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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Errichten einer schalenförmigen Baukonstruktion mit Hilfe einer aufblasbaren Form, die durch Aufblasen eine Gestalt einnimmt, die zumindest teilweise der Form der schalenförmigen Baukonstruktion entspricht, wobei auf die aufblasbare Form eine Bewehrung und eine erhärtbare Baumaterialschicht gelegt werden und die aufblasbare Form bis zur Erhärtung der Baumaterialschicht im aufgeblasenen Zustand gelassen wird.
Bei den bekannten Verfahren zur Errichtung von schalenförmigen Baukonstruktionen wird eine innere aufblasbare Form verwendet, die zunächst aufgepumpt und dann das Baumaterial darauf gespritzt wird. Um das Baumaterial von oben nach unten spritzen zu können, muss nicht nur das Baumaterial vor dem Spritzen oder Giessen auf eine Höhe gebracht werden, die grösser ist als die Höhe der Baukonstruktion, sondern müssen auch Gestelle und Schalungen errichtet werden. Die Arbeit findet also in einer der Baukonstruktion entsprechenden Höhe statt.
Aufgabe der Erfindung ist, die Errichtung von Hilfsgestellen und Schalungen sowie Arbeiten in der Höhe zu vermeiden.
Eine weitere Aufgabe ist es, das Herstellungsverfahren für schalenförmige Baukonstruktionen zu vereinfachen, zu beschleunigen und die diesbezüglichen Kosten zu vermindern.
Das erfindungsgemässe Verfahren eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung und die zementartige Baumaterialschicht auf die aufblasbare Form vor dem Aufblasen derselben gelegt werden, danach die Form allmählich solange aufgeblasen wird, bis die Baumaterialschicht die gewünschte Form der schalenförmigen Konstruktion einnimmt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. l eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Bewehrungselemente, die Fig. 2 und 3 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, von jeweils zwei Ausführungsformen der Verankerungsteile und der aufblasbaren Formgebungsteile, die Fig. 4 und 5 die im Längsschnitt dargestellte Errichtung eines
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andere Ausführungsform der Verankerungs- und aufblasbaren Formgebungselemente.
Bei der in den Fig. 4 und 5 verdeutlichten Vorgangsweise, bei der Errichtung einer Kuppel--64--durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung werden Verankerungselemente--38--vorgesehen, welche eine Ausnehmung--40-aufweisen. Eine luftdichte aufblasbare Form (Membran)-34-, die an ihrem Rand mit angeformten Verankerungsringen --50-- versehen ist, die so aufgeblasen werden können, dass sie im wesentlichen die Form der Ausnehmung--40--annehmen, wird im wesentlichen dadurch luftdicht an den Verankerungselementen--38--befestigt, dass die erwähnten Verankerungsringe in die genannte Ausnehmung eingesetzt und dann aufgeblasen werden.
Die Membran--34--kann so aufgeblasen werden, dass sie im wesentlichen die Form einer gewünschten Kuppel --64-- annimmt, wobei zum Aufblasen derselben Pumpen - -56--, sowie davon ausgehende Leitungen --58-- vorgesehen sind.
Die Verstärkungselemente, die sich beim Aufblasen der Membran --34-- an diese anlegen und dabei im wesentlichen die gleiche Form wie die gewünschte Kuppel--64--annehmen, sind an der Oberfläche der Verankerungsblöcke angeordnet und bedecken, wie in Fig. 4 gezeigt, die Oberfläche der Membran-34-.
Diese Verstärkungselemente sind vorzugsweise durch Befestigungsorgane--39--mit dem Ankerblock verbunden, welche sich von der Oberfläche dieses Ankerblockes nach oben erstrecken. Ein an der Luft aushärtendes Baumaterial--60--auf Betonbasis, wird dann, über die Membran--34--sowie über die Verstärkungselemente gegossen, u. zw. derart, dass es die letzteren völlig bedeckt und wird dann wie an der Stelle 62 in Fig.4 veranschaulicht, darüber verteilt.
Daraufhin wird die Membran --34-- mit Hilfe der Aufblasvorrichtung --56-- aufgeblasen und die Bewehrungselemente --20-- und das Baumaterial--60-- werden in die in Fig. 5 dargestellte Stellung aufgerichtet und bilden die Kuppel--64--. Die Errichtung der Kuppel--64--wird dann dadurch beendet, dass man die Membran--34--in aufgeblasenem Zustand behält, bis das Baumaterial --60-- infolge Aussetzung an die Luft genügend ausgehärtet ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. l ist nun bei-20-eine bevorzugte Ausführungsform der Bewehrungsmittel zur praktischen Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens gezeigt, welche aus einem inneren Ring --22-- und einem äusseren Ring --l24-- bestehen, die von einem Maschengebilde --26-- aus miteinander verketteten, gegensinnig verlaufenden windradartig angeordneten Teilen--28 und 30-zusammengehalten werden.
Die Bewehrungselemente--20--bestehen vorzugsweise aus Metall, z. B. aus Stahl, so dass für das betonartige Baumaterial eine ausgezeichnete Bewehrung erzielt wird. Andernfalls können die Bewehrungselemente jedoch aus irgend einem andern Werkstoff bestehen, der sich durch eine gute Zugfestigkeit auszeichnet und von dem Baumaterial chemisch nicht angegriffen werden kann.
Die im nachfolgenden mit Bezug auf Fig. 6 im Detail beschriebene Oberflächenbeschaffenheit des Verstärkerelementes kann zur Herstellung der Bewehrungsmittel--20--verwendet werden, um eine
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befriedigende Bewehrung der Bauwerke zu erzielen.
Obwohl sich die in Fig. l dargestellten Maschengebilde bei der Herstellung der Bewehrungselemente
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Herstellung von preiswerten Sprungfedermatratzen verwendet werden.
Die Anwendung der Bewehrungselemente --20-- in der dargestellten Ausführungsform ist zwar für die meisten Verwendungszwecke des erfindungsgemässen Verfahrens wünschenswert, es ist jedoch selbstverständlich, dass Bauwerke und Bauwerksteile oftmals auch nach dem genannten Verfahren errichtet werden können, ohne dass überhaupt Bewehrungselemente eingesetzt zu werden brauchen. Das gilt z. B. bei sehr flachen Kuppelbauten, bei denen praktisch jeder Teil unter Druck steht und keine Zugverstärkung benötigt wird.
Es wird nun auf die Fig. 2 bis 5 Bezug genommen, in denen eine aufblasbare Form (Membran)--34-- dargestellt ist, die so ausgebildet ist, dass sie beim Aufblasen ganz oder mindestens zum Teil im wesentlichen die
Form des zu errichtenden Bauwerkes annimmt.
Grundsätzlich kann die Membran--34--aus jedem beliebigen luftundurchlässigen Werkstoff hergestellt werden, der sich durch eine gute Zugfestigkeit auszeichnet. Die Membran --34-- muss natürlich so widerstandsfähig sein, dass sie während des Aufblasvorganges nicht reisst.
Die Verfestigung der Membran-34-kann z. B. dadurch erfolgen, dass man einfach bei der Herstellung des Membranwerkstoffes Verstärkungsfasern darin einschliesst.
Die Elemente --36-- zum Verankern der Membran-34-, dass sie während des Aufblasvorganges und der Errichtung des Bauwerkes an ihren Rändern luftdicht abgeschlossen ist, besitzen vorzugsweise, wie aus Fig. 2 deutlich ersichtlich, einen Verankerungsblock-38--, der teilweise in den Grund eingebettet ist, und falls es sich bei der zu errichtenden Struktur um ein Bauwerk handelt, dasselbe gegen den Boden abgrenzt. Wie aus nachfolgender Beschreibung hervorgeht, dient der genannte Verankerungsblock ausserdem als Fundament für das fertige Bauwerk.
Dieser Ankerblock kann aus jedem beliebigen einfach beschaffbaren, zugfesten Werkstoff, wie z. B. Beton, hergestellt werden, der sowohl als Fertigbeton angeliefert werden kann als auch auf dem Bauplatz in die herkömmlichen Holzverschalungen vergossen werden kann.
Der Ankerblock-33-weist eine vorzugsweise zur Oberseite hin offene Ausnehmung --40-- mit schlüssellochförmigem Querschnitt auf, die sich vorzugsweise über die ganze Länge des Ankerblockes erstreckt und zur lösbaren Verbindung der Membran--34--mit dem Ankerblock dient.
Besteht der Ankerblock --38-- aus Beton, kann die Ausnehmung --40-- auf einfache Weise dadurch erhalten werden, dass man nicht dargestellte ringförmige, aufblasbare Schlauchstücke als Schalung verwendet, deren Gestalt nach erfolgter Aufblasung dem zylindrischen Abschnitt dieses Langloches entspricht. Soll der Ankerblock z. B. aus auf den Bauplatz zu giessenden Beton hergestellt werden, dann stellt man die üblichen Holzverschalungen auf dem Boden auf, legt die aufblasbaren Schlauchstücke in der richtigen Lage in die Schalung, bläst sie auf und vergiesst dann den zur Herstellung des Ankerblockes erforderlichen Beton in die Schalung. Nach Aushärtung des Betons entleert man die aufgeblasenen Schläuche und entfernt sie zur weiteren Verwendung aus der Betonmasse.
Die Verankerungselemente können auch wie in Fig. 3 dargestellt, ausgebildet sein. Diese Verankerungselemente --37-- bestehen dann im wesentlichen aus einem Betonfuss--42--, der teilweise oder ganz im Boden eingebettet sein kann, und aus einem daraus hervorstehenden Stahlflansch--44--, der teilweise in diesen Fuss eingebettet ist und in der gezeigten Weise sich von demselben nach oben erstreckt. Der Stahlflansch-44-trägt einen an seinem oberen Ende angeformten Hohlring-46-mit einer obenseitig umlaufenden Ausnehmung-48-. Natürlich kann an Stelle des Betonfusses-42-auch ein mit dem Flansch --44-- aus einem Stück bestehender Stahlfuss eingesetzt werden. Als Haken --49-- ausgebildete
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werden.
Damit beide Ausführungen der Verankerungsmittel-36 oder 37-verwendet werden können, ist die
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abgebildet sind, und deren Aufgaben im nachfolgenden näher beschrieben werden.
Die unaufgeblasene Membran--34--wird dann dadurch verankert, dass man den nicht aufgeblasenen
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Ankerring--50--in die eigens dafür vorgesehene Ausnehmung--40--im Ankerblock--38--einsetzt. Der Innenring --52-- wird daraufhin aufgepumpt, und die Membran --34-- wird somit fest mit dem Ankerblock-38-luftdicht verbunden.
Um ein Anhaften des Betons auf der Aussenfläche der Membran --34-- nach dem Aushärten des Betons zu vermeiden und somit die Entfernung der Membran vom fertigen Bauwerk zu erleichtern, empfiehlt es sich, die Membran mit einem Schmiermittel zu bestreichen.
Hierauf legt man die Bewehrungselemente --20-- derart auf die Oberseite der Membran--34--, dass der Aussenring --24-- dieser Bewehrung im wesentlichen die ganze Oberfläche der Membran umgibt und vorzugsweise auf der Oberfläche des Ankerblockes--38--, wie in Fig. 4 dargestellt, ruht. Die Bewehrungsmittel-20--werden dann mit Hilfe der Haken --39-- mit den Ankerblöcken--38- verbunden.
Hat man die Membran--34--und die Bewehrungselemente --20-- so angeordnet, dann giesst man das Betonmaterial, dem man vorzugsweise einen Zuschlag von Bröckeltuff oder Kalziumligninsulfit beigibt, um die Viskosität zu erhöhen und dadurch zu vermeiden, dass es nach Aufpumpen der Membran--34--von ihr abläuft, über die Membran und die Bewehrungselemente, dass diese ganz bedeckt sind ; es ist dabei empfehlenswert, mehr Beton über den Randbereich der aufblasbaren Form (Membran) zu giessen, als über die Membranmitte, falls es sich um die Errichtung eines kuppelförmigen Bauwerkes handelt, da dann die Membran die grösste Ausdehnung und Beanspruchung in ihrem Randbereich erfährt.
Durch die zeitweilige Verankerung des Randbereiches der Membran durch den daraufgegossenen überschüssigen Beton --62-- wird eine ziemlich gleichmässige Verteilung der Betonmasse --60-- nach vollständigem Aufblasen der Membran gewährleistet.
Daraufhin betätigt man die Pumpe--56--und beginnt die Membran--34--und demgemäss die Bewehrungselemente --20-- und den feuchten Beton--60--aufzurichten. Schliesslich nimmt die Membran - -34--, sowie die Bewehrungselemente --20-- und der feuchte Beton die Form an, die man der Membran im voraus erteilt hatte, z. B. die Form einer Kuppel--64-- (Fig. 5).
Bevor der Beton anzieht, betätigt man nun die Vibrationselemente--59--, um das Innere des kuppelförmigen Gewölbes --64-- den Erschütterungen auszusetzen ; man erzeugt z. B. eine Resonanzfrequenz, die dazu führt, dass das Wasser aus dem noch feuchten Beton, sowie einige leichtere Bestandteile desselben, wie
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vertrieben und die Bewehrungselemente --20-- werden ganz vom Beton umhüllt, so dass eine im wesentlichen glatte Kuppelinnenfläche hergestellt wird. Es ist ausserdem empfehlenswert, auch die Kuppelaussenfläche mit
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mit den Bewehrungselementen-20-zu verbinden. Nach dem Aufblasen der Membran --34-- und dem Ende der Vibration werden sie durch den noch feuchten Beton von den Bewehrungen wieder abgenommen. Die Aushärtung des Betons--60--erfolgt dann an der Luft.
Nach der Aushärtung wird das Medium abgelassen und die Membran --34-- entfernt. Die Gebläse--56--, die Leitungen --58-- sowie die Vibratoren --59-- werden anschliessend abgebaut und entfernt.
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einschneidet. Darauf stellt man die Gebläse --56-- auf Saugzug ein, um die Membran--34--auszupumpen, was jetzt durch den Einschnitt der Zugangsöffnung in die Kuppel möglich ist. Sobald die Membran zusammenschrumpft, kann zwischen die Oberseite der Membran und die Innenfläche der Kuppel--64--Luft eindringen. Man evakuiert hierauf den Membranverankerungsring--50--und entnimmt ihn durch die Ausnehmung--40--in den Verankerungselementen--36--, worauf man auch die Membran durch die beschriebene Zugangsöffnung herausnehmen kann.
Danach entfernt man die Vibriervorrichtungen--59--und mindestens einen Teil der Leitungen--52--durch die beschriebene Zugangsöffnung ; die Errichtung der Kuppel ist nun beendet.
Die Zugangsöffnungen können jedoch auch vor der Aushärtung des Betons geschaffen werden, indem man an bestimmten Stellen den noch feuchten Beton entfernt und über die freigemachten Stellen Verschalungen legt, damit der nach unten laufende Beton sie nicht mehr bedecken kann. Hat der Beton abgebunden und sind Membran und Verschalung entfernt worden, dann kann die Zugangsöffnung durch Ausschneiden der Bewehrung an der freigehaltenen Stelle hergestellt werden.
Falls erwünscht, kann man dem Beton--60--für die Herstellung der Kuppel --64-- während der Errichtung derselben eine Vorspannung geben, indem man die Membran--34--übermässig aufbläst, so dass die
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übermässigen Aufblasen des Ballons, nachdem die Bewehrung --20-- schon ihre volle Ausdehnung erreicht hat, die Maschen --26-- unter Spannung gesetzt werden. Beim Aushärten des Betons --60-- zur Herstellung der Kuppel --64-- und beim anschliessenden Auspumpen der Membran --34-- wird der Beton unter Druck gesetzt, mit dem Ergebnis, dass eine Kuppel --64-- aus Spannbeton erhalten wird, die hinsichtlich der Zugfestigkeit beträchtliche Vorteile in sich vereinigt.
In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform der Bewehrungselemente dargestellt, nämlich Bewehrungselemente-70--, die einen inneren --72-- und einen äusseren Ring --74-- enthalten, welche beide von radial angeordneten, dehnbaren, vorzugsweise jedoch nicht unbedingt miteinander verketteten Elementen--76--zusammengehalten werden. Die Teile--76--vereinigen sich in der Mitte--78--der
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gleichmässigen Abständen zwischen den Ringen--74 und 72--angeordnet und überdies eine Reihe von dehnbaren Elementen--84--vorgesehen, welche vorzugsweise miteinander verkettet sind und sich nach Art eines Windrades, jedoch in gegenläufigen Richtungen, vom innersten Ring--72--bis zum äusseren Ring - -74-- erstrecken.
Alle dehnbaren Elemente --84-- und Ringe sind jeweils in ihren Schnittpunkten --85-- mit den radial verlaufenden dehnbaren Elementen --76-- verbunden. Der Verlauf der dehnbaren Elemente-84--, die noch über eine weit grössere Strecke ausgedehnt werden können, ist vorgesehen worden, um an den Schnittpunkten für eine gute Zugfestigkeit zu sorgen.
Der Aufbau der Bewehrungselemente --70-- wird durch ein darübergelegtes dehnbares Maschengebilde --86-- vollendet, welches, wie in Fig. 7 dargestellt, ähnlich wie die verketteten Maschengebilde --26-- der Bewehrung --70-- von Fig. l ausgebildet ist. Das Maschengebilde --86-- bedeckt die gesamte Oberseite der Bewehrungen--70--.
In Fig. 8 ist eine andere Ausführungsform von Verankerungsmitteln-90 bzw. 92-dargestellt. Die Membran --90-- ähnelt grundsätzlich der Membran-34- ; an Stelle des Ankerringes-50--, mit dem letztere versehen ist, weist sie jedoch eine Reihe von Ösen-94-auf. Diese Ösen sind über den Rand der Membran verteilt und ermöglichen ihre Verbindung mit den nachfolgend beschriebenen Verankerungsmitteln --92--. Infolge der Anbringung dieser Ösen an der Membran --90-- muss für die Abdichtung derselben gesorgt werden, welche dadurch erfolgt, dass ein Unterteil bzw. Boden --96-- vorgesehen ist, welcher, wie bei - -98-- in Fig. 8 angezeigt, über den Ösen--94--an die Membran--90--geheftet wird.
Zur Verwendung einer Membran wie die Membran-90--, weisen die Verankerungsmittel --92--
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--95-- auf,Natürlich können diese Haken jedoch auch mit der Membran verbunden sein. Um das Einhaken der Membranhaken mit dem Ankerblock zu ermöglichen, kann eine Stange od. dgl. über dem Ankerblock --93-- angeordnet sein.