Der Clark-Träger – Konstruktiv-statische Analyse eines um 1840 entwickelten Leichtbau-Trägers in der St. Petersburger Eremitage

Diplomarbeit am Lehrstuhl für Bautechnikgeschichte und Tragwerkserhaltung, verfasst von Daniela Schönfeld im Sommer 2005

Im St. Petersburger Winterpalast wurden nach einem verheerenden Brand um 1840 die Decken und Dächer als schmiedeeiserne Konstruktionen neu errichtet. Die Lösungen des Ingenieurs Matthew Clark für die Spannweiten bis ca. 21 m sind im bautechnischen Kontext als äußerst fortschrittlich zu werten. Die entwickelten Tragwerke hatten erheblichen Einfluß auf die weitere Entwicklung des Ingenieurwesens und weitere Bauaufgaben in Rußland und beeindrucken die heutige Fachwelt nicht weniger als die damalige.

Ein spezieller Trägertypus sind die von Clark entwickelten „Elliptischen Träger“ in den Decken über der dritten Etage als Abschluß zum Dachbereich. Sie wurden aus teilweise gewölbten Blechen und Winkelprofilen genietet, wobei die Bleche punktuell miteinander verbunden wurden.

In einer ersten Näherungsrechnung mit einem angepassten Beulnachweis wurde das Sicherheitsniveau abgeschätzt und Vergleichswerte für die Entwicklung eines FEM-Berechnungsmodells ermittelt. An letzterem wurde als Hauptbestandteil dieser Arbeit die Abhängigkeit des Tragverhaltens von Blechdicken, Materialgüte, Vorverformung sowohl der Bleche als auch des Obergurtes und Lagerung untersucht.

Aus den einzelnen Parameterstudien wurden jeweils Sicherheitsfaktoren abgeleitet und unter Berücksichtigung der Eigenheiten verschiedener Lagerungen kombiniert. Angelehnt an das Sicherheitskonzept der Stahlbau-DIN 18800 wurde so die lastseitige Sicherheit ermittelt und beurteilt. Sie ist am einzelnen Bauteil erwartungsgemäß gering und erfordert einen kontrollierten Umgang mit Verkehrslasten und ungeplanten Eigenlasten. Unter Berücksichtigung der vorhandenen Queraussteifungen ist das Sicherheitsniveau deutlich höher.

Im weiteren enthält die Arbeit Einblicke in die Baugeschichte des Gebäudes, die Deckenkonstruktionen von Winterpalast und Eremitage, das Leben Matthew Clarks und einige allgemeine bautechnische Hintergründe. Als Ausblick wurde ein möglicher Versuchsaufbau für die Untersuchung nachgebauter Träger vorgeschlagen.

Insgesamt ist der Clark-Träger nicht nur der erste Vollwandträger Rußlands, sondern generell einer der frühesten Vertreter dieses Typus’. Ebenfalls bemerkenswert ist der Einsatz eines Hohlprofils für einen Balken. Clarks Elliptischer Träger stellt eine äußerst leichte und schlanke Konstruktion für weitgespannte Decken dar.