigen Spannungen das 
Zehnfache der Spannung der Umhüllung auf das Eisen über 
tragen werden muss, damit gleiche Wirkungen in beiden Teilen 
eintreten. Nun steigen aber die für die besten Einhüllungs 
mittel zulässigen Zugspannungen nur bis etwa 4 kg/qcm; bei 
den meisten sind sie niedriger. Sonach wird man bei ihrer 
Einhaltung nur etwa 10.4 - 40 kg/qcm auf das Eisen bringen 
können. Nimmt man an, es trüge mehr, so würde es sich 
gegen die Umhüllung zuviel verlängern, daher aus der Um 
hüllung lösen müssen. Um das Eisen besser auszunutzen, 
muss man sich entschliessen, über die an anderen Stellen als zu 
lässig angesehenen Spannungen hinaus, etwa bis zur Bruch- 
***) Eine sehr ausführliche Darstellung der aus solcher Bauweise 
folgenden Deckenbildungen bringen die „Balkendecken“, Handbuch 
der Architektur, Teil III, Abteilung 3, 2. Auflage, A. Bergsträsser, 
Stuttgart.
	        

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