DE10007714C9 - Vorrichtung zur Herstellung von Nutzbauwerken in Dauerfrostgebieten - Google Patents

Abstract

Das Errichten von größeren Nutzbauwerken in Dauerfrostgebieten, insbesondere in den Polargebieten, ist durch die extremen Klimabedingungen und die aufwendige Baumateriallogistik sehr kostenintensiv. Durch ständigen Schneezutrag versinken konventionelle Baumaterialien allmählich im Schnee und müssen zum großen Teil aufgegeben werden, was zu nicht tolerierbaren Umweltbelastungen führt. Auch bekannte Gebäude mit Schneegruben als Wandungen weisen im Bereich ihrer Dächer konventionelle Baumaterialien auf. Mit der Erfindung soll deren Einsatz kostengünstig vermieden werden. Deshalb weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer ebenfalls ausschließlich aus Schnee bestehenden Dachwölbung ein in gefräste Absätze (4) in den dachtragenden Grubenlängswandungen (2) einsteckbares und nach gezieltem Schneeauftrag wieder entfernbares, in seiner Breite (B) der Grubenspannweite (S) anpassbares Hilfstragwerk (3) mit einer oder mehreren aufblasbaren Kammern (6) zur Bildung einer Vorwölbung auf. Der gesinterte und der Vorwölbung angepasste Schneeauftrag gewährleistet ohne Einsatz von verbleibenden Stützmaterialien dauerhaft eine optimale Stabilität. Nach der einfachen Demontage ist das Hilfstragwerk (3) sofort wieder einsatzbereit oder kann platzsparend verstaut werden.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Herstellung eines Nutzbauwerkes in einem Dauerfrostgebiet mit direkt in den Schnee gefrästen Grubenwandungen und einer selbsttragenden Dachwölbung. Dabei bezieht der Begriff "Schnee" auch sogenannten "Firn" als körnig gewordenen Altschnee mit ein.

[0002] Die bekanntesten Nutzbauten in Dauerfrostgebieten, insbesondere in den polaren Arktisgebieten, sind die selbsttragenden Schneeiglus, deren Baumaterial ausschließlich aus Schnee besteht. Die Festigkeit und Stabilität der Iglus resultiert aus ihrer gewölbten Bauweise und dem Zusammenfrieren der einzelnen Schneeblöcke in den Fugen. Das Errichten von Schneeiglus erfordert jedoch einiges Können, da die Blöcke im Normalfall einfach aus dem Schnee geschnitten und dann aufeinander geschichtet werden. Aus der zum Stand der Technik zählenden US-PS 4.154.423 und der US-PS 5.497.974 sind daher Anordnungen zur Vorformung der einzelnen Schneeblöcke bekannt, die den Zusammenbau erleichtern sollen. Dabei wird Schnee in spezielle Formen eingefüllt, in denen er dann zusammenfriert und Festigkeit in der entsprechenden Formgebung erhält.

[0003] Aus der US-PS 3.909.992 ist eine andere Anordnung zur Formung eines ganzen Iglu bekannt, die aus einer zweikammrigen Hülle in Igluform besteht. Zunächst wird die innere Hüllschicht mit Luft befüllt und dient als Hilfstragwerk bei der nachfolgenden Befüllung der äußeren Hüllschicht mit Wasser. Nach dem Gefrieren des Wassers entsteht so ein kleiner Schutziglu, bei dem die innere luftbefüllte Hülle zur Schwitzwasservermeidung durch Isolation dient.

[0004] Die zweikammrige Hülle ist durch den gebildeten Eispanzer fester Bestandteil des Bauwerks und kann erst wenn überhaupt - nach dessen Abbau durch Schmelzen des Wassers wieder entfernt werden. Eine andere Anordnung zur Errichtung eines ganzen Iglus wird in der US-PS 5.522.181 beschrieben wird. Hierbei handelt es sich um ein Hilfstragwerk in Form eines aufblasbaren, igluähnlichen Kissens, das in zusammengelegtem Zustand in einem Rucksack verstaut und von einer einzelnen Person einfach transportiert werden kann. Im Bedarfsfall kann mithilfe des Kissens dann ein kleiner Schutziglu errichtet werden, indem das aufgeblasene Kissen mit Schnee bedeckt wird. Hat sich dieser verfestigt, kann die Luft abgelassen und das leere Kissen aus dem Igluinnern herausgezogen werden. Mit Hilfe der zweikammrigen Hülle und des Hilfstragwerks werden also komplette, wenn auch relativ kleine Bauwerke errichtet. Eine Veränderung der Größe, gerade auch in Richtung bedeutend größerer Bauwerke, ist dabei nicht möglich, da diese durch die Hüllen- bzw. Kissengröße fest vorgegeben ist. Für die zu erfüllende temporäre Schutzfunktion für Mensch und Ausrüstung ist eine Größenvariabilität auch nicht erforderlich.

[0005] Temporäre Überdachungen zum Schutz vor Witterungseinflüssen in einem Größenbereich von 75 m² können mit einem Aufblasgewölbe gebildet werden, wie es aus der CH-PS 438 681 bekannt ist. Es besteht aus einer Vielzahl von Schläuchen aus einem biegsamen und luftundurchlässigen Folienmaterial, die miteinander zu orthogonalen Fachwerkgewölbeelementen vorbestimmter Maschenweite verbunden und gemeinsam aufblasbar sind. Das aufgeblasene Gewölbe wird mit einer flexiblen Schutzfolie abgedeckt und dadurch selbst zum Teil der Überdachung. Dabei wird keine selbsttragende Dachwölbung gebildet, sodass das Aufblasgewölbe während der gesamten Nutzungsdauer der Überdachung nicht entfernt und anderweitig verwendet werden

[0006] Aus der oben genannten US-PS 5.522.181 ist es bekannt, kleine gewölbte Bauwerke vollständig aus Schnee unter Verwendung einer Anordnung als Hilfstragwerk während des Aufbaus in Form eines aufblasbaren Kissens zu errichten. Eine derartige Anordnung ist wiederverwendbar und damit umweltschonend. Aus der US-PS 3.619.432 ist eine ähnliche Anordnung in Form eines wiederverwendbaren Hilfstragwerks zur Errichtung großer gewölbter Betondächer für Lagerhallen o. ä. in Segmentbauweise bekannt. Das Hilfstragwerk besteht aus einer Stützkonstruktion, über die eine aufblasbare zweischichtige Stoffhülle zur Formgebung gezogen ist. Das Hilfstragwerk ist auf ein rollbares Gerüst montiert, das eine Höhe der bereits vorgefertigten Gebäudewände aufweist. Nach dem Aufbringen von Moniereisen auf die Oberseite der aufgeblasenen Stoffhülle, die wie bekannte Traglufthallen eine hohe Tragfestigkeit auch bei größeren Spannweiten und Belastungen aufweist, wird diese dann mit Beton Übergossen. Nach dessen Erstarren wird das Hilfstragwerk von dem fertigen Betonsegment durch Ablassen der Luft einfach abgelöst und an eine anschließende Position verfahren, um das nächste Segment auf die gleiche Art erstellen zu können. Bei derartigen Bauwerken aus Beton an gut zugänglichen Orten ist weder die Logistik für den Transport der durch ihre innere Stützkonstruktion relativ sperrigen Stoffhülle besonders erschwert, noch bildet eine spätere, gegebenenfalls erforderliche Entsorgung des Betondaches ein größeres Problem. Der Vorteil bei dieser Anordnung ist in ihrer einfachen Wiederverwendbarkeit zu sehen. Für einen Einsatz in Dauerfrostgebieten kommt sie aber schon wegen des verwendeten Baumaterials "Beton" nicht in Frage.

[0007] Zur Errichtung von größeren Nutzbauwerken, wie beispielsweise Fahrzeugzufahrten, Rampen, Verbindungsgänge, Klimatunnel, Lager, Garagen etc., in zugeschneiten Dauerfrostgebieten wird deshalb die gut erprobte Methode eingesetzt, selbsttragende Bauwerke mit hohen Festigkeitsund Isolationseigenschaften direkt in den Schnee zu fräsen, sodass Boden und Wände des Bauwerks von den Schneegrubenwandungen gebildet werden. Diese Schneegruben werden dann mit geeigneten Materialien, wie beispielsweise Stahlstützen, Kanthölzern, Holzplatten oder auch Wellblech, abgedeckt und mit Schnee, der von Hand, von einer Schneefräse oder durch natürlichen Schneefall aufgetragen wird, überdeckt. Mit dem Wellblech sind insbesondere selbsttragende Dachwölbungen als Verbund aus Wellblech und Schnee herstellbar, die keine weitere Unterstützung im Gebäudeinneren benötigen. Diese Bauweise hat jedoch auch eine Reihe von gravierenden Nachteilen. Zum einen ist der Antransport der abdeckenden Materialien mit einem erheblichen logistischen Aufwand verbunden. Teilweise oder vollständig unterirdische Bauwerke haben planmäßig nur eine begrenzte Lebensdauer, da sie durch den jährlichen Schneezutrag allmählich im Schnee (Firn) versinken. Die Entsorgung der Abdeckmaterialien ist danach nur mit großem Aufwand oder sogar gar nicht möglich, sodass das Baumaterial zumindest teilweise als "verloren" abgeschrieben werden muss. Dadurch entstehen in Abhängigkeit vom eingesetzten Baumaterial relativ hohe Kosten, logistische Wiederbeschaffungsmaßnahmen und insbesondere Umweltbelastungen. Im Sinne des Umweltschutzprotokolls zum Antarktisvertrag können jedoch zunehmend solche "Verschmutzungen" durch aufgegebene Bauwerke nicht mehr toleriert werden.

[0008] Ausgehend von dem zuletzt beschriebenen Stand der Technik vor dem Hintergrund der zuvor beschriebenen Anordnungen ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Herstellung eines Nutzbau-

Werkes in einem Dauerfrostgebiet mit direkt in den Schnee gefrästen Grubenwandungen und einer selbsttragenden Dachwölbung anzugeben, die besonders gering umweltbelastend ist. Darüber hinaus soll es zum Aufgabenkomplex für die Erfindung gehören, dass diese Anordnung in Anbetracht der extrem erschwerten Arbeitsbedingungen in den arktischen Dauerfrostgebieten in ihrer Hauptkomponente besonders einfach transportier-, lager- und handhabbar ist und keine speziellen Hilfsmittel für ihre Montage benötigt. Im Sinne der geringstmöglichen Umweltbelastung soll die erfindungsgemäße Anordnung in ihrer Hauptkomponente wiederverwendbar, aber trotzdem vielseitig einsetz- und anpassbar sein, sodass problemlos auch Bauwerke unterschiedlicher Abmessungen damit herstellbar sind. Weiterhin soll die Anordnung preisgünstig bezüglich ihres Materials und ihrer Herstellung sein.

[0009] Als umfassende Lösung für diesen Aufgabenkomplex ist bei der Erfindung vorgesehen, dass zur Herstellung einer ebenfalls ausschließlich aus Schnee bestehenden Dachwölbung ein in gefräste Absätze in den dachtragenden Grubenlängswandungen eingestecktes und nach gezieltem Schneeauftrag wieder entfernbares Hilfstragwerk mit einer oder mehreren aufblasbaren Kammern aus einem kälteresistenten, luftundurchlässigen und flexiblen Material vorgesehen ist und dass das Hilfstragwerk eine an die Spannweite der gefrästen Grube solchermaßen angepasste Breite aufweist, dass beim Einstecken des Hilfstragwerks in die gefrästen Absätze die zu erzielende Dachwölbung von den einzelnen Kammern vorgeformt ist.

[0010] Die erfindungsgemäße Anordnung stellt eine ebenso einfache wie auch besonders überzeugende Lösung des genannten Aufgabenkomplexes dar. Mit ihr können stabile Bauwerke nahezu beliebiger Abmessungen in Dauerfrostgebieten unkompliziert, umweltschonend und völlig ohne Materialverluste errichtet werden. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die natürlichen Bedingungen und Ressourcen dieser Region (Frost und Schnee und als Füllmittel in der Regel Luft) weitestgehend genutzt werden. Bei der Bauwerkserrichtung werden keine weiteren Trag- bzw. Stützkonstruktionen benötigt, ein Einsatz von traditionellen Baumaterialien ist nicht erforderlich. Die geringe Umweltbelastung durch die erfindungsgemäße Anordnung wird dadurch erreicht, dass das Hilfstragwerk bereits einige Tage oder sogar Stunden nach der Fertigstellung der selbsttragenden Schneedachhaut durch entsprechende Schneeverfestigung wieder entfernt werden kann und nicht im Bauwerk verbleibt. Durch die aufblasbaren Kammern als Hilfstragwerk ist dabei sowohl der Aufbau als auch der Abbau der Anordnung durch einfaches Befüllen mit Luft bzw. deren Ablassen über entsprechende Ventile besonders einfach. Kraftaufwändige Montage- bzw. Demontageschritte entfallen, Kompressoren zur Luftbefüllung gehören zur Standardausrüstung jeder Polarstation. Durch den schnellen Wiederausbau des Hilfstragwerks ist es sofort wieder einsatzbereit, wodurch vermieden wird, dass eine Vielzahl solcher Hilfstragwerke zur Erstellung größerer Bauwerke vor Ort zur Verfügung stehen müssen. Außerdem umfassen im Schnee versunkene und aufgegebene Bauwerke keine umweltbelastenden Baumaterialien mehr. Wird das Hilfstragwerk erst langzeitig wiedereingesetzt, kann es im vollständig abgebauten, nicht aufgeblasenen Zustand einfach zusammengefaltet bzw. aufgerollt und auf kleinstem Raum verstaut oder auch transportiert werden. Dadurch werden insbesondere die Logistikkosten erheblich gesenkt.

[0011] Durch die Breitenanpassung des Hilfstragwerks an die gefräste Baugrube wird dieses über die Spannweite der Grube gewölbt. Dabei erfolgt die Anpassung durch einfaches Einstecken der Berandungen des Hilfstragwerks in zuvor in den Schnee gefräste Absätze bzw. Nuten ohne weitere oder besondere Hilfsmittel. Durch die dem Iglu-Prinzip nachvollzogene Krümmung wird eine optimale Festigkeit und Lastverteilung des Schneegewölbes nach dem Gefrieren des Schneepulvers erzielt. Dabei kann die bereits für die Ausfräsung der Bauwerksgrube benötigte Schneefräse auch zum Auftrag des Schnees auf das Hilfstragwerk benutzt werden. Dieser wird durch die Schneefräse pulverisiert und in einzelnen Schichten aufgetragen, sodass beim Zusammenfrieren besondere Homogenität, Festigkeit und Stabilität erreicht werden (Sintereffekt). Das gesinterte und verfestigte Dach unterliegt aufgrund der plastischen Eigenschaft von Schnee und Eis einer langsamen Durchbiegung und damit Verflachung nach unten. Um hier Abhilfe zu schaffen, erweist sich die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung als besonders günstig. Durch die Entfernung des Hilfstragwerks nach Fertigstellung des Dachgewölbes ist dieses an seiner Unterseite frei zugänglich. Dadurch kann eine eintretende Verflachung beispielsweise mit einer Kettensäge entfernt und das Schneeprofil nachgearbeitet werden, sodass die Profilstärke des Schneedachgewölbes dauerhaft erhalten bleibt. Nach Fertigstellung eines Gewölbes ist abhängig vom auftretenden Schneezuwachs eine erste Nachbearbeitung jedoch erst frühestens nach ungefähr fünf Jahren erforderlich, danach gegebenenfalls im Zweijahresrhythmus. Bei einer regelmäßigen Nachbearbeitung kann damit das Bauwerk mit dem erhaltenen Schneedachgewölbe nahezu unbegrenzt genutzt werden. Dies ist von besonderem Vorteil in Polargebieten mit einem hohen jährlichen Schneezuwachs.

[0012] Durch die Möglichkeit der Anpassung des Hilfstragwerks an die Grubenspannweite ist die erfindungsgemäße Anordnung besonders vielseitig und flexibel zur Errichtung unterschiedlicher Bauwerksgrößen einsetzbar. Diese Variabilität wird noch erhöht, wenn nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen ist, dass das Hilfstragwerk eine Länge entsprechend der gesamten Dachwölbung oder eines Segmentes davon aufweist. Dadurch wird zusätzlich zu der Breitenanpassbarkeit auch noch eine Variabilität bei der Länge erreicht. Kürzere Bauwerke können beispielsweise mit einem Hilfstragwerk über die gesamte Bauwerkslänge überspannt werden, sodass die gewölbte Schneedachhaut mit einem einzigen Einstecken des Hilfstragwerks herstellbar ist. Bei längeren Gebäuden kann eine segmentweise Herstellung erfolgen. Dabei wird immer ein Abschnitt der Dachwölbung mit einem Hilfstragwerk vorgegebener Breite hergestellt, nach der Verfestigung das Hilfstragwerk abgelöst und an der benachbarten Position erneut eingesteckt. Dort wird dann das nächste Segment hergestellt und so fort, bis die gesamte Dachwölbung erstellt ist.

[0013] Das Hilfstragwerk der erfindungsgemäßen Anordnung weist eine oder mehrere Kammern zur Befüllung mit einem geeigneten Medium auf, in der Regel handelt es sich hierbei um Luft. Das Material für die Kammern muss gemäß seinem Einsatz kälteresistent, luftundurchlässig und biegsam sein. Hierbei kann es sich insbesondere um Silikon-Textil-Gemische oder entsprechende Folien handeln, die die geforderten Eigenschaften optimal aufweisen. Sie eignen sich besonders zur Herstellung der Kammern, da sie über eine gute Festigkeit auch bei extremen Kältegraden verfügen und nicht verspröden. Eine gute Stabilität als Hilfstragwerk wird bereits mit einer einzigen Kammer erreicht, günstiger ist es aber, mehrere Kammern vorzusehen, da die Zwischenwände der zusätzlichen Verstärkung dienen. Auch können hierbei dann mehrere Ein- und Auslassventile für Kammerbereiche oder einzelne Kammern vorgesehen sein, sodass beim Ausfall einer Kammer die intakten verbleiben-

den Kammern die Stützfunktion übernehmen können und die Tragfähigkeit gewährleistet bleibt. Die Form der Kammern ist in Abhängigkeit von der Herstellung nahezu beliebig und hängt in erster Linie vom Einsatzfall ab. Insbesondere können die Kammern gemäß einer nächsten Erfindungsausgestaltung vorteilhaft ein rundes oder rechteckiges Profil aufweisen. Runde Profile, beispielsweise in Schlauchform, weisen eine hohe Druck- und Knickstabilität auf und sind einfach herzustellen, rechteckige Profile weisen eine größere Breite auf, sodass breitere Dachsegmente direkt herstellbar sind. Beide Profilarten sind im aufgeblasenen Zustand unter Belastung weitgehend formstabil. Bei Mehrkammeranordnungen haben die einem Ventil zugeordneten, nebeneinander liegenden Schlauchprofile eine gemeinsame Berührungslinie. Rechteckige Profile weisen eine gemeinsame Berührungswandung auf, sie können über Einzelventile verfügen oder zu Gruppen zusammengefasst sein.
[0014] Ist jeder Kammer ein eigenes Ventil zugeordnet, kann nach einer nächsten Erfindungsfortführung vorteilhaft vorgesehen sein, dass die einzelnen Kammern des eingesteckten Hilfstragwerks mit Abstand zueinander parallel angeordnet und mit einem folienartigen Material lose überdeckt sind. Eine derartige Anordnung ist besonders kostengünstig und vielseitig, weil die Kammern und die Folie nicht fest miteinander verbunden sind. Bei der Erstellung des Hilfstragwerks können zunächst die einzelnen Kammern in für den Einsatzfall günstigen Abständen angeordnet werden. Dabei können die Kammern nur einfach eingesteckt werden, sodass sie sich durch die aufgrund der Wölbung erzeugte Rückstellkraft in den Ausfräsungen der Grubenwandungen abstützen, oder mit entsprechenden Klammern oder "Nägeln" in den Ausfräsungen der Grubenwandungen befestigt werden. Danach werden die fixierten Kammern einfach mit einer Folie, insbesondere auch mit einer normalen Plastikfolie, überdeckt. Bei einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung kann aber auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Kammern des Hilfstragwerks mit Abstand zueinander parallel angeordnet und mit einem folienartigen Material miteinander fest verbunden sind. Durch diesen Aufbau ist der Kammerabstand fest vorgegeben, das gesamte Hilfstragwerk erhält eine zusätzliche Stabilität. Beim Schneeauftrag kann die Folie nicht verrutschen oder zwischen die Kammern gleiten. Im zusammengelegten Zustand wird die Folie um die entleerten Kammern gewickelt oder mit diesen zusammen eingefaltet.

[0015] Voraussetzung für die Errichtung der selbsttragenden Schneedachhaut ist die richtige Wölbung des Hilfstragwerks über der Schneegrube. Diese wird durch eine entsprechende Anpassung der Tragwerksbreite an die Spannweite erreicht. Vorteilhaft ist es dabei, wenn nach einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung die einzelnen Kammern in parallelen Reihen versetzt angeordnet und selektiv aufgeblasen sind. Durch die versetzte Anordnung wird eine kleinere Rastergröße, beispielsweise entsprechend einer halben Kammerlänge, erzielt. Je nach Grubenbreite kann nun entschieden werden, welche Kammerreihe den Randabschluss bilden soll. Dabei wird je nach Rastermaß eine tolerierbare Veränderung der Wölbung hervorgerufen, die aber in jedem Fall die gewünschte Eigenstabilität aufweist. Eine feinere Rasterung ist erzielbar, wenn nach einer anderen Erfindungsfortführung das folienartige Material beiderseits der Kammern eine gerasterte Lochung aufweist, in die kammerbreite Klemmverschlüsse zum Abteilen der jeweiligen Kammergröße eingebracht sind. Je nach Lochabstand sind sehr feine Raster erzielbar, die eine optimale Breitenanpassung an die jeweilige Spannweite unter Einhaltung einer vorgegebenen, idealen Wölbung ermöglichen. Die Klemmverschlüsse weisen in ihrem Innern weiche Dichtungen auf, die zuverlässig für ein Abklemmen der jeweiligen Kammer am gewünschten Ort sorgen. Bei beiden Methoden der Breitenanpassung verbleiben die nicht genutzten Kammern im unaufgeblasenen Zustand und hängen im eingesteckten Zustand des Hilfstragwerks an der entsprechenden Grubenwandung lose herab, ohne weiter zu stören. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird an dieser Stelle auf weitere Erläuterungen im speziellen Beschreibungsteil verwiesen.

[0016] Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung und deren Anwendung werden nachfolgend anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
[0017] Fig. 1 ein zu erstellendes Bauwerk in perspektivischer Schnittdarstellung mit einem eingesteckten Hilfstragwerk,

[0018] Fig. 2 das fertiggestellte Bauwerk gemäß Fig. 1 nach Entfernung des Hilfstragwerks,

[0019] Fig. 3 eine runde Profilform der einzelnen Kammern eines Hilfstragwerks in Schnittdarstellung,
[0020] Fig. 4 eine rechteckige Profilform der einzelnen Kammern eines Hilfstragwerks in Schnittdarstellung,
[0021] Fig. 5 ein Hilfstragwerk mit Einzelkammern in Schnittdarstellung,

[0022] Fig. 6 ein Hilfstragwerk mit verbundenen Kammern in Schnittdarstellung,

[0023] Fig. 7 ein Hilfstragwerk mit selektiv aufblasbaren Kammern in der Draufsicht,

[0024] Fig. 8 ein Hilfstragwerk mit einer gerasterten Lochung in der Draufsicht und

[0025] Fig. 9 einen Klemmverschluss für die gerasterte Lochung gemäß Fig. 8 in der Seitenansicht.
[0026] In der Fig. 1 ist die Erstellung eines Nutzbauwerks in Form eines Schneetunnels 1 in einem Dauerfrostgebiet dargestellt. Der Schneetunnel 1 weist direkt mit einer Schneefräse in den Schnee gefräste Grubenwandungen 2 auf und soll von einer selbsttragenden Dachwölbung, die ebenfalls ausschließlich aus Schnee besteht, zuverlässig abgedeckt sein. Zur Herstellung der Schneedachhaut ist ein Hilfstragwerk 3 in Absätze 4 eingesteckt, die in den oberen Abschluss der dachtragenden Grubenwandungen 2 eingefräst sind und als seitliche Widerlager dienen. Das Hilfstragwerk 3 ist in seiner Breite B so einer Grubenspannweite S angepasst, dass sich im eingesteckten Zustand eine gewünschte Wölbung W ergibt. Ein dabei nicht ausgenutzter Breitenabschnitt 5 des Hilfstragwerk 3 verbleibt an diesem und hängt ohne Störung an der Grubenwandung 2 herab.
[0027] Das Hilfstragwerk 3 besteht aus mehreren Kammern 6, die über Ventile 7 mit einem geeigneten Medium befüllbar sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um rechteckige Kammern 6, die dicht benachbart nebeneinander angeordnet und jeweils über ein Ventil 7 mit Luft befüllbar sind. Dabei sind die Ventile 7 so ausgelegt, dass sie zum einen den Luftdruck in den Kammern 6 auch während der Belastung durch Schnee sicher halten können, zum anderen aber auch eine schnelle Entleerung der einzelnen Kammern 6 ermöglichen. Vor dem Einstecken werden die Kammern 6 zunächst mit der Luft leicht voraufgepumpt, nach dem Einstecken wird der Luftdruck so erhöht, dass eine genügende Vorspannung der gewölbten Oberfläche W und damit eine ausreichende Tragfähigkeit des Hilfstragwerks 3 erreicht wird. Die Vorspannung wird dabei über die seitlichen Widerlager in Form der eingefrästen Absätze 4 aufrechterhalten.

[0028] Die Fig. 2 zeigt das fertiggestellte Tunnelbauwerk nach der Entfernung des Hilfstragwerks 3. Zur Herstellung der selbsttragenden, gewölbten Schneedachhaut 8 wird das gemäß Fig. 1 eingesteckte Hilfstragwerk 3 mit einer Schneefräse mit Schnee bedeckt. Durch die Pulverisierung

und feine Anschüttung erreicht die gefrorene Schneedachhaut 8 eine sehr gute Homogenität, die zusammen mit der Wölbung eine optimale Festigkeit gewährleistet. Der Schneeauftrag kann entweder in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen oder nach Festfrieren der jeweils aufgebrachten Schneeschicht (innerhalb weniger Stunden) mehrfach wiederholt werden, bis die gewünschte Schneeschichtdicke D erreicht ist. Danach wird die Luft aus den Kammern 6 abgelassen und das Hilfstragwerk 3 einfach entfernt. Das Hilfstragwerk 3 kann dann bei einem nächsten Bauwerk oder erneut bei demselben Bauwerk zu dessen Verlängerung beliebig oft wieder eingesetzt werden. So kann beispielsweise mit einem Hilfstragwerk der Länge L von 5 m durch viermaliges Ansetzen eine 20 m lange Dachwölbung erstellt werden.

[0029] In den Fig. 3 und 4 sind verschiedene Kammerprofile für Hilfstragwerke 9,10 im aufgeblasenen Zustand dargestellt. Die schlauchförmigen Kammern mit rundem Profil 11 sind aneinander gereiht und miteinander verbunden, sodass sie über ein gemeinsames Ventil 12 befüllt und entleert werden können. In Fig. 4 sind Kammern mit rechteckigem Profil 13 gezeigt, die in der Darstellung zwar ebenfalls aneinander gereiht sind, aber alle über ein eigenes Ventil 14 verfügen. Dadurch sind sie auch für Anordnungen mit Einzelkammeranordnungen geeignet. Ein Hilfstragwerk 15 einer solchen Anordnung ist in der Fig. 5 im Schnitt an der höchsten Stelle der Wölbung im uneingesteckten, aber aufgeblasenen Zustand dargestellt. Hier sind schmalere Kammern mit rechteckigem Profil 16 und einzelnen Ventilen 14 mit Abstand zueinander parallel eingesteckt. Zur besseren Übersicht ist in dieser Darstellung die Schneegrube mit den entsprechend eingefrästen Absätzen als Widerlager nicht weiter dargestellt. Über die eingesteckten Kammern 16 ist ein folienartiges Material 17, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine einfache Plastikfolie, lose überdeckt. Ein der- artig einfaches Hilfstragwerk 15 reicht bereits zur Herstellung kürzerer Schneedachgewölbe für kleinere Bauwerkskonstruktionen aus.

[0030] Für größere Schneedachgewölbe eignet sich das in der Fig. 6 dargestellte Hilfstragwerk 18, das in einer zu Fig. 5 analogen Darstellung aufgezeigt ist. Die hier ebenfalls etwas schmaleren Kammern 19 mit Einzelventilen 14 sind in einem zu Fig. 5 ähnlichen Abstand zueinander parallel angeordnet, hier jedoch mit einem folienartigen Material 20, im Beispiel ein Silikon-Textil-Gewebe, miteinander fest verbunden. Das Folienmaterial 20 verläuft dazu bahnenartig zwischen den einzelnen Kammern 19, die insbesondere aus demselben Material hergestellt sein können. Ein solches Hilfstragwerk 18 ist äußerst stabil und gegen jedes Verrutschen beim Schneeauftrag gesichert. [0031] Die benötigte Wölbung wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch eine Breitenanpassung des Hilfstragwerks erreicht. Diese kann unterschiedlich realisiert werden. In der Fig. 7 ist ein vorgefülltes Hilfstragwerk 21 mit versetzt angeordneten, parallelen Kammern 22 in der Draufsicht im Ausschnitt dargestellt. Dadurch wird ein Rastermaß R von einer halben Kammerlänge erreicht. Je nach erforderlicher Breite B werden die Kammern 22, die alle in eine Folie 23 eingebettet sind, selektiv aufgeblasen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um die dunkel dargestellten Kammern 22, die hellen Kammern 22 bleiben ungefüllt. Die Hälfte der leeren Kammern 22 hängt im eingesteckten Zustand des Hilfstragwerks 21 entsprechend lose an der Grubenwandung herunter (vgl. Fig. 1). [0032] Zur Erzeugung beliebig kleiner Raster R ist in der Fig. 8 ein vormontiertes Hilfstragwerk 24 in der Draufsicht im Ausschnitt dargestellt, das auf einem Hilfstragwerk gemäß Fig. 6 beruht. Hierbei weist jedoch das folienartige Material 25 beiderseits der Kammern 26 mit in dieser Ansicht nicht sichtbaren Einzelventilen eine Lochung 27 mit einander gegenüberliegenden Löchern 28 auf. In entsprechende Paare von Löchern 28 können werden kammerbreite Klemmverschlüsse 29 eingebracht, die die einzelnen Kammern 26 bei der gewünschten Breite B abdrücken und dadurch das mit Luft zu befüllende Kammervolumen entsprechend verkleinern. Nach dieser Vormontage einschließlich einer Vorbefüllung wird das Hilfstragwerk 24 eingesteckt und optimal aufgeblasen. Der ungenutzte Anteil des eingesteckten Hilfstragwerks 24 hängt dann auch hier ohne weitere Störung an der Grubenwandung herab. Ein Klemmverschluss 29 ist in der Fig. 9 in der Seitenansicht näher dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein einfaches mechanisches Element mit zwei Klemmleisten 30 und einem Scharnier 31 auf der einen und einem Knebel 32 auf der anderen Seite. Zur guten Abdichtung weisen die Klemmleisten 30 auf ihren Innenseiten flexible Dichtlippen 33 auf.

Bezugszeichenliste

1 Schneetunnel

2 Grubenwandung

3 Hilfstragwerk

4 Absatz

5 Breitenabschnitt

6 Kammer

7 Ventil

8 Schneedachhaut

9 Hilfstragwerk

10 Hilfstragwerk

11 rundes Profil

12 gemeinsames Ventil

13 rechteckiges Profil

14 Einzelventil

15 Hilfstragwerk

16 rechteckiges Profil

17 folienartiges Material

18 Hilfstragwerk

19 Kammer

20 folienartiges Material

21 Hilfstragwerk

22 Kammer

23 Folie

24 Hilfstragwerk

25 folienartiges Material

26 Kammer

27 Lochung

28 Loch

29 Klemmverschluss

30 Klemmleiste

31 Scharnier

32 Knebel

33 Dichtlippe
B Breite

D Schneeschichtdicke

L Länge

R Rastermaß

S Grubenspannweite

W Wölbung

Patentansprüche

1. Anordnung zur Herstellung eines Nutzbauwerkes in einem Dauerfrostgebiet mit direkt in den Schnee gefrästen Grubenwandungen und einer selbsttragenden Dachwölbung, dadurch gekennzeichnet, dass zur

Claims (7)

und feine Anschüttung erreicht die gefrorene Schneedachhaut 8 eine sehr gute Homogenität, die zusammen mit der Wölbung eine optimale Festigkeit gewährleistet. Der Schneeauftrag kann entweder in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen oder nach Festfrieren der jeweils aufgebrachten Schneeschicht (innerhalb weniger Stunden) mehrfach wiederholt werden, bis die gewünschte Schneeschichtdicke D erreicht ist. Danach wird die Luft aus den Kammern 6 abgelassen und das Hilfstragwerk 3 einfach entfernt. Das Hilfstragwerk 3 kann dann bei einem nächsten Bauwerk oder erneut bei demselben Bauwerk zu dessen Verlängerung beliebig oft wieder eingesetzt werden. So kann beispielsweise mit einem Hilfstragwerk der Länge L von 5 m durch viermaliges Ansetzen eine 20 m lange Dachwölbung erstellt werden. [0029] In den Fig. 3 und 4 sind verschiedene Kammerprofile für Hilfstragwerke 9,10 im aufgeblasenen Zustand dargestellt. Die schlauchförmigen Kammern mit rundem Profil 11 sind aneinander gereiht und miteinander verbunden, so dass sie über ein gemeinsames Ventil 12 befüllt und entleert werden können. In Fig. 4 sind Kammern mit rechteckigem Profil 13 gezeigt, die in der Darstellung zwar ebenfalls aneinander gereiht sind, aber alle über ein eigenes Ventil 14 verfügen. Dadurch sind sie auch für Anordnungen mit Einzelkammeranordnungen geeignet. Ein Hilfstragwerk 15 einer solchen Anordnung ist in der Fig. 5 im Schnitt an der höchsten Stelle der Wölbung im uneingesteckten, aber aufgeblasenen Zustand dargestellt. Hier sind schmalere Kammern mit rechteckigem Profil 16 und einzelnen Ventilen 14 mit Abstand zueinander parallel eingesteckt. Zur besseren Übersicht ist in dieser Darstellung die Schneegrube mit den entsprechend eingefrästen Absätzen als Widerlager nicht weiter dargestellt. Über die eingesteckten Kammern 16 ist ein folienartiges Material 17, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine einfache Plastikfolie, lose überdeckt. Ein der- artig einfaches Hilfstragwerk 15 reicht bereits zur Herstellung kürzerer Schneedachgewölbe für kleinere Bauwerkskonstruktionen aus. [0030] Für größere Schneedachgewölbe eignet sich das in der Fig. 6 dargestellte Hilfstragwerk 18, das in einer zu Fig. 5 analogen Darstellung aufgezeigt ist. Die hier ebenfalls etwas schmaleren Kammern 19 mit Einzelventilen 14 sind in einem zu Fig. 5 ähnlichen Abstand zueinander parallel angeordnet, hier jedoch mit einem folienartigen Material 20, im Beispiel ein Silikon-Textil-Gewebe, miteinander fest verbunden. Das Folienmaterial 20 verläuft dazu bahnenartig zwischen den einzelnen Kammern 19, die insbesondere aus demselben Material hergestellt sein können. Ein solches Hilfstragwerk 18 ist äußerst stabil und gegen jedes Verrutschen beim Schneeauftrag gesichert. [0031] Die benötigte Wölbung wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch eine Breitenanpassung des Hilfstragwerks erreicht. Diese kann unterschiedlich realisiert werden. In der Fig. 7 ist ein vorgefülltes Hilfstragwerk 21 mit versetzt angeordneten parallelen Kammern 22 in der Draufsicht im Ausschnitt dargestellt. Dadurch wird ein Rastermaß R von einer halben Kammerlänge erreicht. Je nach erforderlicher Breite B werden die Kammern 22, die alle in eine Folie 23 eingebettet sind, selektiv aufgeblasen. Im dargestellten, Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um die dunkel dargestellten Kammern 22, die hellen Kammern 22 bleiben ungefüllt. Die Hälfte der leeren Kammern 22 hängt im eingesteckten Zustand des Hilfstragwerks 21 entsprechend lose an der Grubenwandung herunter (vgl. Fig. 1). [0032] Zur Erzeugung beliebig kleiner Raster R ist in der Fig. 8 ein vormontiertes Hilfstragwerk 24 in der Draufsicht im Ausschnitt dargestellt, das auf einem Hilfstragwerk gemäß Fig. 6 beruht. Hierbei weist jedoch das folienartige Material 25 beiderseits der Kammern 26 mit in dieser Ansicht nicht sichtbaren Einzelventilen eine Lochung 27 mit einander gegenüberliegenden Löchern 28 auf. In entsprechende Paare von Löchern 28 werden kammerbreite Klemmverschlüsse 29 eingebracht, die die einzelnen Kammern 26 bei der gewünschten Breite B abdrücken und dadurch das mit Luft zu befüllende Kammervolumen entsprechend verkleinern. Nach dieser Vormontage einschließlich einer Vorbefüllung wird das Hilfstragwerk 24 eingesteckt und optimal aufgeblasen. Der ungenutzte Anteil des eingesteckten Hilfstragwerks 24 hängt dann auch hier ohne weitere Störung an der Grubenwandung herab. Ein Klemmverschluss 29 ist in der Fig. 9 in der Seitenansicht näher dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein einfaches mechanisches Element mit zwei Klemmleisten 30 und einem Scharnier 31 auf der einen und einem Knebel 32 auf der anderen Seite. Zur guten Abdichtung weisen die Klemmleisten 30 auf ihren Innenseiten flexible Dichtlippen 33 auf. Bezugszeichenliste 1 Schneetunnel 2 Grubenwandung 3 Hilfstragwerk 4 Absatz 5 Breitenabschnitt 6 Kammer 7 Ventil 8 Schneedachhaut 9 Hilfstragwerk 10 Hilfstragwerk 11 rundes Profil 12 gemeinsames Ventil 13 rechteckiges Profil 14 Einzelventil 15 Hilfstragwerk 16 rechteckiges Profil 17 folienartiges Material 18 Hilfstragwerk 19 Kammer 20 folienartiges Material 21 Hilfstragwerk 22 Kammer 23 Folie 24 Hilfstragwerk 25 folienartiges Material 26 Kammer 27 Lochung 28 Loch 29 Klemmverschluss 30 Klemmleiste 31 Scharnier 32 Knebel 33 Dichtlippe B Breite D Schneeschichtdicke L Länge R Rastermaß S Grubenspannweite W Wölbung Patentansprüche

1. Anordnung zur Herstellung eines Nutzbauwerkes in einem Dauerfrostgebiet mit direkt in den Schnee gefrästen Grubenwandungen und einer selbsttragenden Dachwölbung, dadurch gekennzeichnet, dass zur

Herstellung einer ebenfalls ausschließlich aus Schnee bestehenden Dachwölbung (8) ein in gefräste Absätze (4) in den dachtragenden Grubenlängswandungen (2) eingestecktes und nach gezieltem Schneeauftrag wieder entfernbares Hilfstragwerk (3) mit einer oder mehreren aufblasbaren Kammern (6) aus einem kälteresistenten, luftundurchlässigen und flexiblen Material vorgesehen ist und dass das Hilfstragwerk (6) eine an die Spannweite (S) der gefrästen Grube solchermaßen angepasste Breite (B) aufweist, dass beim Einstecken, des Hilfstragwerks (3) in die gefrästen Absätze (4) die zu erzielende Dachwölbung (W) von den einzelnen Kammern (6) vorgeformt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfstragwerk (3) eine Länge (L) entsprechend der gesamten Dachwölbung (8) oder eines Segmentes davon aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kammern ein rundes (11) oder rechteckiges Profil (13,16) aufweisen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die einzelnen Kammern (16) des eingesteckten Hilfstragwerks (15) mit Abstand zueinander parallel angeordnet und mit einem folienartigen Material (17) lose überdeckt sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kammern (19) des Hilfstragwerks (18) mit Abstand zueinander parallel angeordnet und mit einem folienartigen Material (20) miteinander fest verbunden sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kammern (22) in parallelen Reihen versetzt angeordnet und selektiv aufgeblasen sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das folienartige Material, (25) beiderseits der Kammern (26) eine gerasterte Lochung (27) aufweist, in die kammerbreite Klemmverschlüsse (29) zum Abteilen der jeweiligen Kammergröße eingebracht sind.

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