Ingenieurporträt

Franz Dischinger

Der Bauingenieur Franz Dischinger forschte und arbeitete Anfang und Mitte des 20. Jahrhunderts im Bereich des Stahlbetonbaus und förderte wesentlich die Spannbetonbauweise in Deutschland. Er gilt als Genie bei der Konstruktion dünner Kuppelschalen und Tonnendächer und entwarf neuartige Brücken. Die Kuppeln der Großmarkthalle in Leipzig sind zum Beispiel auch heute noch zu sehen. As civil engineer Franz Dischunger researched and worked in the early and middle 20th century in the field of reinforced concrete and substantially promoted prestressed concrete construction in Germany. He is regarded as a genius in the construction of thin dome shells and barrel roofs and designed new types of bridges. The cupolas of the central market hall in Leipzig are an example still to be seen today.

Franz Dischinger, am 8. Oktober 1887 in Heidelberg als Sohn eines badischen Oberbaukontrolleurs geboren, lebte in seiner Kindheit in Karlsruhe und besuchte dort das Gymnasium. Nach dem Abitur ließ er sich an der Technischen Hochschule Karlsruhe für ein Bauingenieurstudium immatrikulieren. Den Lebensunterhalt verdiente er sich in dieser Zeit durch Nachhilfeunterricht an der Hochschule. Als Repetitor seiner Kommilitonen war er selbst gezwungen, den in Vorlesungen und Übungen gerade erfahrenen Lehrstoff gründlich durchzuarbeiten und verschaffte sich dadurch ein sehr fundiertes Grundwissen, das von seinen Professoren, wie beispielsweise dem Mathematiker Karl Heun oder Friedrich Engesser im Fach Baustatik, vermittelt wurde. Dischinger, beliebt als geselliger, aufgeschlossener und sportlicher Mensch, schloss sein Studium trotz seiner angespannten wirtschaftlichen Verhältnisse in der vorgegebenen Studienzeit ab und bestand die Diplomhauptprüfung »mit Auszeichnung« (1911).

Einstieg in die Berufswelt Nach Studienabschluss arbeitete der junge Ingenieur für kurze Zeit bei der Firma Vollrath in Wesel und trat 1913 in die Firma Dyckerhoff & Widmann in Wiesbaden-Biebrich ein. Primär mit Aufgaben des Tiefbaus betraut, entwickelte er sich innerhalb kurzer Zeit zu einem angesehenen Fachmann im Bereich komplizierter Druckluftgründungen, die man bei der Wiederherstellung zerstörter Pfeiler von Brückenbauwerken einsetzte.
Während seines ersten Arbeitsjahres bei dem Unternehmen brach der Erste Weltkrieg aus, in dem Dischinger als Frontsoldat mehrmals verwundet wurde. Nach Kriegsende nahm er seine frühere Tätigkeit wieder auf.
Das Zusammentreffen mit Walther Bauersfeld Seine späteren Leistungen, vor allem auf dem Gebiet der Schalenbauweise in Stahlbeton, gehen auf seine Begegnung mit Walther Bauersfeld (1879 – 1959) zurück, der als Forschungsleiter bei Carl Zeiss in Jena das so genannte Zeiss-Planetarium entwarf. Zur Projektion des Sternenhimmels benötigte Bauersfeld eine geschlossene, halbkugelförmige Fläche. Ausgangspunkt hierfür war eine stählerne Netzwerkkuppel, bestehend aus sternförmig angeordneten Stahlstäben um die mit hoher Präzision hergestellten Knoten. Die Kuppelkonstruktion wirkte wie eine druckfeste Membran, ihre Stabilität war so groß, dass sie Menschen als Punktlasten tragen konnte. Anschließend wurden diese Stahlnetzwerke mit einem Drahtnetz umgeben und durch Torkretieren, dem gerade erfundenen Spritzverfahren mit schichtweisem Auftrag von Beton, zu einer geschlossenen Schalenfläche geformt. Bauersfeld arbeitete für das Bauvorhaben mit Dyckerhoff & Widmann zusammen und nach Fertigstellung des Planetariums »entstand auf beiden Seiten der Wunsch, das Verfahren, welches der Anwendung des Eisenbetonbaus neue Gebiete zu erschließen schien, in gemeinsamer Arbeit weiter zu entwickeln«. So kam es zur »Zeiss-Dywidag-Schalenbauweise« und der erfolgreichen Zusammenarbeit von Dischinger, zwischenzeitlich führender Statiker und Konstrukteur bei Dyckerhoff & Widmann, und Bauersfeld. »Zunächst suchten wir nach einer Gelegenheit, eine Kuppel wesentlich größerer Dimension auszuführen, um weitere Erfahrungen zu sammeln« [1].
Die Entwicklung von Kuppeln und Schalen Sie erhielten den Auftrag, für die Firma Schott und Gen. in Jena eine kreisförmige Halle zu erstellen, die mit einer flachen Kuppel von 40 m Spannweite, 35 m Krümmungsradius und 7,87 m Stich nur 6 cm Schalendicke aufwies. Angeblich arbeitete Dischinger in jener Zeit (1923/24) nahezu besessen daran, die vielen experimentell gefundenen Lösungen wissenschaftlich zu untermauern. Das war für ihn insofern besonders mühevoll, da er sich bis zu diesem Zeitpunkt noch nicht mit der Schalentheorie und der Elastizitätstheorie im Allgemeinen auseinander gesetzt hatte. Dischinger, überzeugt, dass die Schalenbauweise auch zur Überdachung rechteckiger Grundrisse geeignet sei, erkannte, dass Zeiss-Netzwerke für die Einrüstung derart doppelt gekrümmter Schalen schwierig anzuwenden sind und es besser sei, eine traditionelle, möglichst exakt ausgeführte Holzschalung zu verwenden. Sie ermöglichte, die Stahlbewehrungen konzentriert im Bereich der Hauptzugspannungen anzuordnen, wo sie statisch besonders wirkungsvoll waren. Dischinger sah aber vorerst von der Herstellung doppelt gekrümmter Schalen ab und wandte sich der Entwicklung der einfach gekrümmten Zylinderschale zu, für die Bauersfeld, aufbauend auf August Föppls (1854 – 1924) Gedankengängen, die Grundgesetze einer Membrantheorie für zylindrische Schalen mit kreisförmigem Querschnitt erstellte. Nach gemeinsamen Versuchen an Blech- und Betonmodellen errichteten sie dann 1924 über einem Fabrikgebäude der Zeisswerke in Jena die erste zylindrische Eisenbetonschale. Ulrich Finsterwalder (1897– 1988), der als junger Bauingenieur 1923 zu Dyckerhoff & Widmann gestoßen war, setzte dieses Konstruktionsprinzip erfolgreich fort.
Weitere Kuppel- und Tonnenschalen entstanden so beispielsweise in Hannover, Frankfurt am Main und Leipzig. Dort plante Dischinger 1927 – 29 zusammen mit Hubert Rüsch, der neben Finsterwalder sein bedeutendster Mitarbeiter sowohl auf theoretischem als auch auf praktischem Gebiet war, die Überdachung der großen Markthalle. Ihre elliptisch geformten Schalen mit einer Dicke von 9 cm besitzen im Scheitel einen Krümmungshalbmesser von 46 m. Die sich bildenden Grate sind unterstützt von acht schräg gestellten in radialer Richtung als Pendelsäulen ausgebildeten Tragsäulen. Mit der Schrägstellung der Tragsäulen wurde eine Vergrößerung der Spannweite auf 74 m erzielt. Die Kämpfer der Kuppelsegmente unterstützen acht Tragbogen, ebenso wie die acht Haupttragsäulen in einer schrägen Ebene angeordnet. Zur Beleuchtung dient unter anderem ein 28 m breites Oberlicht. Von den geplanten drei Kuppeln wurden allerdings nur zwei ausgeführt, die die Folgen des Zweiten Weltkrieges unbeschadet überstanden. Inzwischen wurde diese Spitzenleistung des Stahlbetonbaus als technisches Denkmal eingestuft, es soll, bislang in unverändertem Zustand, instand gesetzt werden [2].
Es folgte 1929 zusammen mit Finsterwalder die große Markthalle in Basel als symmetrische Achteckkuppel mit 60 m Durchmesser.
Im gleichen Jahr vollendete Dischinger seine Dissertation über die »Theorie der Vieleckkuppeln und die Zusammenhänge mit den einbeschriebenen Rotationsschalen« und promovierte an der Technischen Hochschule Dresden »mit Auszeichnung«. 1932 wurde er an den Lehrstuhl für Stahlbeton und Massivbau der Technischen Hochschule Berlin berufen.
1942 befasste er sich wieder mit seinem ursprünglichen Ansatz, dass Schalen mit doppelter Krümmung nicht nur für runde Kuppeln, sondern auch für die Überdachung rechteckiger Grundrisse anzuwenden wären. Man entschloss sich zu einem großzügigen Versuch und errichtete eine Probeschale, die auch heute noch existiert. Sie hat einen quadratischen Grundriss von 7,30 m Seitenlänge, ihre Dicke im Scheitel beträgt nur 1,50 cm, am Übergang zu den Binderscheiben 2,50 cm. Die 10 cm dicken, in der Mitte 94 cm hohen Binderscheiben wurden zu den Eckstützen hin mit Vouten versehen, die Schale mit 3 mm Maschendraht bewehrt und aus Beton mit dem damals gerade auf den Markt gekommenen Portlandzement von Dyckerhoff-Weiß hergestellt. In einem Aufsatz [3] berichten Dischinger und Finsterwalder über die Probebelastung: »Bei der Probebelastung wurde die Schale zunächst durch Sandsäcke mit 300 kg/m² sowohl ganzseitig als auch halbseitig belastet. Dass die Schale auch Einzellasten aufzunehmen in der Lage ist, zeigte sich, als mit fünfzig dicht beieinander stehenden Menschen ein weiterer Belastungsversuch durchgeführt wurde. Bei der Gesamtbelastung von 300 kg/m² ergab sich eine Durchsenkung des Scheitels gegenüber den Eckpunkten von 2,05 mm. Außerdem ergab sich eine geringe Verschiebung der Scheibe in horizontaler Richtung, die notwendig ist, um die Dehnungskräfte des aus Scheiben und Schale zusammengesetzten Randträgers auszulösen. Die Schale verblieb vollständig rissefrei. Durch diesen Versuch ist eine günstige Tragwirkung dieser doppelt gekrümmten Schalenträger augenscheinlich bewiesen und damit dem Eisenbeton ein weiteres Gebiet im Großhallenbau erschlossen« [3]. Bis 1974 stand die Probeschale auf dem Werksgelände der Kalle-AG in Wiesbaden-Biebrich und diente unscheinbar als Lagerschuppen. Es ist Manfred Stiller vom Deutschen Betonverein zu verdanken, dass sie vor dem Abbruch gerettet und von ihrem Ausstellungsort zu ihrem jetzigen Standpunkt nach Erbenheim versetzt wurde. Auch diese erneute Belastungsprobe hatte die Versuchsschale unbeschädigt überstanden.
Neuartige Ansätze Als in den ersten Aufbaujahren nach dem Krieg die Frage nach dem Neubau großer Wasserkraftanlagen Bedeutung gewann, wurde in der Fachwelt das Projekt des Sylvensteinspeichers, bei Bad Tölz gelegen, erörtert. Dieser Plan regte Dischinger zur Entwicklung neuer Gesichtspunkte für die Konstruktion und Berechnung von Bogenstaumauern an: Ein Sondergebiet, auf das Dischinger seine reichen Erfahrungen im Umgang mit doppelt gekrümmten Flächentragwerken anwenden konnte.
1950 trug er auf der Hauptversammlung des Deutschen Betonvereins in Wiesbaden seinen interessanten neuen Lösungsvorschlag vor, der den Bau bis zu 300 m hoher Bogenstaumauern betraf. Diese sollten durch Hintereinanderschalten kombinierter zylindrischer und rotationssymmetrischer Schalen mit gleitenden Zwischenlagen erfolgen. Wegen seines frühen Todes konnte Dischinger dieses Prinzip leider nicht mehr weiter verfolgen und erproben [4].
Ich hatte Gelegenheit, diese Veranstaltung zu besuchen und Franz Dischinger dabei persönlich kennen zu lernen. Als die Zuhörer nach Beendigung seines Vortrages die Pausenräume aufsuchten, diskutierte man natürlich diesen äußerst kühnen Vorschlag. Allgemein wurde geäußert: »Die Entwicklung solcher Vorschläge und neuartiger Ideen könnte nur ein Dischinger vertreten«.
Übergang zum Brückenbau Besonderes Augenmerk legte Dischinger stets auf die Weiterentwicklung weit gespannter, schlanker Tragwerke. Neben den Schalen als Überdachung befasste er sich auch mit Brücken mit Bogen als Haupttragglied, für die die Wirkung der Vorspannung herangezogen wurde. So gelangte er in zunehmendem Maße zur Planung von Balkenbrücken mit großen Stütz-weiten, weit gespannten Stahlbeton-Fachwerkträgern und Hängebrücken. Bei den letztgenannten Konstruktionen wurden dem Fahrbahnträger neben den Verkehrslasten auch große Druckkräfte zugewiesen, um die Seilzugkräfte zu kompensieren. Dies betraf auch seine Idee, Eisenbahnbrücken als Massivbauwerke auszuführen; er stieß so in eine ausgesprochene Domäne des Stahlbaus vor. Dabei widmete er sich auch dem Einsatz von vorgefertigten Bauteilen, die nur Einzelgewichte von etwa 50 t aufwiesen und zur Erzielung angemessener Stützweiten in Tragrichtung zusammengespannt werden mussten. Die Konstruktionsform der segmentierten Spannbetonbrücke mit Trockenfugen oder auch mit entsprechend verfüllten Fugen wurde damals bereits untersucht.
Die Erforschung des Betons Beton zeigt, auch unter normalen Einsatzbedingungen, ausgeprägte Kriech- und Schwindverformungen. Obwohl diese Stoffeigenschaften schon lange bekannt waren, ist ihre Größenordnung und damit auch ihre Bedeutung für das Trag- und Verformungsverhalten von Bauteilen und Bauwerken aus Beton erst in den 30er Jahren in vollem Umfang erkannt worden. In diesen Zeitraum fallen Dischingers richtungsweisende Arbeiten über die elastischen Verformungen und das Kriechen des Betons bei Bogenbrücken, die er 1937 und 1939 veröffentlichte.
Unmittelbar nach Kriegsende wurden viele Schriftstücke bekannt, die sich um das last- und zeitabhängige Betonverhalten und die analytische Behandlung der damit verbundenen Auswirkungen befassten. Wenngleich im Zuge dieser Entwicklungen verschiedene Verbesserungen am Stoffgesetz von Dischinger vorgenommen wurden, so stellen seine Arbeiten dennoch die Grundlagen dar, die bis heute die Basis für die analytische Behandlung der Auswirkungen von Kriechen und Schwinden auf das Verhalten von Bauwerken aus Beton bilden. Dischinger stellte seinerzeit fest, dass das Kriechmaß – die auf die kriecherzeugende Spannung bezogene Kriechdehnung – umso größer ist, je jünger der Beton im Augenblick der Belastung, je magerer die Betonmischung und je trockener die das Bauteil umgebende Luft ist. Außerdem erwähnte er den Einfluss der Zuschläge, der unter anderem durch Versuche von Davis aufgezeigt wurde. Schließlich war zu jener Zeit schon bekannt, dass das Kriechmaß umso kleiner ist, je hochwertiger der zur Herstellung des Betons verwendete Zement ist.
Dischinger vertrat im Übrigen die Auffassung, dass Kriechen und Schwinden auf die gleichen Ursachen zurückgeführt werden können. Kriech- und Schwindkurven zeigen demnach ähnliche zeitliche Verläufe. Erst nach dem Krieg wurde in einer Richtlinie gezeigt, wie Kriechen und Schwinden von Beton, insbesondere bei Spannbetonkonstruktionen, berücksichtigt werden sollte. Für Dischinger waren diese Untersuchungen auch insofern von hoher Bedeutung, als sie ihn in die Lage versetzten, bei vorgespannten Balkenbrücken Angaben zu machen, inwieweit ein Abklingen der Spannkräfte durch Kriechen und Schwinden des Betons zu erwarten ist und in welchen Zeitabständen gegebenenfalls ein Nachspannen der Spannglieder erforderlich war.
Die Brücke bei Aue/Sachsen Spannbetonbrücken können sowohl mit internen als auch mit externen Spanngliedern vorgespannt werden. Die Straßenbrücke in Aue/Sachsen, 1934 in Auftrag gegeben und in den Folgejahren fertig gestellt, ist ein gutes Beispiel für eine Vorspannung mit externen Spanngliedern, also nach dem Prinzip »Vorspannung ohne Verbund« mit frei geführten Spanngliedern, die im Inneren des Hohlkastens der Brücke angeordnet wurden.
In der Kriegszeit wurde allerdings das vorgesehene Nachspannen der Spannglieder, das eine plastische Verkürzung des Betons durch Kriechen und Schwinden ausgleichen sollte, nicht regelmäßig ausgeführt, eine deutliche Durchbiegung stellte sich ein. Mit einem 31,50 m langen Einhängeträger überspannte die Straßenbrücke in Aue einen Bahnhofsbereich, seitliche Kragarme von jeweils 18,75 m Länge ergänzten den Hauptträger. Die Spannglieder aus Stahl St 52 besaßen am Ende ein 1 m langes, angeschweißtes Gewindestück mit einem Durchmesser von 70 mm. Als Folge der nicht durchgeführten Nachspannarbeiten traten Durchbiegungen bis 20 cm Größe in der Mitte des Einhängeträgers auf, die allerdings nach Beruhigung des Betonkriechens weitestgehend zur Ruhe kamen. Dischinger hat dieses Bauwerk 1950 untersucht und keine unmittelbaren Gefahren für die Standfestigkeit festgestellt. Bei einer späteren Restaurierung allerdings wurde zunächst der Einhängeträger abgehoben und die an beiden Ufern der Aue befindlichen Brückenteile mit Kragarmen untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Betonqualität der Stege im Hohlkasten zum Teil außerordentlich schlecht war und auf eine (wenig erfolgversprechende) Instand- setzung verzichtet werden musste. Eine der beiden Brückenteile versagte trotz Unterstützung durch ein Hilfsgerüst und stürzte ab.
In seinen letzten Schaffensjahren, der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg, befasste sich Dischinger hauptsächlich mit Entwürfen moderner, weit gespannter Straßen- und Eisenbahnbrücken. Seine kühnsten Projekte waren vorgespannte Bogenbrücken bis 300 m Spannweite und Hängebrücken bis 2000 m Spannweite. Er konzipierte im Übrigen auch die Möglichkeit, den Verstärkungsträger von Hängebrücken und Schrägseilbrücken als Verbundkonstruktion auszuführen, was erst im Laufe der vergangenen Jahre in der Praxis aufgegriffen wurde.
Seine innovative und kreative Fähigkeit wird bisweilen folgender-maßen beschrieben: »Dischinger reizte nur das neue an einem
Problem. War die Lösung gefunden und auf die Breite möglicher Anwendungsbereiche übertragen, wandte sich sein Interesse dem nächsten Problem zu; …« [5].
In seltener Weise vereinigte Dischinger so in sich den Empiriker, den Theoretiker und den Praktiker. Das zeigen seine bahnbrechenden und weit in die Zukunft weisenden Leistungen auf dem Gebiet der Vorspannung von Stahlbeton. Viele seiner Gedanken und Ideen
regen uns noch heute zu weiterem Nachdenken an. K.K.
Literatur: [1] Walther Bauersfeld in: Vom Caementum zum Spannbeton, Dyckerhoff Zementwerke, Bauverlag, Wiesbaden/Berlin, 1964 [2] Ulrich Schönemann in: ebd [3] [3] Specht, Manfred (Hrsg.): Spannweite der Gedanken, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg, 1987 [4] Peter Lorenz in: ebd [3] [5] Jesberg, Paulgerd: Die Geschichte der Ingenieurbaukunst, Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart, 1996