Das Dachtragwerk über dem Weißen Saal im Marmorpalast in Sankt Petersburg (um 1775) - Entwurfsdenken, Konstruktionskonzept und Tragverhalten früher Eisentragwerke

Masterarbeit am Lehrstuhl Bautechnikgeschichte und Tragwerkserhaltung, verfasst von Konrad Frommelt im Sommersemester 2018.

Neben den in der Forschung etablierten Kristallisationskernen der frühen Nutzbarmachung von Eisen als Baustoff für Tragwerke – England und Frankreich – wurden auch in Russland bereits im 18. Jahrhundert Dachtragwerke vollständig aus Eisen errichtet. Diese Tragwerke sind ein Ausdruck einer blühenden metallurgischen Industrie und dokumentieren die Suche nach dauerhaften und vermeintlich feuerfesten neuen Bauweisen. 

Ein beeindruckendes Beispiel der beginnenden Verwendung des Eisens als primäres Baumaterial für Tragkonstruktionen ist das Dachtragwerk über dem Marmorpalast in St. Petersburg, das in den 1770er Jahren über einer Fläche von ca. 4000 m² erbaut wurde. Es besteht aus einer Vielzahl von Bindern mit Spannweiten von bis zu 13 m, die an die Geometrie der Dachräume angepasst sind. 

Die vorliegende Arbeit dokumentiert erstmals Geometrie und Erhaltungszustand der Tragwerke, verwendete Systeme und typische Konstruktionen der Verbindungen. Sie stützt sich auf eine eingehende Untersuchung des Tragwerkes vor Ort und analysiert Tragverhalten und vorhandene Tragreserven anhand einer beispielhaften statischen Untersuchung eines Teiltragwerkes. Hierfür werden Materialuntersuchungen durchgeführt, um Aufschluss über Kapazitäten und Eigenschaften des verwendeten Werkstoffes zu erhalten.

Obwohl Haupttragwerk und Aussteifungssysteme weiterhin tragfähig sind, werden auch deutliche Schwächen der Konstruktion identifiziert, an denen der Tragwerksentwurf noch ungenügend auf auftretende Biegebeanspruchungen reagiert. Die Untersuchung zeigt, dass Systeme und Fügungen sich eng an im Holzbau bewährte Lösungen anlehnen, die mit innovativen Neuentwicklungen kombiniert werden. Das Tragverhalten stützt sich auf die Überlagerung verschiedener Tragmechanismen. Die Analyse variierender Lösungen in verschiedenen Tragwerksteilen legt nahe, dass das Tragwerk dabei als ein Reallabor diente, das im Laufe seiner Errichtung schrittweise weiterentwickelt wurde.

The roof structure above the White Hall in the Marble Palace in Saint-Petersburg (c. 1775) – design, construction concept and load bearing behaviour of early iron structures

England and France are commonly referred to as the early centres of iron usage in building. Besides that, significant development on the design and construction of full iron structures also took place in 18th century Russia. These structures are a sign of a flourishing metallurgical industry and they document the search for longlasting and fireproof building materials.The roof structure above the White Hall in the Marble Palace in Saint-Petersburg (c. 1775) – design, construction concept and load bearing behaviour of early iron structures

England and France are commonly referred to as the early centres of iron usage in building. Besides that, significant development on the design and construction of full iron structures also took place in 18th century Russia. These structures are a sign of a flourishing metallurgical industry and they document the search for longlasting and fireproof building materials.

An impressive example of the beginning use of iron as primary construction material is the roof structure of the Marble Palace in St. Petersburg, erected in the 1770s and covering an area of more than 4000 m². It consists of multiple girders with spans up to 13 m, adapted to many different situations and roof geometries of the palace’s attic. 

Based on extensive in-situ investigation, this thesis documents the geometry and the conservation state of this structure, systems used and typical connections. A statical analysis of a part of the structure is carried out to investigate structural behaviour and load bearing capacities. This is supplemented by material analysis of samples obtained in situ; helping to gain a better understanding of the properties and capacities of the used materials.

Although the main and stiffening structures can still be considered capable of taking all loads, apparent structural flaws are identified where the structure is not optimized for occurring bending stresses. The investigation shows, that systems and connections relate closely to common solutions in timber construction, which are combined with innovative developments. The load bearing behaviour is based on a layering of several bearing systems. Analysis of varying solutions in different parts of the structure suggests that the whole roof structure served as a kind of laboratory being developed iteratively.