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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau einer Überdachung
die durch Addition einzelner Konstruktionskomponenten, sowohl in
Quer- als auch in Längsrichtung
realisiert wird, sowie eine Vorrichtung zur aufreihenden Verbindung
von Hohlkammerplatten in Kammerrichtung. Das Verfahren und die Vorrichtung
sind vor allem für
temporäre Überdachungskonstruktionen,
unterschiedlichster Spannweite vorteilhaft einsetzbar.
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Stand der
Technik
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Vorrichtungen
zur aufreihenden Verbindung von Hohlkammerplatten sind bereits in
verschiedenen Ausführungen
bekannt. Derartige Vorrichtungen, z.B. Dach-Klemmschienen, werden
beispielsweise für
Hallen und großflächige Überdachungen
verschiedenster Art eingesetzt. Auch Vorrichtungen zur Verbindung
von Hohlkammerplatten in Hohlkammerrichtung, die über eingeschobene
Bolzen in die jeweiligen Hohlkammern der einen Platte, diese mit
deren der anderen Platte verbindet, sind bereits bekannt (
DE 86 03 411 U1 ).
Diese Art der Vorrichtung dient jedoch in erster Linie nur zum reinen
verbinden der einzelnen Hohlkammerplatten miteinander, da bei diesen
Konstruktionen nur relativ geringe Lasten aufgenommen werden können. Hierbei
ist eine zusätzliche tragende
Unterkonstruktion zwingend notwendig. Dadurch ist die Vorrichtung
zum Verbinden von Hohlkammerplatten lediglich als hüllend anzusehen,
wie z.B. bei einzelnen Fassaden, Überdachungen, Fenster o.ä. Der Aspekt
der Tragwirkung der Hohlkammerplatte auf die gesamte Konstruktion
bleibt hierbei außer
Acht.
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Um
ein eigenständiges
Tragverhalten zu erreichen, sind bogenförmige Überdachungskonstruktionen auf
Grund ihrer geometrischen Form gut geeignet auch größere Spannweiten
zu überdecken.
Auch hierfür
gibt es bereits verschiedene Ausführungen (
DE 75 21 549 U1 ). Hierbei
wird die räumliche
Verformung der Hohlkammerplatten mittels Zuführung von Wärme erreicht und kann somit
auch nur über
erneute Energiezufuhr rückgeführt werden.
Dies hat neben dem notwendigen Energieaufwand und der technischen
Voraussetzung zur Verformung der Hohlkammerplatten auch Nachteile
bei einer platzsparenden Lagerung und dem Transport der einzelnen
Elemente. Des weiteren besteht die Verbindung der einzelnen Hohlkammerplatten
aus unterschiedlichen Materialen, z.B. Stahl oder Aluminium, die
außerdem
zusätzlich
das Tragverhalten der Gesamtkonstruktion verbessern. Der Ansatz
einer maximierten hohen Transparenz und die Reduktion auf die Anwendung von
nur einem Material für
die gesamten überdeckende
und gleichzeitig tragende Konstruktion ist hierbei nicht gegeben.
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Die
innerhalb einer bogenförmigen
Konstruktion entstehenden Horizontalkräfte, die durch die Ableitung
der Kräfte
aus Eigengewicht und Verkehrslast entstehen, werden entweder durch
Widerlager oder durch Zugsysteme in den Auflagerpunkten bzw. Verbindungspunkten
der Einzelelemente untereinander aufgenommen. Hierfür bereits
bestehende Konstruktionen (
DE
299 02 237 U1 ) haben einen Nachteil in der Materialität, wie hier
angeführt
dem Material Glas. Ein flexibles kaltverbiegen von Glasplatten lässt auf Grund
der geringen Elastizität
des Materials nur relativ große
Radien erreichen. Eine gebogene Glasplatte mit geringen Radien ist
mit einem sehr großen
Energieaufwand innerhalb der Produktion belastet und ein Zurückführen in
die Ausgangssituation ist nur schwer möglich. Außerdem ist eine bauseitige Anpassung,
durch Veränderung
des Radius der Platten, bei veränderten
Abmessungen der zu überdeckenden
Fläche,
nicht möglich.
Weiterführend
sind zur Aufnahme der Glasplatte Halteprofile notwendig, welche
auch in der Materialität
zur Eindeckung Glas abweichen und dabei die Transparenz vermindern.
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Bei
den bisher bekannten Konstruktionen mit Hohlkammerplatten, werden
fast nur als hüllende Elemente
verwendet. In der Praxis können
so nur sehr geringen Spannweiten mit einer räumlichen Verformung der Platten
erreicht werden. Bei größeren Spannweiten
werden separate tragende Unterkonstruktion, meist bestehend aus
Metall- oder Holz, zwingend notwendig, wie z.B. bei verschiedenen großflächigen Überdachungen
und bei vielen Gewächshausbauten
oder Wintergärten.
Die Transparenz der Hülle
wird dabei in der Fügung
der Platten untereinander und im Bereich der tragenden Konstruktion
unterbrochen, welches die Ästhetik
des Raumes zum Teil stark einschränkt. Zur thermischen Isolation
des Innenraums gegenüber
dem Außenraum
von bereits bestehenden modular aufgebauten Einhausung werden sehr
oft Verbundstoffe, so genannte Sandwichpaneele, mit erschwerter
Recycling-Fähigkeit
verwendet.
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Bei
den bisher bestehenden Verfahren zum Aufbau von Überdachungskonstruktionen ist
die Verbindungen der einzelnen Komponenten nur über Werkzeuge oder über notwendige
Hilfskonstruktionen realisierbar. Hinzu kommt, dass bei großen Spannweiten
modular aufgebauter Überdachungskonstruktionen
auch die einzelnen Komponenten große Abmessungen und damit verbunden
ein hohes Eigengewicht haben. Dadurch wird die Lagerfähigkeit
und der Transport der Komponenten, sowie deren Fügung erschwert.
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Ziel
der Erfindung war es deshalb, ein Verfahren zu entwickeln, welches
eine modulare Überdachungskonstruktion
ermöglicht,
die über
die flexible räumliche
Verformung der Verbindungselemente der Hohlkammerplatten und der
Hohlkammerplatten selbst, eine Lastabtragung innerhalb dieser Elemente
hat und damit hüllend
und gleichzeitig tragend wirkt. Die gesamte Konstruktion besteht
aus nur einem Material, thermoplatsischer Kunststoff. Sie ermöglicht zum
einen eine maximierte hohe Transparenz innerhalb der Hohlkammerplatten
sowie aller Verbindungselemente der gesamten Konstruktion und zum
anderen einen durch die Verformung einfache bauseitige Anpassungsmöglichkeit.
So kann bei Raumtemperatur gegenüber
einer ursprünglichen Planung,
einer veränderten
Abmessung der zu überdeckenden
Grundfläche
oder im Radius der elastisch kalt verformten Bogenkonstruktion Rechnung
getragen werden.
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Der
Auf- und Abbau dieser Überdachungskonstruktion
wird mittels Steckverbindungen, die von Hand hergestellt werden,
realisiert. Die verformten einzelnen bereits existierenden handelsüblichen Konstruktionskomponenten – industriell
gefertigte Halbzeuge – werden
nach Demontage der Konstruktion wieder in Ihrer Ausgangsform zurückgeführt und ermöglichen
damit einen problemlosen Transport und Lagerung dieser Elemente.
Unterstütz
wird dieser Aspekt durch das sehr geringe Eigengewicht der gesamten
Konstruktion.
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Die
Realisierung dieses Verfahrens für
eine modulare Überdachungskonstruktion
beschreibt sich wie folgt:
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Beschreibung
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Das
Verfahren geht von flachen Hohlkammerplatten, die über steckbare
Verbindungselemente miteinander zu einer bogenförmigen Überdachungskonstruktion mit
variierbarer Grundfläche
verbunden sind, aus. Die Hohlkammerplatte wird daher als hüllendes
und gleichzeitig tragendes Element der Konstruktion verwendet. Über eine
an die Hohlkammerplatte angeschlossene Unterspannkonstruktion, wird die
Hohlkammerplatte bauseits räumlich
elastisch kalt verformt. Damit wird deren Tragfähigkeit deutlich erhöht. Die
Verbindung der einzelnen unterspannten Hohlkammerplatten untereinander
erfolgt in Kammerrichtung über
das Einschieben der Stäbe,
der doppelkammartigen Verbindungselemente, in die Hohlkammern der
Hohlkammerplatte, die sich der Verformung der Platten anpassen.
Die Zusammensetzung dieses Verfahrens entspricht dem Merkmal aus
Anspruch 1.
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Die
Verwendung der Hohlkammerplatte stellt mit ihrer guten thermischen
Trennung des Innenraums zum Außenraum,
hervorgerufen durch die Kammern der Hohlkammerplatte, eine Verbesserung in
wärmetechnischer
Sicht gegenüber
Zeltkonstruktionen dar. Durch die Spannungsintensität der angeschlossenen
Unterspannkonstruktion kann außerdem
die räumliche
Verformung, d.h. der Biegeradius der Hohlkammerplatte, und damit
die zu überdeckende
Fläche
der einzelnen Platte, bauseits variiert werden. Um, im Vergleich
zu bereits existierenden Überdachungskonstruktionen,
die Transparenz zu erhöhen,
bestehen bei dieser neuen Konstruktion alle Elemente aus dem gleichen
Material wie die Hohlkammerplatte selbst, vornehmlich aus PC (Polycarbonat) oder
PMMA (Polymethylmethacrylat). Die Transparenz der gesamten Hülle ist
dadurch gegenüber
bisheriger Konstruktionen erhöht.
Außerdem
ist die Überdachungskonstruktion
durch den Verzicht auf Verbundstoffe, die Überdachungskonstruktion als Ganzes
problemlos recycelfähig.
Entsprechend der Merkmalen aus Anspruch 2 bis 3.
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Die
jeweilige Einstecktiefe bzw. Länge
der Stäbe
der Verbindungselemente die in den Hohlkammern der Hohlkammerplatten
eingeführt
sind, steht in Abhänigkeit
von den jeweiligen statischen Erfordernissen der zu überdeckenden
Fläche.
Die Überdachungskonstruktion
wirkt im Querschnitt statisch als Stützbogen. Über die Möglichkeit innerhalb des Gesamtbogens
die Anzahl der Hohlkammerplatten, sowie deren variable Abmessungen
in Kammerrichtung, zu variieren, ist somit die zu überdeckende
Fläche,
im Querschnitt variierbar. Bei Gesamtbögen mit mehr als zwei Hohlkammerplatten
bzw. mit mehr als einem doppelkammartigen Verbindungselement, wirken
diese statisch als Gelenk. Hierbei muss zur Aussteifung der Gesamtkonstruktion,
zusätzlich
eine weitere Unterspannung hinzu gefügt werden, um die Kraftweiterleitung
innerhalb des Gesamtbogens zu gewährleisten. Die einzelnen baugleichen
Gesamtbögen
werden je nach Flächenbedarf
in Längsrichtung,
parallel aufgereiht und miteinander verbunden und bilden somit die
gesamte Flächenüberdeckung der Überdachungskonstruktion.
Entsprechend der Merkmale aus Anspruch 4 bis 5.
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Die
einzelnen Konstruktionskomponenten, mit Ausnahme des doppelkammartigen
Verbindungselementes der Hohlkammerplatten, werden bereits industriell
produziert und kommen in der gesamten Überdachungskonstruktion mit
ihren handelsüblichen
Geometrien zum Einsatz. Dadurch ist ein Nachbearbeiten der einzelnen
Komponenten unnötig.
Es wird somit ein vereinfachter Auf- und Abbau der gesamten Überdachungskonstruktion
ermöglicht. Durch
das sehr geringe Eigengewicht wird die Transport- und Lagerfähigkeit
der einzelnen Komponenten, sowie auch der gesamten Konstruktion,
begünstigt.
Weiterhin sind für
die Mon- und Demontage der Überdachungskonstruktion,
auch bei größeren Spannweiten,
keinerlei Hilfsmittel oder Werkzeuge von Nöten, d.h. die Realisierung
der Überdachungskonstruktion
in der Verbindung der einzelnen Komponenten miteinander beschränkt sich
lediglich auf Steck- und Schraubverbindungen, die von Hand ohne
Werkzeug realisiert werden. Entsprechend der Merkmale aus Anspruch
Anspruch 6.
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Über Einleiten
von künstlichem
Licht an den Schnittkanten der einzelnen Hohlkammerplatten kann
die Außenfläche der
Hallenkonstruktion zusätzlich
zur inneren künstlichen
Beleuchtung mit heran gezogen werden. Entsprechend der Merkmale
aus Anspruch Anspruch 7.
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Da
die Hallenkonstruktion sich durch das sehr geringe Eigengewicht
in Transport und Mon- und Demontage auszeichnet, liegt hierin aber
unter Windlast das Problem des Windsogs auf der gesamten Oberfläche der Überdachung.
Dem kann durch Einleiten von Flüssigkeit
in die jeweiligen Kammern der Hohlkammerplatte, d.h. durch temporäres Erhöhen des
Eigengewichts, entgegengewirkt werden. Darüber hinaus wird hierdurch auch
das Innenraumklima, gegenüber
der Sonneneinstrahlung, mit z.B. farbiger Flüssigkeit, durch Absorbieren
des Lichtes, reguliert. Entsprechend der Merkmale aus Anspruch Anspruch
8-10.
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Die
Vorrichtung zur Steckverbindung der Hohlkammerplatten besteht aus
doppelkammartigen Verbindungselementen. Diese bestehen aus einem mehrkantigen
Tragprofil, an dessen Seitenflächen Stäbe kammartig
in zwei gegengesetzte Richtungen befestigt sind. Diese Stäbe sind
in ihrer Ouerschnittsgeometrie der Geometrie der Hohlkammern der Hohlkammerplatte
im Querschnitt angepasst. Die Zusammensetzung der Vorrichtung ist
mit den Merkmalen aus Anspruch 12 entsprechend.
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Im übrigen wird
die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Zeichnungen
näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigt:
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1 einen
Ausschnitt einer Hohlkammerplatte mit prinzipiellem Aufbau, mit
der die Gesamtkonstruktion errichtet wird,
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2 eine
perspektivische schematische Darstellung des doppelkammerartigen
Verbindungselementes in Kombination mit zwei anschließenden Hohlkammerplatten
als Ausschnitt,
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3 ein
Verbindungselement mit zwei anschließenden Hohlkammerplatten in
einer Übersicht im
Schnitt längs
zur Kammerichtung der Platten,
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4 die
eingeführten
Stäbe,
mit beispielhaften Geometrievarianten, im Schnitt quer zur Kammerrichtung,
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5 die
bogenförmige Überdachungskonstruktion
mit drei unterspannten Hohlkammerplatten im Bogenverlauf, im Schnitt
längs zur
Kammerrichtung der Hohlkammerplatten.
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1 zeigt
den prinzipiellen Aufbau der Hohlkammerplatte (14), welche
für die
hier beschriebene Konstruktion mit den Materialien PC (Polycarbonat)
oder PMMA (Polymethylmethacrylat) verwendet wird. Die Ausführung der
Hohlkammerplatte (14), bestehend aus einer oberen und unteren
Deckschicht (1), die über
Stege (2) auf Abstand miteinander verbunden sind. Die einzelnen
Hohlkammern (3) der Hohlkammerplatte (14) bilden
sich räumlich über die
Stege (2) und die Deckschichten (1). Durch diese Hohlkammern
(3) wird das Einführen
der Stäbe
der doppelkammartigen Verbindungselemente sowie die thermische Trennung
des Innenraums gegenüber des
Außenraums
gewährleistet.
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2 zeigt
in perspektivischer Darstellung die Verbindung der Hohlkammerplatten
(14), in Kammerrichtung, untereinander. Das Verbindungselement
(15), besteht in diesem Beispiel aus einem mehrkantigen
Tragprofil (4), welches im Stoß der Hohlkammerplatten (14)
quer zur Kammerrichtung befestigt wird. An diesem Tragprofil (4)
sind an dessen Längsseiten
Stäbe (5),
kammartig aufgereiht, befestigt. Diese Stäbe (5) wiederum sind
in die jeweiligen Hohlkammern (3) der Hohlkammerplatten
(14) eingeführt.
Damit sind die Verbindungen der Hohlkammerplatten (14)
untereinander hergestellt. Die jeweiligen Längen bzw. Einstecktiefen der
Stäbe (5)
in die Hohlkammerplatte (14) können, je nach statischen Erfordernissen
in Abhängigkeit
zu der überdeckenden
Fläche,
variieren.
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3 zeigt,
dass zur Erhöhung
des Tragverhaltens der einzelnen Hohlkammerplatten (14)
eine Plattenunterspannung (16) hinzugefügt wird, um die Platten räumlich zu
verformen. Die Plattenunterspannung (16) der einzelnen
Hohlkammerplatten (14) besteht aus einem druckbelasteten
Rahmen (8) aus Hohlprofilen, welcher in der Mitte der einzelnen
Hohlkammerplatten (14) mit einem weiteren mehrkantigen
lastverteilenden Hohlprofil (7) an der Hohlkammerplatte
(14) befestigt ist. Über
die Spannungsintensität
des Unterspannseils (9), welches am Ende der Hohlkammerplatte
(14) an dem Tragprofil (4) befestigt ist, kann
der Biegeradius der Hohlkammerplatte (14) variiert werden.
Somit entsteht eine vorgespannte Bogenform der einzelnen Hohlkammerplatten
(14). In Addition der Hohlkammerplatten (14) werden
diese zu einem, im Querschnitt, gesamten Bogen zusammengesetzt.
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4 zeigt
mögliche
Geometrievarianten der kammartigen Stäbe, die in die jeweiligen Hohlkammern
(3) der Hohlkammerplatte (14) eingeschoben werden.
Diese können
aus runden (5) als auch aus mehrkantigen Profilen (6)
bestehen. Wichtig hierbei ist das maßliche Anpassen der Profile
zum Einführen
in die Hohlkammern (3) der Hohlkammerplatten (14).
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5 zeigt
einen Bogenabschnitt einer Ausführungsmöglichkeit
mit drei aneinander gereihten Hohlkammerplatten (14) mit
Plattenunterspannung (16) und mit in Plattenmitte befestigten
druckbelasteten Rahmen (8), einem lastverteilenden Hohlprofil
(7) und einem Seil (9) zur Aufnahme der Zugspannung, im
Gesamtquerschnitt. Aus statischen Gründen muss eine weitere Unterspannung
(17) an das mehrkantige Tragprofil (4) befestigt
werden. Dieses Unterspannung (17) besteht aus einem druckbelasteten Profilrahmen
(10) und aus einem über
diesen Rahmen geführten
Seil (11), zur Aufnahme der Zugspannung. Das Seil (11)
ist an seinen jeweiligen Enden an dem Hohlprofil (7) befestigt.
Hierdurch tragen die Hohlkammerplatten (14) weiterhin Lasten über Normalkräfte ab,
wobei im Auflager (13) infolge der Lastweiterleitung die
entstehenden Horizontalkräfte über ein
Zugseilsystem (12), zwischen den beiden Auflagern (13)
der Konstruktion, im Boden aufge nommen werden müssen. Die gesamte Konstruktion
ist als Stützbogen
ausgebildet und kann, je nach gefordertem Flächenbedarf, in Addition der
hier dargestellten einzelnen Bogenabschnitte in paralleler Aufreihung angepasst
werden.