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Die Erfindung betrifft einen Unterflur-Lichtschacht bestehend aus einem an eine Gebäudewand angesetzten, oben und zur Gebäudewand hin offenen Formteil, der in seinen horizontalen Schnittebenen in den sich von den an der Gebäudewand anliegenden Rändern bis zu dem Punkt, in dem der grösste Abstand der durch eine Profilierung versteiften Formteilwandung zur Gebäudewand erreicht wird, erstreckenden Bereichen sowie in seinen vertikalen Schnittebenen gekrümmt ist, wobei ebene Randbereiche der Formteile eine Auflage für einen Rost bilden und der Formteil mit umgebogenen Rändern an der Gebäudewand anliegt.
Durch die DE-AS 2202477 ist ein Lichtschacht bekanntgeworden, der z. B. vor Kellerfenstern in das Erdreich eingesetzt wird. Seine Wölbung ist durch eine Krümmung in vertikaler und in horizontaler Richtung bedingt, so dass er gegenüber andern Lichtschächten, die beispielsweise nur zylindrisch gekrümmt sind, eine höhere Steifheit und Festigkeit aufweist und eine Einleitung von Druckkräften in die Gebäudewand in einem grösseren Umfangsbereich ermöglicht. Doppelt gekrümmte Lichtschächte können deshalb erhöhten Beanspruchungen insbesondere bei Hinterfüllen durch das umgebende Erdreich ausgesetzt werden.
Der bekannte gewölbte Lichtschacht muss so ausgeführt werden, dass er im Horizontalschnitt weitgehend Halbkreisprofil erhält. Nur so lässt sich die gewünschte erhöhte Stabilität erzielen, denn wenn eine flachere Wölbung gewählt wird, so ist das Widerstandsmoment der Wölbung verringert, und die Einleitung der Druckkräfte in die gewölbte Fläche bewirkt eher deren Eindrücken speziell bei Stossbeanspruchungen, Diese werden insbesondere bei maschineller Hinterfüllung des Lichtschachtes erzeugt, bei der grössere Gesteinsbrocken gegen seine Wandung geschleudert werden. Ausserdem muss der bekannte Lichtschacht aber stumpfwinklig an der Gebäudewand anliegen, um seitlichen Erddruckkräften eine schräg verlaufende Fläche gegenüberzustellen und so seine Verschiebung relativ zur Gebäudewand zu vermeiden.
Das Erfordernis der relativ starken Wölbung des bekannten Lichtschachtes tritt besonders nachteilig dann in Erscheinung, wenn Lichtschächte an grösseren Fenstern vorgesehen werden sollen, die beispielsweise Abmessungen von mehr als 1 m haben. Ein Lichtschacht der bekannten Art müsste zur Beibehaltung seiner Stabilität bei Überschreiten dieser Grössenordnung ein unverhältnismässig hohes Volumen beanspruchen, was einerseits zu einem sehr grossen auf ihn aufzulegenden Rost, anderseits zu einer ungefälligen Erscheinungsform am Bauwerk finden würde. Um diese Nachteile zu vermeiden, kann zwar eine Anordnung mehrerer Lichtschächte nebeneinander vorgesehen werden, auf die eine Kette mehrerer Abdeckrost aufgelegt wird.
Eine solche Anordnung eignet sich aber nur dann zum Einbau, wenn mehrere Kellerfenster nebeneinanderliegen und zwischen ihnen jeweils soviel Mauerwerk vorhanden ist, dass jeder Lichtschacht an der Gebäudewand anliegen und befestigt werden kann.
Die Herstellung eines doppelt gewölbten Lichtschachtes verursacht einen hohen Aufwand an Material und an Formkosten, denn unter Berücksichtigung der mit zunehmender Tiefe des Erdreichs ansteigenden Andruckkräfte muss für den unteren Teil des Lichtschachtes eine höhere Stabilität als für den oberen gewährleistet sein. Um dies zu erreichen, kann der Lichtschacht entweder mit gleichbleibender Wandungsdicke gefertigt werden, die entsprechend der Beanspruchung in seinem unteren Teil bemessen ist, oder die Wanddicke kann in Abwärtsrichtung zunehmen. Die erste Art der Herstellung führt zu einem sehr hohen Gewicht des Lichtschachtes, die zweite zu einer komplizierten Fertigung. Deshalb wäre auch im Hinblick auf den Herstellungsaufwand eine Verbesserung des bekannten Lichtschachtes wünschenswert.
Durch die CH-PS Nr. 561831 bzw. die DE-OS 2318702 sind Liehtschächte bekanntgeworden, bei denen die Formteilwandung durch eine Profilierung versteift ist. Diese Versteifung reicht jedoch unter anderem nicht aus, um die für den Unterflur-Lichtschacht erforderliche Festigkeit zu erzielen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Lichtschacht der eingangs umschriebene, bekannten Art so zu verbessern, dass er nach ein und demselben Prinzip in unterschiedlichen Grössen gefertigt und auch für grossflächige Fenster eingesetzt werden kann. Dabei soll er eine gleichmässige Wanddicke aufweisen, die höchstens der des bekannten Lichtschachtes entspricht, jedoch höher belastbar sein.
Erfindungsgemäss ist die Formteilwandung muschelschalenförmig ausgebildet, wobei sie in den horizontalen Schnittebenen ein Wellenprofil aufweist, dessen Wellen von den an der Gebäudewand anliegenden Rändern ausgehend einen abnehmenden Krümmungsradius aufweisen, und wobei die, von aussen auf den Formteil gesehen, konkaven Wellen einen kleineren Krümmungsradius haben als die konvexen Wellen, und dass eine Metallschiene aus einem der Lichtschachtbreite entsprechend langem
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L-Profil vorgesehen ist, dessen waagrechter Schenkel zusammen mit den mit diesem Flansch eine Ebene bildenden Randbereichen der Formteilwandung eine Auflage für einen Rost bildet und dessen Enden mit parallel zur Längsachse des L-Profils abgesetzten Lappen versehen sind, die an den der Gebäudewand zugekehrten Flächen der umgebogenen Ränder des Formteils anliegen.
Vorteilhafterweise schliessen sich die an der Gebäudewand anliegenden Ränder an je eine halbe konvexe Welle an, die senkrecht an die Gebäudewand anstösst.
Ein Lichtschacht dieser Art ist nach einem Prinzip ausgebildet, das eine Fertigung in solchen Grössen ermöglicht, die bisher nur aus mehreren Einzelschächten mit gegenseitiger Abgrenzung zusammengesetzt werden konnten. So ist es beispielsweise möglich, einen Lichtschacht nach der Erfindung für solche
Fenster einzusetzen, die viel breiter als hoch sind. Dabei ist jedoch im Horizontalschnitt kein Kreisprofil nötig, sondern der Abstand zur Gebäudewand kann vergleichsweise geringer sein, so dass etwa ein
Rechteckprofil beansprucht wird. Ebenso kann ein Lichtschacht nach der Erfindung aber auch für grosse quadratische Gebäudeöffnungen vorgesehen sein, die die Grösse 1 x 1 m wesentlich überschreiten.
Durch das Wellenprofil ergibt sich der besondere Vorteil eines wesentlich grösseren Widerstandsmoments, was sich insbesondere auf die Stabilität gegenüber Stossbeanspruchungen sehr günstig auswirkt.
Deshalb kann ein Lichtschacht nach der Erfindung bei gleichmässiger Wanddicke mit geringerem Gewicht als bekannte Lichtschächte gefertigt werden oder aus einem Material geringerer Stabilität bei entsprechend verstärkter Wanddicke bestehen. In jedem Fall ist durch das Wellenprofil gewährleistet, dass die Beanspruchungszunahme bei zunehmender Tiefe des Erdreichs nicht mehr berücksichtigt werden muss.
Ein Lichtschacht nach der Erfindung hat ein Wellenprofil, das infolge seiner Zusammensetzung aus konkaven und konvexen Wellen nicht lediglich einer Versteifung durch Rippenelemente gleichkommt. Durch das Wellenprofil bleibt die Materialdicke des Lichtschachtes praktisch konstant, so dass bei einer gegenüber bekannten Lichtschächten vorteilhaft pro Druckeinheit vergrösserten Aussenfläche aber kein zusätzlicher Materialaufwand verursacht wird, denn der Lichtschacht nach der Erfindung beansprucht bei gleicher Stabilität wie bekannte Lichtschächte ein geringeres Volumen. Es zeigt sich also, dass ein Lichtschacht nach der Erfindung einerseits unter dem Gesichtspunkt höherer Stabilität, anderseits unter dem Gesichtspunkt geringeren Gewichtes gefertigt werden kann, so dass in jedem Fall eine wesentliche Verbesserung bekannter Anordnungen erreicht wird.
Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, bei gleichbleibender Stabilität leichte Kunststoffe zu verwenden, die nach dem Tiefziehverfahren geformt werden können. Eine solche Herstellung bedeutet eine gegenüber andern Formverfahren wesentliche Verbilligung.
Gemäss der Erfindung haben die konvexen Wellen einen grösseren Krümmungsradius als die sie verbindenden konkaven, und der Krümmungsradius nimmt, ausgehend von einem vorgegebenen Mindestwert, zur Gebäudewand hin zu. Dadurch wird der Effekt erzielt, dass auf den Lichtschacht von aussen her einwirkenden Druckkräften unabhängig von deren Richtung in praktisch jedem Fall eine zu ihnen senkrechtliegende Fläche gegenübersteht. Die Druckkräfte werden dabei symmetrisch nach allen Seiten hin in die jeweilige konvexe Einzelwelle eingeleitet. Die von der senkrechten abweichenden Komponenten dieser Kräfte kompensieren sich an der jeweiligen, infolge ihres kleineren Krümmungsradius eine praktisch starre, biegesteife Verbindung bildenden konkaven Zwischenwelle, wenn eine Druckbeanspruchung zweier benachbarter konvexer Wellen erfolgt.
Die grösseren konvexen Wellen bilden also Kraftaufnahmeflächen und die kleineren konkaven Wellen zwischen ihnen kurze, biegesteife Verbindungen.
Insgesamt ergibt sich die Wirkung, dass in die Gebäudewand nur solche Kräfte eingeleitet werden, die auf eine Querkraftbeanspruchung des gesamten Lichtschachtes zurückzuführen sind, denn Biegebeanspruchungen sind auf ein geringstmögliches Mass reduziert. Damit kann aber wieder das Erfordernis einer stumpfwinkeligen Einleitung der Kräfte in die Gebäudewand umgangen werden, so dass ein Lichtschacht nach der Erfindung in seinen Randbereichen einfacher geformt werden kann.
Die Zunahme des Krümmungsradius der Wellen zur Gebäudewand hin ergibt sich durch die vorstehend erläuterten Wirkungen. Da der Lichtschacht in erster Linie aus Richtungen senkrecht zur Gebäudewand auf Druck beansprucht wird, müssen die äusseren Wellen zur möglichst optimalen Aufnahme dieser Druckkräfte einen kleineren Krümmungsradius aufweisen, während durch den grösseren Krümmungsradius im seitlichen Bereich nahe der Gebäudewand eine Biegebeanspruchung des Lichtschachtes durch diese Druckkräfte aufgefangen wird. Somit wird gerade die Zunahme des Krümmungsradius der Wellen zur Gebäudewand hin der Forderung nach möglichst gleichbleibender Wandungsdicke gerecht.
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Da ein Lichtschacht nach der Erfindung auch für solche Gebäudeöffnungen eingesetzt werden soll, die breiter als hoch sind, erhält er im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Stabilitätseigenschaft einen Grundriss, der wesentlich länger als breit ist, so dass er ungefähr Rechteckform hat. Dadurch entsteht ein im Horizontalschnitt nicht mehr etwa halbkreisförmig ausgebildeter, sondern ein etwa rechteckförmiger Formteil. In einem mittleren Teil verläuft seine Wandung dann etwa parallel zur Gebäudewand und hat dort eine Wellung, die dem vorgegebenen Mindestkrümmungsradius entspricht. Auch dieser mittlere Bereich ist in jedem Fall stabiler als eine glatte Wandung, da ihm die Wellung ein grösseres Widerstandsmoment verleiht.
Es hat sich gezeigt, dass der Wölbungsradius des Formteil-Grundrisses im mittleren Bereich des Wellen-Krümmungsradius zweckmässig mit den Krümmungsradien der konvexen und der konkaven Wellen das Verhältnis 48 : 4 : 1 bildet. Werden solche Werte vorgesehen, so ergibt sich ein besonders stabiler Formteil, der die vorstehend aufgezeigten Forderungen optimal erfüllen kann. Wird dieser Formteil aus thermoplastischem Material im Tiefziehverfahren gefertigt, so hat er in Verbindung mit diesen Massverhältnissen zweckmässig eine Wandstärke, die mit dem Mittelwert des Krümmungsradius der konvexen Wellen das Verhältnis 1 : 15 bildet. Dieses Verhältnis ist natürlich abhängig von dem jeweils verwendeten Kunststoffmaterial veränderlich, so dass der angegebene Wert lediglich ein Richtwert ist, der in gewissen Grenzen schwanken kann.
Als Material für den Formteil können vorteilhaft Polyvinylchlorid, ABS (ein Mischpolymerisat) oder ein glasfaserverstärkter Polyester od. ähnl. verwendet werden.
Vorteilhafterweise weist der Formteil seinen grössten Abstand zur Gebäudewand unterhalb seines oberen Randes auf, wodurch der Lichtschacht in seiner Stabilität noch weiter verbessert wird. Dies entspricht einer gegenüber seinem oberen Rand stärkeren Auswölbung innerhalb des Erdreichs, so dass auch in vertikaler Richtung auftretende Kraftkomponenten symmetrisch nach oben und unten bemessen werden und einerseits durch den aufliegenden Rost, anderseits durch die Gebäudewand selbst aufgefangen werden.
Die Halbkreisform ist jedoch auch für den Vertikalschnitt des Lichtschachtes nicht erforderlich. Die vorstehend beschriebene Auswölbung unterhalb seines Randes muss daher nicht symmetrisch zur Lichtschachtmitte ausgebildet sein, sondern der Lichtschacht kann nach unten hin mit geringerer Krümmung gewölbt sein als nach oben.
Demgemäss konvergieren vorteilhafterweise die Wellen in vertikaler Richtung ausgehend von der im Bereich des grössten Abstandes zur Gebäudewand liegenden horizontalen Schnittebene abwärts, so dass sie zur Bodenfläche hin einen zunehmenden Krümmungsradius erhalten.
Zweckmässigerweise laufen die Wellen in einen sich waagrecht erstreckenden Boden aus, der gemäss bekannter Technik eine Entwässerungsöffnung enthalten kann.
Ein Lichtschacht nach der Erfindung kann im Hinblick auf sein geringes Gewicht durch nur eine Arbeitskraft transportiert und montiert werden. Um diese Montage sehr einfach zu gestalten, ist die bereits genannte Metallschiene vorgesehen.
Eine derartige Befestigungsvorrichtung kann vor der Montage des Lichtschachtes als Schablone für Montagebohrungen in der Gebäudewand benutzt werden. Anschliessend wird sie auf in die Gebäudewand eingesetzte Bolzen aufgesetzt, wonach dann der Lichtschacht an denselben Bolzen befestigt wird. Hiezu müssen dann lediglich die entsprechenden Befestigungsmuttern auf die Bolzen aufgeschraubt werden. Vorteilhaft an dieser Vorrichtung ist also einerseits eine masshaltige Montage des im unbelasteten Zustand relativ biegsamen Lichtschachtes, anderseits ist aber durch sie auch gewährleistet, dass der Lichtschacht im belasteten Zustand die an seinem oberen Rand auftretende Druckbeanspruchung über einen eingelegten Rost auf die Metallschiene übertragen kann, die sie wieder nur an ihren beiden Enden über die abgesetzten flanschartigen Flächen in die Gebäudewand einleitet.
Dadurch wird nach der Montage ein insgesamt überaus starres und für die Einlage eines Rostes masshaltiges Gebilde geschaffen, das sich auch für die Anbringung an Fensteröffnungen eignet, die höher als der Lichtschacht sind, da der Rost immer sicher an der Metallschiene anliegt und nicht die Gebäudewand als Widerlager benötigt.
Ein Ausführungsbeispiel eines Lichtschachtes nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen : Fig. l eine perspektivische Darstellung eines Lichtschachtes mit zugehöriger Befestigungsvorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Lichtschacht und Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die Mitte des in Fig. l gezeigten Lichtschaehtes.
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Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, dass ein Lichtschacht nach der Erfindung weniger Raum beansprucht als ein halbkreisförmiger ausgewölbter Lichtschacht. Werden besonders breite Lichtschächte gefertigt, so ist natürlich die Druckbeanspruchung des in Fig. 2 strichpunktierten dargestellten mittleren Teils begrenzt, da dort im Horizontalschnitt praktisch keine Wölbung vorhanden ist. Selbst wenn in diesem Bereich eine solche Wölbung vorgesehen wird, so kann diese jedoch einen grösseren Krümmungsradius als der Halbkreisform entsprechend aufweisen, so dass auch dann immer noch ein kleineres Volumen als bei einem insgesamt halbkreisförmigen Lichtschacht beansprucht wird.
Die vorstehenden, bezüglich eines Horizontalschnittes gemachten Ausführungen treffen selbstverständlich in gleicher Weise auch für den Vertikalschnitt des Lichtschachtes zu, soweit die in vertikaler Richtung auftretenden Kraftkomponenten unberücksichtigt bleiben. Alle Kraftkomponenten, die in von der Vertikalen abweichender Richtung in die Wellen eingeleitet werden, erfahren die bereits beschriebene Kompensation an den konkaven Zwischenwellen --21--.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Unterflur-Lichtschacht bestehend aus einem an eine Gebäudewand angesetzten, oben und zur Gebäudewand hin offenen Formteil, der in seinen horizontalen Schnittebenen in den sich von den an der Gebäudewand anliegenden Rändern bis zu dem Punkt, in dem der grösste Abstand der durch eine Profilierung versteiften Formteilwandung zur Gebäudewand erreicht wird, erstreckenden Bereichen sowie in seinen vertikalen Schnittebenen gekrümmt ist, wobei ebene Randbereiche der Formteile eine Auflage für einen Rost bilden und der Formteil mit umgebogenen Rändern an der Gebäudewand anliegt, da-
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wobei sie in den horizontalen Schnittebenen ein Wellenprofil aufweist, dessen Wellen (20,21) von den an der Gebäudewand anliegenden Rändern (9) ausgehend einen abnehmenden Krümmungsradius aufweisen, und wobei die,
von aussen auf den Formteil gesehen, konkaven Wellen (21) einen kleineren Krümmungsradius haben als die konvexen Wellen (20) und dass eine Metallschiene (2) aus einem der Lichtschachtbreite entsprechend langen L-Profil vorgesehen ist, dessen waagrechter Schenkel (12) zusammen mit den mit diesem Flansch eine Ebene bildenden Randbereichen der Formteilwandung eine Auflage für einen Rost bildet und dessen Enden mit parallel zur Längsachse des L-Profils abgesetzten Lappen (14) versehen sind, die an den der Gebäudewand zugekehrten Flächen der umgebogenen Ränder (9) des Formteils anliegen.
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