Hebelstabwerke

Ein brei­ter Gra­ben und weit und breit kein lan­ger Bal­ken, um eine Brü­cke zu bau­en. Die ein­zi­gen Holz­stü­cke, die sich fin­den las­sen, sind viel zu kurz. Was tun?

Fragt Annet­te Spi­ro im Vor­wort zu Udo Thön­nis­sens Buch Hebel­stabwer­ke, und das titel­ge­ben­de Trag­sys­tem ist natür­lich die Ant­wort. Es ist gleich­zei­tig ein fas­zi­nie­ren­des Bei­spiel für eine his­to­ri­sche Bau­art, die ein wenig in Ver­ges­sen­heit gera­ten ist. 

Hebel­stabwer­ke beschäf­ti­gen und begeis­tern uns im Inge­nieur­bü­ro schon eine Wei­le. Das oben genann­te Buch gehört zu unse­ren Lieb­lings­bü­chern und wir haben auch schon Hebel­stabwer­ke berech­net und kon­stru­iert: 2005 den Leo­nardo­bo­gen und kürz­lich zwei klei­ne Pavillons: 

Was sind Hebelstabwerke?

Hebel­stabwer­ke sind Trag­wer­ke, die aus sich gegen­sei­tig tra­gen­den Stä­ben auf­ge­baut sind.

Ein klei­ner Exkurs:
Um den genann­ten Gra­ben zu über­span­nen, gibt es sta­tisch gese­hen grund­sätz­lich drei Möglichkeiten:

Last­ab­trag über Bie­gung – z.B. das Balkentragwerk

Last­ab­trag über Druck – z.b. der Druckbogen

Last­ab­trag über Zug – z.B. die Hängebrücke

Beim Hebel­stabwerk wer­den die Stä­be so kom­bi­niert, dass sie nicht Druck oder Zug erhal­ten, son­dern aus­schließ­lich Bie­gung. Dazu wer­den Stä­be nicht, wie beim Fach­werk, an den Sta­ben­den gesto­ßen, son­dern ein Stab liegt auf dem Nächs­ten mit­tig oder seit­lich auf. Es erge­ben sich ganz eige­ne Beson­der­hei­ten. Nach­tei­lig ist, dass Druck und Zug effi­zi­en­ter im Last­ab­trag sind. Vor­teil­haft ist, dass der Hebel­stoß ein­fa­cher her­zu­stel­len ist. 

Und ganz ent­schei­dend: Das Hebel­stabwerk braucht die Aus­deh­nung in die Höhe nicht, es ist eine Vari­an­te des Bal­ken­trag­werks, die sta­tisch wirk­sa­me Höhe des Hebel­stabwerks ent­spricht der Höhe der ein­zel­nen Stäbe.

Das ist unsere Ent­de­ckung im Jahr 2020: Ein zur Flä­che zusam­men­ge­setz­tes Hebel­stabwerk ist sta­tisch gese­hen 2‑dimensional und kann wie eine Decke aus­ge­bil­det werden. 

Ansons­ten gibt es für ebe­ne Trag­wer­ke nur die bekann­te Bal­ken­la­ge (z.B. die Decken­bal­ken) und zwei­ach­sig gespann­te Mas­siv­de­cke (z.B. aus Stahl­be­ton oder Brettsperr­holz). Das Hebel­stabwerk ist die drit­te Mög­lich­keit ein ebe­nes Trag­werk aus­zu­bil­den – und eine beson­ders schö­ne dazu!

Ein ein­fa­ches Modell ist schnell gebaut: Wir begin­nen mit einem Sperr­holz­strei­fen, der zwei Öff­nun­gen in der Mit­te hat und zwei pas­sen­den Ver­jün­gun­gen am Ende. 

Aus die­sem Ele­ment kön­nen eine Viel­zahl von Decken­sys­te­men zusam­men­ge­steckt werden:

Pro­bie­ren Sie es aus! Sie wer­den erstaunt sein, wie trag­fä­hig das Hebel­stabwerk als Decken­sys­tem ist:

Sie wer­den her­aus­fin­den, dass nicht jede ebe­ne Kom­bi­na­ti­on ein Hebel­stabwerk ist. Wir haben hier ein paar funk­tio­nie­ren­de Vari­an­ten zusam­men­ge­stellt, vie­le ähneln einem Fliesenmuster:

Viel Spaß beim Ent­wer­fen und Konstruieren!





Wei­ter­füh­ren­de Informationen:

Thön­nis­sen: Hebel­stabwer­ke (Buch)

Ber­tin: Hebel­stabwer­ke (PDF)

Hinz­mann: Erzeu­gung von Hebel­stabwer­ken für tri­an­gu­lier­te Flä­chen (PDF)

Schür­mann: Hebel­stabsys­te­me (PDF)