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Bauwerkskonstruktion
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dreieckige Felder im Abstand voneinander liegen, wodurch eine unterschiedliche Auswirkung der durch die Zugspannungen erzeugten Drehmomente erzielt werden kann.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Druckstäbe durch die Stegteile von
U-Profilen und die Zugteile durch die Randteile der Flanschen dieser U-Profile. gebildet. Ferner können die Druckstäbe selbst fachwerkartig aus Stäben und Zugteilen zusammengesetzt sein, wobei die Stäbe durch die Zugteile in gegenseitigen Abständen gehalten sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Als Ausfüh- rungsbeispiel ist hiebei ein geodätischer Dom gewählt, der als Konstruktion von allgemein sphärischer Form unterbrochene Druckstäbe aufweist, die an allen Stellen nach einem Muster von dreieckige Felder bil- denden Gruppen angeordnet sind, wobei jeder Druckstab einer jeden Gruppe scheinbar mit einem Druck- stab einer von drei benachbarten Gruppen vereinigt ist, während die äusseren Teile der Druckstäbe einer jeden Gruppe miteinander nur durch Zugteile verbunden sind. Zugteile verbinden ferner die äusseren Teile der Druckstäbe mit Stellen an den Druckstäben in demjenigen Bereich, in dem sie miteinander vereinigt sind.
In den Zeichnungen ist in Fig. l eine Gruppe von drei Druckstäben mit verbindenden Zugteilen dar- gestellt, die als dreistrebige Oktaeder-Zugeinheit bezeichnet werden kann, Fig. 2 ist eine Darstellung der
Anordnung von dreistrebigen Oktaeder-Zugeinheiten nach Fig. 1. Dies ist eine analytische Darstellung, beim tatsächlichen Aufbau sind die Druckstäbe benachbarter Zugeinheiten in scheinbarer Druckstetigkeit einstückig miteinander vereinigt. Fig. 3 ist eine Darstellung des tatsächlichen Aufbaues, die im übrigen der Fig. 2 entspricht und den unstetigen Druckverlaufskomplex erkennen lässt.
Fig. 4 zeigt in Seitenansicht ein aus Druckstreben und Zugteilen bestehendes Konstruktionselement mit unstetigem Druckverlauf nach
Fig. 3, das als "Gurt" bezeichnet wird, Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Gurt nach Fig. 4 und Fig. 6 ist ein
Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 4. In Fig. 7 sind Faktoren zur Berechnung der Abmessungen der Gurte für eine Spannkugel aus 270 Gurten angegeben. Fig. 8 enthält einen Farbschlüssel für den Zusammenbau der Gurte nach Fig. 7 bei einer Ausführungsform der Erfindung und Fig. 9 gibt einen weiteren Farbschlüssel für den Zusammenbau der Gurte an. Fig. 10 zeigt schematisch eine aus 270 Streben bestehende Konstruktion, Fig. 11 ist eine Darstellung einer aus 270 Streben bestehenden isotropischen Konstruktion, die beim Zusammenbau von Gurten erhalten wird, die alle genau die gleiche Ausführung aufweisen.
Fig. 12 erläutert die durch die Schubkräfte an den Gurtenenden bei der Einheit mit Einzelverband nach Fig. ll erzeugten Drehungstendenzen, bekannt als Zugeinheit ; und Fig. 13 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Drehungstendenzen durch die Schubkräfte an den Gurtenden bei der Einheit mit Doppelverband nach Fig. 10.
Fig. 14 stellt eine andere Ausführung eines Druckstabes oder Gurtes dar ; Fig. 15 ist eine schaubildliche Darstellung einer weiteren Ausführung des Gurtes und Fig. 16 zeigt in schaubildlicher Darstellung, in welcher Weise die Druckstäbe nach Fig. 15 bei einem Konstruktionskomplex miteinander verbunden sind.
Fig. 17 ist eine Ansicht eines geodätischen Kugelgerippes mit 270 Druckstäben, die unter Verwendung eines Komplexes nach Fig. 16 hergestellt ist. Fig. 18 zeigt in isometrischer Darstellung einen unstetigen Druckstab, der als Ersatz für den Druckstab des in Fig. 4 dargestellten Elementes benutzt werden kann, Fig. 19 zeigt in grösserem Massstab einen Teil der Fig. 18, der einen Druckstab in der Konstruktion nach Fig. 18 bildet. Der von Fig. 19 eingenommene Bereich liegt in Fig. 18 in dem mit 19 bezeichneten Bereich.
Fig. 20 zeigt in Ansicht von oben in schaubildlicher Darstellung eine weitere Ausführungsform des Druckstabes oder Gurtes mit Oberflächenelementen für einen geodätischen Dom, Fig. 21 ist eine Darstellung des Zusammenbaues einer Anzahl von einander gleichen Druckstäben nach Fig. 20 und Fig. 22 zeigt in grö- sserem Massstab einen Schnitt nach der Linie 22-22 in Fig. 21.
Die erfindungsgemässe Baukonstruktion besteht aus einer Anzahl von Druckstäben, die in Gruppen von drei nicht miteinander verbundenen, aneinander vorbeigehenden Stäben 1 (Fig. l), die einander wie die Zeltstangen eines Indianerzeltes kreuzen oder überlappen, wobei die aneinanderstossenden Druckstäbe benachbarter Gruppen (Fig. 2) miteinander vereinigt sind (Fig. 3).
Die Fig. 1 und 2 sind analytische Darstellungen, während Fig. 3 den tatsächlichen Aufbau zeigt. Fig. 1 zeigt schematisch die Zusammenhaltung der Druckstäbe durch die Zugteile eines primären Systems als Bauelemente eines Zugeinheitskomplexes. Ein solches primäres System, das sozusagen eine dreistrebige Oktaeder-Zugverspannungseinheit bildet, soll nachfolgend kurz als Zugeinheit bezeichnet werden.
Aus Fig. l ist ersichtlich, dass dieses primäre System die sechs Eckpunkte aufzeigt, die charakteristisch für den Oktaeder sind, der ein Vielflächner mit drei Achsen, sechs Ecken, acht Flächen und zwölf Kanten ist. In einem aus solchen primären oktaedrischen Verspannungssystemen aufgebauten Kugelsystem ist es möglich, Spanndrähte, die bei ihrem Vorhandensein entlang von sechs der zwölf Kanten jedes Oktaeders liegen würden, wegzulassen.
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Der Entfall dieser Spanndrähte lässt zwar die acht dreieckigen Flächen des Oktaeders nicht mehr sicht- bar erkennen, er hebt aber das oktaedrische Verhalten des primären Systems nicht auf, das notwendiger- weise durch das Vorhandensein der für den Oktaeder charakteristischen sechs Ecken im System fixiert und vorbestimmt ist. Die Druckstäbe 1 sind durch Zugteile, beispielsweise Drähte oder Kabel 2, unter Bildung eines Verspannungsdreieckes (a-b-c) miteinander verbunden, während die Zugteile 3 die Schei- tel (a, b, c) der Verspannungsdreiecke mit Stellen 18 an den Druckstäben 1 in demjenigen Bereich verbinden, in dem sie mit den Druckstäben benachbarter Zugeinheiten vereinigt sind.
Die unterbrochenen Linien, die die Basis des Dreieckgefüges in Fig. l umreissen, sind nur theoretisch und sind beim tatsächlichen Aufbau nicht vorhanden. Wenn an die Stelle dieser unterbrochenen Linien
Spanndrähte angeordnet werden, so ergibt sich ein vollständiges primäres okteadrisches Verspannung- system, bei dem die Druckstäbe 1 durch die Zugteile 2 und 3 voneinander getrennt sind.
Die Zugteile 2 und 3 erstrecken sich durch die ganze Bauwerkskonstruktion, wogegen die Druck- stäbe 1, da sie voneinander getrennt sind, kein durchgehendes Netzwerk bilden und als getrennt ange- ordnete Druckstäbe, also als unterbrochen verlaufende Druckglieder, bezeichnet werden können. Eine andere Erscheinungsform der unterbrochenen Druckkräfte ist bei einem einzelnen Druckstab zu erkennen und aus Fig. 3 ersichtlich ; die in den Drähten 3 wirksamen Zugkräfte können in zwei Komponen- ten 17, 17 zerlegt werden, die nach entgegengesetzten Richtungen wirken.
So wirkt der rechte Endteil des Druckstabes 1 in Fig. 3 funktionell als ein Druckstab und der linke
Endteil als ein anderer Druckstab. Hiebei können, wenn von Biegekräften abgesehen wird, die Druck- kräfte im Punkt 18, wo die Zugglieder 3 am Druckstab befestigt sind, theoretisch den Wert Null an- nehmen. Dies ergibt eine Trennung der Druckkräfte an den beiden Enden des Druckstabes. Infolge dieser
Druckkräftetrennung ergibt sich wieder eine "unterbrochene Druckwirkung", diesmal in einem einzigen
Druckstab. Da aber die beiden Endteile des Druckstabes Teile eines einstückigen Gliedes sind, scheint es jedoch, dass es sich nur um ein Druckglied handelt.
Im Hinblick darauf, dass die vorstehende Überlegung dargelegt hat, dass tatsächlich in einem ein- stückigen Teil zwei getrennte Druckglieder vorhanden sind, ist es wichtig, zu bedenken, dass die anein- anderstossenden Druckstäbe benachbarter Gruppen nach Fig. 2, die nach Fig. 3 scheinbar durchgehend ver- bunden sind, in funktioneller Hinsicht bezüglich der Druckwirkung keine Kontinuität zeigen, obwohl eine solche Kontinuität in konstruktiver Hinsicht vorhanden ist.
Es wird daher betont, dass die Druckstäbe nur in scheinbarer Kontinuität miteinander verbunden sind.
Da nun das Zuggliedernetzwerk über die ganze Konstruktion durchgeht, die Druckstäbe aber voneinander getrennt sind und so gehalten werden, als ob sie im Netzwerk der Zugdrähte schwimmen, scheint es an- gezeigt, die Konstruktion weiters dadurch zu kennzeichnen, dass sie Druckglieder enthält, die gleich "Inseln" in einem See von Zuggliedern liegen.
Wenn entsprechend den unterbrochenen Linien verlaufende Zugteile, z. B. Spanndrähte, vorgesehen sind, so wird bei Verwendung solcher Drähte eine Entlastung der Druckstäbe von Biegebeanspruchungen herbeigeführt, während die innere Zug- oder Spannungseinheit des Oktaedersystems vervollständigt wird.
Die Druckbelastung der Druckstäbe erfolgt dann sozusagen unstetig oder unterbrochen, da keine Druckkraft von einem Glied zum andern übertragen wird, weil die Druckstäbe gewissermassen in einem Meer von
Spannelementen schwimmen.
Die räumliche Lage der Druckstäbe wird durch das Oktaedersystem der Einheit festgelegt, obwohl sie, wie später noch erläutert wird, Drehkräften unterworfen sind. Bei der unstetigen Druckstabanordnung nach
Fig. 3, die nachfolgend als Komplex primärer dreistrebiger Verspannungseinheiten oder kurz als "kom- plexe Verspannungseinheit" bezeichnet werden soll, sind die durch die unterbrochenen Linien in Fig. l dargestellten imaginären Drähte infolge der Anordnung der primären Verspannungseinheiten in einem kugelförmigen System entbehrlich.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass bei der komplexen Verspannungseinheit nach Fig. 3 alle Endverbindungs- punkte der verschiedenen primären Verspannungselemente in einer Geraden liegen und scheinbar unter durchgehender Druckbelastung stehen. Wegen dieser anscheinenden Kontinuität der Druckübertragung von der einen primären Verspannungseinheit zur andern, und da infolge der Weglassung der in den Fig. 1 und 3 durch strichlierte Linien angedeuteten Spannglieder der zentrale Zusammenhang der primären Verspan- nungseinheiten offensichtlich unstetig ist, so hat die komplexe Verspannungseinheit für einen oberfläch- lichen Beobachter das täuschende Aussehen, als ob die vereinigten Schenkel der Dreieckgefüge benach- barter Einheiten einzelne Einheiten seien und als solche anscheinend die primären "Elemente" der kom- plexen Verspannungseinheit sind, während aus der Analyse der Fig.
l und deren Beziehung zu den Fig. 2 und 3 hervorgeht, dass die Elemente dreistrebige Oktaeder-Verspannungseinheiten sind und dass das zu-
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sammenhaltende Prinzip der einzelnen Elemente die Zugspannung ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Zugteile 3 die Scheitel des Verspannungsdreieckes mit Stellen an den Druckstäben 1 in demjenigen Bereich verbinden, in dem sie miteinander vereinigt sind, wo- bei eine stetig verlaufende Spannung durch die Zugteile 2 und 3 von Ende zu Ende eines jeden Druck- stabes erzeugt wird.
Für die zu einer Einheit miteinander verbundenen Druckstäbe oder Streben benachbarter Verspan- nungseinheiten wurde ein als Gurt bezeichnetes, vorgefertigtes Bauelement in der Konstruktion nach der
Fig. 4 vorgesehen ; dieser Gurt ergibt zusammen mit den Zugteilen 2 und 3 eine charakteristische Form, die wegen der Ähnlichkeit mit dem Buchstaben "B" als "B-Gurt" bezeichnet werden soll. Dieser Gurt bil- det wegen der Trennung der Druckkräfte in der bereits erläuterten Art funktionell ein Element von zwei abgrenzenden primären Verspannungseinheiten.
Bei der in den Fig. 4-6 dargestellten besonderen Ausführungsform des B-Gurtes hat der Druckstab die
Form einer rohrförmigen Strebe, die beispielsweise aus einem Aluminium- oder Stahlrohr besteht und an jedem Ende einen Gleitstopfen zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 5 aufweist. An vorherbestimm- ten Scheiteln der Drahtschlingendreiecke sind Scheibenringe 4 vorgesehen, die die Befestigungsmittel an den Enden der zusammengehörigen Gurte aufnehmen. Weist das System einen Durchhang auf, so kann dieser von zusätzlichen Scheibenringen an den Enden des Rohres aufgenommen werden. Die Drahtschlin- gen können einfach oder, wie dargestellt, in doppelter Anzahl vorgesehen sein.
Die Verspannungseinheiten sind untereinander verbunden, indem eine der Befestigungsschrauben 5 der einen Verspannungseinheit durch eine der Scheiben 4 der andern Verspannungseinheit eingeschraubt wird (Fig. l und 4).
Als Beispiel für die Anwendung der Erfindung wird nunmehr die Konstruktion eines aus 270 Gurten be- stehenden geodätischen kugelförmigen Kuppeltragwerkes beschrieben, das auf einer sechsfachen Unter- teilung eines Ikosaeders beruht. Dieses Kugelgerippe ist aus fünf verschiedenen Gurtelementen konstruiert.
Die Berechnungsfaktoren für die Gurte sind in Fig. 7 angegeben. Die Abmessungen A-A, B-C usw. gel- ten für die theoretischen Linien nach Fig. 4.
Die Länge aller Gurte ist so bemessen, dass sie einen Winkel von 250 14'30" der Kugel umfassen, wobei die tatsächliche Länge natürlich in Abhängigkeit vom Radius der zu konstruierenden Kugel veränderlich ist. Diese Länge wird in jedem Falle durch eine einfache trigonometrische Berechnung bestimmt. Bei gegebener Grösse der zu konstruierenden Kugel werden die in den Diagrammen angegebenen Faktoren als Multiplikator für eine direkte Berechnung der Abmessungen der Abschnitte der durch die Zugdrähte gebildeten Drahtschlingen der fünf Gurtelemente benutzt. Die in Fig. 7 angegebenen Höhenfaktoren werden hiebei mit dem Radius der gewünschten Kugel und die Sehnenfaktoren mit dem Durchmesser dieser Kugel multipliziert.
Die verschiedenen Gurtelemente können dann nach dem in Fig. 8 gegebenen Schlüssel farbig angestrichen werden, so dass beim Zusammenbau lediglich darauf zu achten ist, dass die Farben zusammenpassen. Fig. 10 zeigt, in welcher Weise die Gurte zusammengesetzt werden, wobei im vorliegenden Falle die verschiedenen Ausführungen der Gurte durch voll ausgezogene und unterbrochene Linien gekennzeichnet sind. Die geodätische Kugel-Verspannungseinheit nach Fig. 10 bildet eine komplexe DoppelverbandTurbo-Dreiecks-Verspannungseinheit (sechsfach). Die Bezeichnung"Doppelverband"soll die Überlappung der Dreiecke nach Fig. 10 andeuten.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Form eines aus 270 Gurten bestehenden Kugelgerippes, die eine komplexe Einzelverband-Turbo-Dreiecks-Verspannungseinheit bildet. Die Be- zeichnung"Einzelverband"weist auf die Nichtüberlappung der Dreiecke nach Fig. 11 hin. Aus einem Vergleich der beiden Fig. 10 und 11 ist zu ersehen, dass bei der Einzelverband-Konstruktion die Dreiecke voneinander entfernt liegen, während sie sich bei der Doppelverband-Konstruktion überlappen. Wenn die Dreiecke voneinander entfernt liegen (Fig. 3 und 11), so ist erkennbar, dass sich der Befestigungspunkt der Zugteile 3 am mittleren Teil eines Druckstabes 1 zwischen den voneinander entfernten Dreiecken befindet ; bei überlappter Lage der Dreiecke (Fig. 10) liegt dieser Befestigungspunkt im Überlappungsbereich.
Die Bedeutung des Unterschiedes zwischen den beiden Konstruktionen wird an Hand der Fig. 12 und 13 erläutert. Bei beiden Konstruktionen überlappen sich die Achsen der drei Streben jeder Gruppe mit Abstand, so dass die axialen Schubkräfte der Druckstäbe an den Stellen, an denen sie durch die Verspannungsdreieckselemente miteinander verbunden sind, Drehkräfte erzeugen, die das Verspannungsdreieck zu drehen suchen. Bei den in den Fig. 12 und 13 dargestellten besonderen Ausführungsformen besteht, wie durch die Pfeile A angedeutet ist, die Tendenz einer Drehung im Uhrzeiger-Gegensinn.
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Bei der Einzelverband-Verspannungseinheit nach Fig. 12 liegen die Ecken der Verspannungsdreiecke voneinander entfernt, so dass die Schubkräfte der benachbarten, nicht zusammenhängenden Druckstäbe der benachbarten Verspannungsdreiecke sich addieren und die Drehkräfte B erzeugen, die zusammen mit den Drehkräften A des Dreieckes im Sinne des Pfeiles C zu drehen suchen. Bei der Doppelverband-
Verspannungseinheit nach Fig. 13 überlappen sich die Ecken benachbarter Verspannungsdreiecke, wobei die Schubkräfte aneinander angrenzender, nicht zusammenhängender Druckstäbe benachbarter Verspan- nungsdreiecke sich addieren und die Drehkräfte B erzeugen, die denjenigen Kräften entgegenwirken, die das Verspannungsdreieck zu drehen suchen.
Fig. 14 zeigt eine andere Ausführung eines Gurtes, der in der Mitte verhältnismässig breit ist und sich an den Enden verjüngt. Verstellbare Verspannungsmittel 5 X an der einen Seite und in der Mitte des
Gurtes ermöglichen eine Zugspannungsbefestigung mit den Enden anderer Gurte od. dgl. Der Gurt kann aus zwei Teilen bestehen, die in eine Verbindungsbuchse 6 eingeschraubt werden, so dass die Länge des
Gurtes verändert werden kann. Mit Hilfe von Löchern 7 an den Enden des Gurtes können die Gurte mit den Verspannungsmitteln 5'benachbarter Gurte verbunden werden.
Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gurtes, der aus einem U-Profilglied besteht, dessen
Basis 8 einen Druckstab bildet. An den erhöhten Mittelteilen der U-Profilglieder sind Ausschnitte 9 vorgesehen, die gemäss Fig. 16 zur Aufnahme der Enden von Gurten od. dgl. dienen und mit deren Hilfe die verschiedenen Gurte bei der Herstellung primärer und komplexer Verspannungseinheiten miteinander verbunden werden können.
Im vorliegenden Falle bildet die Basis des Gurtes den Druckstab und dessen obere Kanten die Seiten der Verspannungsdreiecke, wobei die Zugteile die Scheitel der Verspannungsdreiecke mit Stellen an den
Druckstäben verbinden, an denen die Druckstäbe angrenzender Gruppen miteinander scheinbar fortlaufend vereinigt sind, nämlich in der Mitte der Gurte. Die funktionelle Gleichwertigkeit des U-Profil-Gurtes mit dem Streben- und Schlingen-Gurt nach den Fig. 4-6 wird offenbar, wenn die Zugkräfte aufgelöst wer- den, die durch die unterbrochenen Linien T in Fig. 16 angedeutet sind, und wenn die Basis des U-Pro- filgliedes als durchgehende Druckstrebe C betrachtet wird, die je einen Teil von zwei angrenzenden primären Verspannungseinheiten bildet.
Auch hiebei ergibt sich durch das Zusammenwirken von Zugspannung und Druckwirkung die als "B-Gurt"bezeichnete charakteristische Form. Die Gurte können im Inneren durch perforierte Metallstrei- fen 10 versteift werden, die an den Seiten des U-Profilgliedes angeschweisst oder sonstwie befe- stigt werden.
Fig. 17 zeigt ein aus 270 Druckstreben bestehendes geodätisches Kugelgerippe mit sich zwangsläufig drehenden Einzelverband-Dreiecken, die aus U-Profilgurten nach Fig. 15 hergestellt sind. Die Dreiecke,
Sechsecke und Fünfecke der komplexen Verspannungseinheit können mit einer geeigneten Kunststoff- oder Metallhaut bedeckt werden, beispielsweise in Form von mit Randflanschen ausgebildeten Metallpfannen 11 und 12. Die Pfannen für die Dreiecke können flach sein.
Die sechs-und fünfeckigen Pfannen können aus flachen Blechen hergestellt werden, die entsprechend zurechtgebogen sind. Durch diese Konstruktion wird eine vollständig wasserdichte Überdachung geschaffen, da jede U-Profilstrebe das Wasser zur Mitte der angrenzenden Strebe ablaufen lässt, wobei die Streben ein spinnennetzartiges Muster von Regenrinnen für die Aussenhaut bilden.
Fig. 18 zeigt eine Kuppelkonstruktion mit unterbrochenem Druckverlauf, wobei die Doppellinien die Druckstäbe und die Einzellinien die Zugteile oder Verspannungselemente darstellen. Falls gewünscht, können die Druckstäbe oder-streben l der primären und komplexen Verspannungseinheiten nach den Fig. 1 - 3 durch Druckstreben nach Fig. 18 mit unterbrochen verlaufender Druckbelastung ersetzt werden.
Dies führt zu einer Konstruktion, die aus einer Anordnung von Zugteilen und Druckstäben l, 2 und 3 besteht, die zu einem System mit unterbrochen verlaufender Druckübertragung angeordnet sind, wobei die Druckstäbe 1 selbst auch aus einer Anordnung von Druckstäben und Zugteilen bestehen, die entsprechend dem System mit unterbrochener Druckübertragung angeordnet sind, wobei die unter Druckbelastung stehenden Inseln im ursprünglichen System mit unterbrochener Druckübertragung progressiv verkleinert werden.
Diese verkleinerten, durch Druck belasteten Inseln, die durch die in Fig. 18 durch Doppellinien dargestellten Druckstäbe repräsentiert werden, können ihrerseits selbst wieder durch Druckstäbe mit unstetiger Druckbelastung nach dem Muster der Fig. 18 in entsprechend verkleinerter Ausführung ersetzt werden, wobei sich eine Konstruktion nach Fig. 19 ergibt, die einen mit 19 bezeichneten Teil der Fig. 18 in grösserem Massstab darstellt.
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Wegen der unstetig verlaufenden Druckübertragungen in der komplexen Verspannungseinheit können örtliche Spannungen im System verstärkt oder geschwächt werden, so dass das Verspannungskugelgerippe zusammengelegt und durch Flugzeuge, Hubschrauber oder Raketen befördert werden kann. Beim selbst- tätigen Nachlassen angezogener Verspannungen und Straffziehen des Durchhanges gelockerter Verspannun- gen zwecks Herstellung der ursprünglichen Spannungskräfte nimmt das Kugelgerippe oder der Dom die ur- sprüngliche Gestalt wieder an und stellt eine sich selbst errichtende Konstruktion dar.
Unter Hinweis auf die Fig. 20-22 wird nunmehr eine weitere Ausbildung der Erfindung beschrieben, deren Gurte mit Oberflächenelementen für einen geodätischen Dom verbunden sind. Ein solcher Gurt kann aus einem U-Profilglied ähnlich dem Gurt nach Fig. 15 bestehen, dessen Basis 8'einen Druckstab bil- det und dessen obere Kanten auf Zug beansprucht werden. Die vorgesehenen Ausschnitte 9'dienen zur Aufnahme der Enden der Gurte od. dgl.
Von jederKante des U-Profilgliedes aus erstrecken sich zwei im allgemeinen dreieckige Bleche 13, 14, die an jeder Seite des Gurtes ein grosses Dreieck 13 und ein kleines Dreieck 14 bilden. Die gro- ssen Dreiecke liegen an den entgegengesetzten Enden des Gurtes, desgleichen die kleinen Dreiecke. Auf Grund dieser besonderen Anordnung fügen sich beim Zusammenbau gleicher Bauelemente zu einer geodätischen Verspannungseinheit nach Fig. 21 jeweils fünf oder sechs grosse Dreiecke 13 zu einem Fünfoder Sechseck zusammen (vgl. die Fünf- und Sechsecke der Verspannungseinheit nach Fig. 11), während drei kleine Dreiecke 14 sich zu Dreiecksflächen der Verspannungseinheit zusammenfügen.
Die Kanten der Dreiecke sind vorzugsweise, wie bei 15 dargestellt, zu einer Rinne umgebogen, wodurch die Herstellung einer wasserdichten Überdachung begünstigt wird. Ferner werden die Dreiecke vorzugsweise, wie dargestellt, blumenblattartig gekrümmt, so dass ein sich überlappendes Iris-Muster entsteht und die Oberflächenelemente mit den abfallenden Enden sich der Form des Zugteiles der Druckstrebe anpassen.
Aus der Beschreibung eines aus 270 Druckstreben zusammengesetzten geodätischen Kugelgerippes in Zusammenhang mit den angegebenen Berechnungsfaktoren in Fig. 7 geht hervor, dass die Länge aller Druckstäbe oder Streben so bemessen ist, dass diese einen Winkel von 25 14'30"der Kugel umfassen. Daher weisen alle fünf verschiedenen Gurte nach Fig. 7 die gleiche Länge auf, so dass die aus 270 Druckstreben aufgebaute Verspannungseinheit nach Fig. 10 gänzlich unter Verwendung von Gurten einheitlicher Länge hergestellt werden kann.
Es hat sich gezeigt, dass diese vereinfachte Ausbildung noch um einen weiteren Schritt vereinfacht werden kann, indem die aus 270 Druckstreben bestehenden Verspannungseinheiten nach Fig. 10 und 11 aus einer einzigen B-Gurt-Ausführung hergestellt werden, die aus einem Druckstab genormter Länge und einer genormten Verspannungsschlinge besteht. Beispielsweise wurde die Doppelverband-Verspannungseinheit nach Fig. 10 gänzlich aus Gurten in der beschriebenen B-Ausführung hergestellt, deren Abmessungen in der nachfolgend angegebenen Weise berechnet werden. Die Länge des Gurtes ist wie bisher so bemessen, dass ein Winkel von 250 14'30" umfasst wird.
Bei dem in Fig. 7 oben dargestellten Gurt betragen die Abmessungsfaktoren :
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<tb> A-A <SEP> 0, <SEP> 187 <SEP>
<tb> A-B <SEP> 0, <SEP> 066 <SEP>
<tb> B <SEP> - <SEP> C <SEP> 0, <SEP> 187 <SEP>
<tb> Höhe <SEP> 0, <SEP> 024.
<tb>
Bei einer gegebenen Grösse der zu konstruierenden Kugel dienen diese Faktoren als Multiplikator für die direkte Berechnung der Abmessungen der Drahtschlinge eines Verstrebungselementes. Die Faktoren werden einfach mit dem Radius der gewünschten Kugel multipliziert.
Nach dieser weiteren Vereinfachung dient eine einzige Ausführung des B-Gurtes allein für jede gegebene Grösse eines sphärischen Aufbaues, wobei die Abweichungen von der wirklichen Kugelgestalt ohne weiteres vernachlässigt werden können und wobei die Unterteilung und Vervielfachung auch über das Millionenfache hinaus getrieben werden kann. Dies ergibt nun einen überraschenden und wichtigen technischen Effekt der erfindungsgemässen, z. B. als Verspannungskugel ausgebildeten Konstruktion.
Die bisherigen Vorschläge einer identischen Unterteilung einer Kugel liefen nämlich darauf hinaus, dass die obere Grenze einer solchen Unterteilung bei 60 gleichen Elementen oder 120 Bauelementen mit 60 positiven und 60 negativen spiegelbildgleichen Teilen liegt. Die bei der erfindungsgemässen Baukonstruktion vorgesehene Verspannung ermöglicht nunmehr die Herstellung von sphärischen Konstruktionen jeder beliebigen Grösse mit einer praktisch unbegrenzten Anzahl der Unterteilungen mit ein oder mehrschichtiger Verstrebung unter Verwendung von Bauelementen mit durchwegs gleicher Ausführung. Bisher
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konnte eine solche Gleichförmigkeit nur bei geradlinigen Konstruktionen erzielt werden, bei sphärischen Konstruktionen schien jedoch eine solche Vereinfachung ausgeschlossen.
Die Erfindung befasst sich nun mit der Auswertung der Möglichkeit, sphärische Konstruktionen von Traggerippen kugelförmiger oder anderer sphärischer Dome oder Überdachungen mit praktisch unbegrenzter Grösse aus untereinander vollständigen Bauelementen zu errichten, ohne bei zunehmender Zahl der Bauelemente eine zunehmende Komplikation des Aufbaues dieser Bauelemente in Kauf nehmen zu müssen.
Bei Vergrösserung der Abmessungen des Aufbaues einer gemäss der Erfindung ausgebildeten Baukonstruktion und Erhöhung der Anzahl der erforderlichen gleichen Bauelemente werden die von den einzelnen Bauelementen umfassten Zentriwinkel der Kugel und die Unterschiede der Längen der von jedem Bauelement überspannten Sehnen gegenüber der entsprechenden Bogenlänge in bezug auf die Grösse der Kugel zunehmend so verringert, so dass die Bogenhöhe der durch die Zugteile gebildeten Spannschlingen vernach- lässigt werden können.
Der abgespannte Spalt zwischen angrenzenden Gurten oder Druckstreben wird dann tatsächlich unsichtbar und die Gurte sind dann scheinbar in fortlaufender Druckberührung aneinandergereiht. Sie stehen jedoch tatsächlich nicht in einer solchen Druckberührung, so dass sie nicht der Einwirkung der am Umfang auftretenden Abscherkräfte ausgesetzt sind, die bei den herkömmlichen Druckspannsystemen charakteristisch sind. Statt dessen wird durch die Einwirkung der von den Zugteilen gebildeten Spannschlingen jeder Druckstab radial nach innen in einen Spannungszusammenhalt gezogen.
Bei derartigen stark unterteilten Bereichen können die sonst durch Zugteile in Form von Zugseilen gebildeten Spannschlingen der Druckstäbe mit Vorteil von seitlichen Flanschen oder Rippen an den Druckstäben gebildet werden, wie dies in Fig. 16 dargestellt ist, wodurch der unstetige Verlauf der Belastungsspannungen der Konstruktion gänzlich unsichtbar wird und nur bei einer Analyse der progressiven Stufen der Spannungseinheit aus der indianerzeltartigen Konstruktion mit Hilfe des dreistrebigen Oktaedersystems abgeleitet werden kann, wie dies in Verbindung mit den Fig. 1 - 3 beschrieben ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen einer freigespannten, selbsttragenden Baukonstruktion beschränkt und schliesst auch gleichartige Baukonstruktionen mit in gleichwertiger Weise ausgebildeten Baukonstruktionen mit in gleich wichtiger Weise ausgebildeten Konstruktionselementen ein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bauwerkskonstruktion, insbesondere frei gespannte, selbsttragende Kuppel, mit mehreren Druck-
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net, dass die Druckstäbe (1) in Gruppen zu je drei nicht komplanaren, in einanderpaarweiseverschneidungsfrei überkreuzenden Richtungen verlaufenden Stäben angeordnet sind, wobei diese Stäbe jeder Gruppe ein dreieckiges Feld bilden und die ausserhalb dieses dreieckigen Feldes liegenden Abschnitte dieser Stäbe in je eine benachbarte Gruppe von drei Stäben einbezogen sind, und dass jeder Endabschnitt jedes Stabes durch die Zugteile (2,3), vorzugsweise Drahtseile, mit einem Endabschnitt des benachbarten Stabes der gleichen Gruppe und mit einem Zwischenabschnitt dieses benachbarten Stabes in Verbindung steht.
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