DE102007014833A1

DE102007014833A1 - Freitragendes Glasdach als Raumfachwerk

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Publication number: DE102007014833A1
Application number: DE102007014833A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Reich; Thomas Dr.-Ing. Shadow; Jan Dipl.-Ing. Ebert; Bernhard Prof. Dr.-Ing. Weller; Jonas Kleuderlein; Alexander Kapitanov
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2008-06-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein stehendes freitragendes Glasdach in beliebiger Geometrie, ohne die Notwendigkeit des Vorhandenseins tragenden Unterkonstruktion, wobei die Glasscheiben, abhängig vom gewählten statischen System, in der Obergurtebene oder in der Untergurtebene des Raumfachwerkes angeordnet sind. Das Glasdach kann konstruktiv als ebenes Raumfachwerk, bogenförmiges Raumfachwerk, Raumfachwerk in Kuppelform, tonnenförmiges Raumfachwerk oder kreuzförmiges Raumfachwerk ausgebildet werden, wobei die Glasscheiben im Druckgurt des Tragwerkes angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Glasdach ist modular aufgebaut, wodurch ein problemloser Wechsel defekter Glasscheiben im eingebauten Zustand sowie eine einfache und kostengünstige Installation im Freivorbau ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft freitragende Glasdächer als Raumfachwerke beispielsweise als Überdachungen von Gebäuden oder auch Plätzen, wobei als geometrische Formen sowohl ebene, als auch bogenförmige einachsig gekrümmte oder kuppelförmig zweiachsig gekrümmte Geometrien möglich sind. Die Bogenform kann kreisförmig mit gleich bleibendem Radius oder andersartig bogenförmig mit ungleichem Radius sein, beispielsweise die Form einer Parabel oder eines Spitzbogens haben.
Bekannt sind Glasdachkonstruktionen, die so realisiert sind, dass auf einer tragenden Unterkonstruktion (tragendes Gebäudeskelett), die Glasscheiben als Raumabschluss befestigt werden. In der Druckschrift DE 6 82 21 925.7 werden Verkleidungselemente beispielsweise auf einem Raumfachwerk befestigt. Die Verglasungen werden dabei üblicherweise nur senkrecht zu ihrer Scheibenebene (Schneelast, Windlast) belastet. Die Gesamttragfunktion des Daches gewährleistet ausschließlich die Unterkonstruktion (das Gebäudeskelett), die Verglasungen dienen ausschließlich dem Raumabschluss.
Des Weiteren zeigt die Druckschrift DE 196 41 147 C2 ein stehendes bogenförmiges Glasdach, als realisierbare geometrische Ausgestaltung. Dabei werden die Glasscheiben derart gegeneinander gestellt und gegeneinander abgestützt, dass sie sich gegenseitig selbst in einer vorbestimmten Position halten, ohne dass ein sie verbindendes Gebäudeskelett benötigt wird. Die in der Druckschrift DE 196 41 147 C2 beschriebenen stehenden bogenförmigen Glasdächer können nur als Kuppeln oder als einachsig bogenförmige Körper errichtet werden, eine Ausführung von ebenen Dächern oder Freiformgeometrien sind nicht möglich. Durch die spezielle Ausbildung des Glasdaches wird somit die Dachgeometrie beschränkt.
In der WO 93/22520 wird ein räumliches Tragwerk aus Glasscheiben, Seilen, Stäben und Verbindungselementen vorgestellt, wobei die Glasscheiben als Druckscheiben angeordnet sind. Dabei sind Druckstäbe vorgesehen, die von der Ebene der Druckscheiben wegweisend verlaufen, und an ihren Endpunkten mit Zugseilen verspannt sind. Die Druckstäbe können sowohl ein- als auch beidseitig der Ebene der Glasscheiben angeordnet sein. Für den Anwendungsfall eines Glasdaches mit einseitig angeordneten Druckstäben, ergibt sich jedoch das Problem, dass abhebende Kräfte durch Windbelastung oder ähnliches nicht aufgenommen werden können, da die Seile der Untergurtebene nicht auf Druck belastet werden können. Zudem besteht das Risiko, dass die Glasscheiben bei Zugbelastung in aus den Verbindungselementen herausrutschen, was einen Totalausfall der Konstruktion bedeutet. Des Weiteren erscheint ein Wechseln einer einzelnen Glasscheibe sehr schwierig, da beim Öffnen eines Verbindungselementes angrenzende Glasscheiben mit gelöst werden, und somit die Stabilität des gesamten Tragwerkes riskiert wird.
Ein ähnliches System wird in der Offenlegungsschrift DE 196 51 444 A1 vorgestellt. Das Bauteil aus einem Fachwerkträgersystem hat ein mittig angeordnetes Glaselement, und mit dem Glaselement verbundene Zugelemente, welche das Glaselement so unter Druck setzen, dass das Fachwerksträgersystem gegen Lastfälle stabil ist. Bei dieser Lösung sind sich die Glaselemente immer mittig angeordnet, also beidseitig durch Zugelemente verstaut. Dadurch wird die gestalterische Freiheit für eine Glasfassade bzw. -dach stark eingeschränkt, da die außen liegenden Zugelemente den ästhetischen Eindruck einer Glasfassade bzw. eines Glasdaches negativ beeinflussen. Die außen liegenden Zugelemente sind zudem durch die Witterung und Regen einer erhöhten Korrosionsgefahr ausgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein frei tragendes Glasdach in beliebiger Geometrie, welches im eingebauten Zustand ohne tragende Unterkonstruktion bzw. tragendes Gebäudegerüst auskommt, derart auszubilden, dass es Lastwechseln aufgrund von Windbelastung problemlos standhält und ein Wechseln einzelner Glaselemente einfach möglich ist.
Durch die Erfindung werden die Glasscheiben im Druckgurt eines Raumfachwerkes angeordnet, dass sie die sich sonst dort befindenden Stäbe ersetzen und über Haltevorrichtungen so mit den Stäben des Raumfachwerkes verbunden, dass ein steifes selbsttragendes Dach gebildet wird, ohne dass ein Gebäudeskelett als Auflager für die Glasscheiben des Daches benötigt wird. Die Glasscheiben sind damit sowohl Raumabschluss, als auch Teil der Gesamttragkonstruktion. Gegenüber der Lösung in der Druckschrift DE 6 82 21 925.7 können die in Scheibenebene verlaufenden druckbelasteten Stäbe des Ober- bzw. Untergurtes entfallen, sodass alleinig die Glasscheiben als Ober- bzw. Untergurt dienen. Eine freie Geometrie der Dachfläche ist mit der Erfindung herstellbar.
Zudem ist das erfindungsgemäße Glasdach modular aufgebaut, so dass ein Wechsel einer Glasscheibe die Stabilität der Gesamtkonstruktion nicht negativ beeinflusst. Der modulare Aufbau ermöglicht weiterhin eine kostengünstige Installation des erfindungsgemäßen Glasdaches im Freivorbau. Vorteilhaft können hierbei die einzelnen Module am Boden vormontiert werden, wodurch der Aufbau aufwändiger Gerüste vermieden werden kann. Alternativ besteht die Möglichkeit das gesamte Glasdach oder Teile davon am Boden vorzumontieren und anschließend mittels geeigneter Hebeeinrichtungen an den Einbauort zu transportieren.
Bei dem modularen Aufbau besteht ein Modul aus einer Glasscheibe, welche an jeder ihrer Ecken durch Haltevorrichtungen fixiert wird. Beim Zusammenbau werden die aneinandergrenzenden Haltevorrichtungen kraftschlüssig miteinander verbunden.
Das erfindungsgemäße Glasdach kann auch als Fassade bzw. Fassadenbauteil oder als Brückentragwerk verwendet werden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 Schematische Darstellung eines ebenen Glasdaches als Aufsicht, Seitenansichten und 3D-Ansicht als Ausschnitt,
2 Schematische Darstellung eines bogenförmig gekrümmten Glasdaches als Aufsicht, Seitenansichten und 3D-Ansicht als Ausschnitt,
3 Schematische Darstellung eines kuppelförmigen Glasdaches als Aufsicht, Seitenansichten und 3D-Ansicht in Form eines Rotationsparaboloids als Ausschnitt,
4 Schematische Darstellung eines kuppelförmigen Glasdaches als Aufsicht, Seitenansichten und 3D-Ansicht in Form einer Translationsnetzschale als Ausschnitt,
5 Schematische Darstellung von sechs Modulen eines ebenen Tragwerkes in der Ausführung mit Zugbändern in den Fugen,
6 Schematische Darstellung von sechs Modulen eines ebenen Tragwerkes in der Ausführung ohne Zuganker in den Fugen,
7 Darstellung eines Knotens mit 4 Haltevorrichtungen in der Ausführung ohne Zuganker als Explosionszeichnung,
8 Darstellung eines Knotens mit 4 Haltevorrichtungen in der Ausführung mit Zuganker als Explosionszeichnung,
9 Darstellung einer Haltevorrichtungen in der Ausführung ohne Zuganker als Explosionszeichnung,
10 Darstellung einer Haltevorrichtungen in der Ausführung mit Zuganker als Explosionszeichnung,
11 Darstellung eines Knotens mit 4 Haltevorrichtungen in der Ausführung ohne Zuganker mit Abdichtung.
12 Schematische Darstellung eines ebenen Glasdaches (Raumfachwerk mit vertikalen Pfosten – als räumlicher Vierendeelträger) als Aufsicht, Seitenansichten und 3D-Ansicht als Ausschnitt,
13 Schematische Darstellung einer Ausführung als ebenes Glasdach als 3D-Ansicht,
14 Darstellung einer Haltevorrichtung in der Ausführung mit von oben geschraubtem Deckel und Zuganker als Explosionszeichnung
15 Darstellung eines Knotens mit Haltevorrichtungen in der Ausführung mit von oben geschraubtem Deckel und Zuganker
16 Darstellung eines Moduls
17 Darstellung einer Haltevorrichtung mit Isolierglas
1 zeigt ein ebenes Dach, welches punktförmig auf Auflagern 1 aufgelagert ist. Es können sowohl Untergurtknoten 2 als auch Obergurtknoten 3 aufgelagert werden. Die Auflager 1 können u.a. Träger, Fundamente, Mauern oder Decken sein. Das ebene Dach kann die Form eines Vieleckes haben und in jeder Neigung einbaut werden, oder aus zusammengesetzten ebenen Teildächern bestehen. Auf die Auflager 1 ist die Tragkonstruktion, bestehend aus den Glasscheiben 4, mit daran im Eckbereich befestigten Haltevorrichtungen 5 (11), den an den Haltevorrichtungen 5 befestigten Spreizen 6, sich im Schnittpunkt der Spreizen 6 und/oder den Untergurtstäben 7 befindlichen Stabknoten 8 aufgelagert. Die Form der Spreizen ist variabel, vielfältige Polyeder sind möglich. Im Beispiel bilden die vier Spreizen 6 an den Ecken der Glasscheibe 9 die Form eines Halb-Oktaeders. Die Glasscheiben 4 können sich in der Obergurtebenen 10 oder der Untergurtebene 11 befinden, abhängig vom statischen System. Ein Gebäudeskelett, in welches die Scheiben eingesetzt werden, ist nicht erforderlich.
2 zeigt ein stehendes bogenförmiges Glasdach.
3 und 4 zeigen Glasdächer in Kuppelform. Es steht mit den Knotenpunkten auf Auflagern 1. Diese Auflager 1 können die Form eines Trägers, eines in der Erde stehenden Fundamentes, eines oberen Mauerrandes oder einer Decke haben. Das Glasdach kann entsprechend den 2, 3 und 4 die Form einer Kuppel haben, jedoch sind auch kanalartig längliche Konstruktionen oder kreuzförmige Dachformen über sich kreuzenden Gebäudeteilen möglich. Ein Gebäudeskelett, in welches die Scheiben eingesetzt werden, ist nicht erforderlich.
Die Glasscheiben 2 haben in den Beispielen die Form eines Quadrates (1, 2, 5, 6) oder Viereckes (3 und 4), können aber jedes beliebige Vieleck sein. Neben einer ebenen Form können sie auch gebogen sein. Die Glasscheiben 4 sind derart angeordnet, dass eine Ecke 9 jeder Glasscheibe jeweils anderen Ecken 9 von benachbarten anderen Glasscheiben 4 sternförmig gegenüberliegt, wie die 1 bis 8 zeigen. An jeder der benachbarten Ecken 9 befindet sich eine Haltevorrichtung 5. Die Haltevorrichtungen 5 der gegenüberliegenden Ecken 9 werden über Verbindungsmittel 12 verbunden und bilden einen gemeinsamen Knotenpunkt. Durch die Haltevorrichtungen 5 werden die Ecken der Glasscheiben 9 auf Abstand voneinander in vorbestimmter Position oder Positionsbereichen gehalten. Die zwischen den Ecken 9 der Glasscheibe 4 liegenden Bereiche der Glasscheibenränder 13 werden bei der bevorzugten Ausführungsform nicht durch Haltevorrichtungen 5 gegenseitig gehalten. Neben den innerhalb des Glasdaches zu Knoten verbundenen Haltevorrichtungen 5 werden am Rand des Glasdaches weniger Haltevorrichtungen 5 miteinander verbunden. Die Haltevorrichtungen 5 am Dachrand 15 und der Dachecke 16 werden über Verbindungsmittel 12 mit dem jeweiligen Auflager 1 verbunden. Eine Verbindung von Knoten im Inneren des Glasdaches mit Auflagern ist auch möglich.
Im Bedarfsfalle sind die einander gegenüberliegenden Ränder 13 von benachbarten Glasscheiben 4 durch Dichtungsmittel 14 abgedichtet. Abdeckkappen 17 dichten das Glasdach im Bedarfsfall im Bereich der Haltevorrichtungen 5 ab. Die Haltevorrichtungen 5 verbinden die einander benachbarten Ecken 9 der Glasscheiben 4 relativ starr miteinander. In der bevorzugten Ausführungsform bilden eine Glasscheibe 4 mit den vier Haltevorrichtungen 5 an den Ecken 9 der Glasscheibe 4 mit an den Haltevorrichtungen 5 angeschlossenen Spreizen 6 ein Modul 18 (6).
Gemäß 9 und 10 besteht jede Haltevorrichtung 5 aus einem Sockel 19 und einem Deckel 20 die über Verbindungsmittel 12 miteinander verbunden werden. In den Ecken 9 der Glasscheibe 4 befinden sich zwischen der Glasscheibe 4 und dem Sockel 19 bzw. Deckel 20 horizontale Ausgleichsschichten 21 bzw. vertikale Ausgleichsschichten 22. Diese Ausgleichsschichten 21, 22 bestehen aus nicht oder nur wenig kompressiblem Material, so dass sie durch die Dachlasten nicht oder nur wenig kompressibel sind. Über die Verbindungsmittel 12 werden die Haltevorrichtungen 5 von einander gegenüberliegenden Ecken 9 so gekoppelt, dass die Ecken 9 der Glasscheibe 4 in einer vorbestimmten Querposition oder in einem vorbestimmten Querpositionsbereich relativ zueinander halten. Die Ausgleichsschichten 21, 22 in den Haltevorrichtungen 5 gewährleisten eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Ecken 9 der Glasscheiben 4 und sorgen dafür, die Biegespannungen in den Glasscheiben 4 zu reduzieren oder zu vermeiden. Die Glasscheiben 4 haben vorzugsweise keinen Scheibenrahmen.
Gemäß der in 1-6 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Glasscheiben 4 Verbundsicherheitsglasscheiben aus mehreren Einzelscheiben. Genauso ist der Einsatz von Isolierglasscheiben oder Einfachglasscheiben möglich.
Gemäß 9 und 10 werden an den Ecken der Glasscheiben 9 die Haltevorrichtungen 5 so befestigt, dass auf den Sockel 19 der Haltevorrichtung 4 die Glasscheibe über eine vertikale Ausgleichsschicht 22 aufgelegt wird und über eine weitere vertikale Ausgleichsschicht 22 mit dem Deckel 20 geklemmt wird. Eine horizontale Ausgleichsschicht 21 gewährleistet die kraftschlüssige Verbindung der Glasscheibe 4 mit der Haltevorrichtung 5. Deckel 20 und Sockel 19 werden mit Verbindungsmitteln 12 kraftschlüssig verbunden. Über weitere Verbindungsmittel 12 werden die Haltevorrichtungen 5 gegenüberliegender Ecken der Glasscheiben 9 miteinander verbunden.
Auf das Glasdach können ungleichmäßige Belastungen einwirken, beispielsweise durch Wind, Wasser, Schnee und Personenlasten. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Glasdaches, ohne dass unzulässige Biegespannungen in den Glasscheiben 4 entstehen, sind gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Zugankern 23 vorgesehen, die in den Fugen zwischen den Glasscheiben 4 angeordnet sind und parallel zu den Rändern der Glasscheibe 13 verlaufen und durch Verbindungsmittel 12 an den Haltevorrichtungen 5 befestigt werden.
Wenn entsprechend der 1, 2, 3, 4, 5, 6 je vier Glasscheiben 4 mit ihren vier einander gegenüberliegenden Ecken 9 einen sternförmigen Knotenpunkt mit jeweils vier verbundenen Haltevorrichtungen 5 bilden, dann sind an diesem Knotenpunkt vier Zuganker 23 angeschlossen. Zum Spannen der Zuganker 23 können gesonderte Spannmittel verwendet werden, oder die Zuganker werden durch die Klemmung mit Hilfe der Verbindungsmittel 12 zwischen den Haltevorrichtungen 5 gespannt. Ebenso ist eine Spannung über die horizontale Ausgleichsschicht 21 möglich. Dabei werden bei der Montage der einzelnen Module 18 die Zuganker 23 im gelockerten Zustand gelassen, die Glasscheibe 4 eingebaut und über Spannmittel oder horizontale Ausgleichsschicht 21 die Zuganker 23 gespannt. Die Haltevorrichtungen 5 übertragen die Zugspannungen der Zuganker 23 auf die Glasscheiben 4 in welchen sie durch entsprechende Druckspannungen in der Glasscheibenebene kompensiert werden.
Die Zuganker 23 müssen nicht in den Fugen zwischen den Glasscheiben 4 angeordnet sein, sie können auch oberhalb oder unterhalb der Fugen verlaufen. In diesen Fällen werden die Haltevorrichtungen 5 entsprechend für die Befestigung der oberhalb oder unterhalb der Fugen verlaufenden Zuganker 23 ausgebildet.
Alternativ kann auf Zuganker 23 verzichtet werden, wenn die Glasscheiben 4 über Bohrungen 24 in der Ecke der Glasscheibe 9 verfügen und über in den Bohrungen 24 verlaufende Verbindungsmittel 25, 26 mit den Haltevorrichtungen 5 verbunden sind. In der Bohrung 24 werden Ausgleichsmaterialien 27, 28 angeordnet, die zwischen Verbindungsmittel 25 und Glasscheibe 4 angeordnet sind und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Haltevorrichtung 5 und Glasscheibe 4 gewährleisten.
1, 2, 3, 4 zeigen ebene, einachsig gekrümmte und zweiachsig gekrümmte Glasdächer, die Glasscheiben sind darin eben und viereckig. Stattdessen können die Glasscheiben auch gekrümmt, dreieckig oder vieleckig ausgebildet werden.
Wesentlich ist, dass die Glasscheiben sich in Verbindung mit den Spreizen gegenseitig selbst halten, ohne dass eine die Glasscheiben 4 tragende Skelettkonstruktion vorhanden ist.
Die Verbindungsmittel 12 dienen der Verbindung der gegenüberliegenden Haltevorrichtungen 5 an den gegenüberliegenden Ecke der Glasscheibe 9 als auch der Verbindung der Zuganker 23 mit den Haltevorrichtungen und der Verbindung der Haltevorrichtungen 5 an die Auflager 1 des Glasdaches.
Die Zuganker 23 können flexible Seile, insbesondere Drahtseile, oder Stangen sein, vorzugsweise aus Metall.
Da die Verbindung der Glasscheibe 4 an den Ecken der Glasscheibe 9 mit den Haltevorrichtungen 5 über wenig kompressible horizontale und vertikale Ausgleichsschichten 21, 22 erfolgt, kann die Lagerung der Glasscheibe 4 in der Haltevorrichtung 5 als gelenkig definiert werden. Die gegenüberliegenden Haltevorrichtungen 5 sind dagegen an den Knotenpunkten biegesteif miteinander verbunden.
Das Glasdach besteht aus vielen miteinander an den Haltevorrichtungen 5 verbundenen Modulen 18. Jedes Modul 18 besteht aus einer Glasscheibe 4 in Form eines Vieleckes, den an jeder Ecke der Glasscheibe 9 befestigten Haltevorrichtung 5 mit Spreizenanschluß 29 und den daran befestigten Spreizen 6, die die verbindenden Elemente zwischen Obergurtebene 10 und Untergurtebene 11 des Raumfachwerkes bilden.
Neben der beschriebenen Befestigung von Sockel 19 und Deckel 20 über Verbindungselemente 12 sind auch anderweitig geklemmte Verbindungen möglich. Weiterhin können Haltevorrichtungen an die Ecken der Glasscheibe geklebt oder geklemmt werden.
12 zeigt eine Variation des ebenen Daches nach 1. Die Variation besteht darin, dass in 12 auf Spreizen 6 verzichtet wird und stattdessen vertikale Pfosten 30 ohne weitere diagonale Stäbe eingebaut werden. Das Glasdach erfährt seine Stabilität durch eine biegesteife Verbindung der vertikalen Pfosten 30 mit den an die Pfosten 30 anschließenden Untergurtstäben 7. Diese Variation kann nicht nur für ebene sondern auch für bogenförmig einachsig gekrümmte oder kuppelförmig zweiachsig gekrümmte Geometrien verwendet werden.
In 12 besteht das Glasdach aus vielen miteinander an den Haltevorrichtungen 5 verbundenen Modulen 31. Jedes Modul 31 besteht aus einer Glasscheibe 4 in Form eines Vieleckes, den an jeder Ecke der Glasscheibe 9 befestigten Haltevorrichtung 5 Pfosten 30, die die verbindenden Elemente zwischen Obergurtebene 10 und Untergurtebene 11 des Raumfachwerkes bilden sowie den biegesteif an den Pfosten 30 befestigten Untergurtstäben 7.
Die Verbindung der Module 31 untereinander erfolgt über Verbindungsmittel 32 direkt an den Pfosten.
14 zeigt als Explosionszeichnung eine alternative Ausführungsform einer Haltevorrichtung. Auch diese Haltevorrichtung besteht aus einem Sockel 19 und einem Deckel 20. Die Glasscheibe wird auf einer Glasscheibenauflage 33 aufgelegt und an ihren Stirnseiten im Bereich des Sockels 19 durch diesen begrenzt. Durch horizontale bzw. vertikale Ausgleichsschichten 21 bzw. 22 zwischen Glasscheibe und Sockel 19 bzw. Deckel 20 wird deren Kontakt und eine damit einhergehende punktuelle Belastung der Glasscheibe vermieden. Die Glasscheibenauflage 33 und die vertikalen Ausgleichsschichten 22 sind dabei so dimensioniert, dass die Ecke der Glasscheibe frei bleibt und nicht eingespannt ist. Unterhalb der Glasscheibenauflage 33 befinden sich Verbindungsmittel 12, mittels welcher die Haltevorrichtungen zu einem Knoten verbunden werden. Der Deckel 20 wird mittels Verbindungsmitteln 34 mit dem Sockel 19 verbunden. Unterhalb der Glasscheibenauflage 33 sind zwischen dieser und dem Sockel 19 je Haltevorrichtung zwei Laschen 23a zur Aufnahme der Zuganker 23 angeordnet. Die Aufnahme des Zugankers 23a kann, hier nicht gezeigte, Mittel zur Einstellung der Zugkraft des Zugankers 23 aufweisen. Weiterhin ist am Sockel 19 der Haltevorrichtung mittig ein Spreizenanschluss 29 befestigt.
Die zuvor beschriebene Haltevorrichtung bietet mehrere Vorteile. So besteht die Möglichkeit, Glasscheiben zu wechseln, ohne die Knoten zu öffnen. Zudem erfolgt die Klemmung der Glasscheibe auf einer größeren Fläche und auf Bohrungen in der Glasscheibe, welche eine Rissgefahr bedeuten, kann verzichtet werden. Durch die freibleibenden Ecken der Glasscheiben werden diese außerdem sicherer aufgenommen.
15 zeigt einen Knoten bestehend aus vier Haltevorrichtungen mit von oben geschraubten Deckeln entsprechend 14. Die einzelnen Haltevorrichtungen sind durch Verbindungsmittel 12 untereinander verbunden.
16 zeigt ein Modul 18 bestehend aus einer Glasscheibe 4, vier Haltevorrichtungen 5 (entsprechend Bild 14), vier Zugankern 23 und vier Spreizenanschlüssen 29, welche ausgehend von den Haltevorrichtungen 5 an den Ecken der Glasscheibe 4 sich im Untergurtknoten 2 treffen.
Aus Modulen 18 entsprechend 16 wird ein Glasdach gefertigt. Dabei bestehen die Scheiben 4 aus teilvorgespanntem Verbundglas mit einer Dicke von 2 × 10 mm, bei einer Größe von 1,3 m × 1,3 m. Die Haltevorrichtungen 5 bestehen aus S235 und weisen eine Blechdicke von 10 mm auf. Die vertikalen Ausgleichsschichten 22 sind ein 5 mm dickes Elastomer, die horizontalen 21 bestehen aus Polyoxymethylen (POM) bei einer Dicke von 3 mm. Die Zuganker 23 sind ein Gewindestab der Festigkeitsklasse 10.9 (nach DIN 976-1) mit einem Durchmesser von 8 mm. Die Spreizen 6 (siehe 5) sind ein Stahlrohr aus S235 mit einem Durchmesser von 323 mm. Der Untergurtknoten 2 ist ein Drehteil, ebenfalls aus S235 gefertigt. Die Untergurtstäbe 7 (siehe 5) sind ein Rundstab mit einem Durchmesser von 27 mm aus S235. Die Höhe eines Moduls beträgt ca. 0,9 m.
Die Montage des Glasdaches ist über mehrere Wege möglich. Zum einen werden die einzelnen Module 18 Stück für Stück im Zuge des Freivorbaus auf der Unterkonstruktion montiert. Es wird von einer Dachecke ausgegangen und das erste Modul (Eckmodul) montiert. Das Modul in der Ecke wird an drei Ecken aufgelagert und ist aufgrund seiner Drillsteifigkeit stabil. Das nächste Modul wird an das bereits montierte angeschlossen, es hat zwei Auflager auf der Unterkonstruktion sowie ein Auflager am bereits montierten ersten Modul. Der beschriebene Weg wird mit weiteren Modulen so fortgeführt. Nach einer Anzahl im Freivorbau montierter Module ist eine temporäre Abstützung (z.B. Gerüstturm oder Stahlstütze) sinnvoll, um die Verformungen gering zu halten. Der Einbau der Zugstäbe 7 im Untergurt erfolgt nach der Montage des gesamten Daches oder auch von Teilen davon. Über die Zugstäbe 7 wird die Höhenjustierung und Nivellierung des Daches durchgeführt.
Eine weitere Montageform ist die vollständige oder teilweise Vormontage des Daches (inklusive Zugstäbe des Untergurtes) auf dem Boden. Hierbei kann die Verwendung von Lehren sinnvoll sein, ist aber nicht zwingend erforderlich. Der montierte Bereich des Daches wird über Traversen und Hebewerkzeuge auf das Dach gehoben und dort auf der Unterkonstruktion befestigt.
Beide Montageprinzipien haben gemeinsam, dass kein kostenintensives Lehrgerüst zur Montage benötigt wird. Mit einem Minimum an Hebetechnik und Gerüsttechnik kann die Montage durchgeführt werden. Neben der Kostenersparnis durch das fehlende Lehrgerüst wird der zeitintensive Auf- und Abbau des raumfüllenden Lehrgerüstes erspart.
Für den Austausch von gebrochen Scheiben oder anderer Einzelbauteilen gibt es zwei Möglichkeiten, den Austausch des gesamten Moduls bzw. den Austausch einer einzelnen Scheibe oder einzelner Stäbe. Beide Prinzipien haben den Vorteil, dass der Ausbau eines oder mehrer Module bzw. Glasscheiben 4 oder Stäbe 6, 7, 23 für gewöhnlich zu keiner Beeinträchtigung der Tragwirkung des Daches führt. Dies wird durch die hohe statische Unbestimmtheit des Tragwerkes gewährleistet. Der Ausbau von Modulen 18 oder einzelnen Glasscheiben 4 oder Stäben 6, 7, 23 kann ohne die Einrüstung des Daches erfolgen. Durch den Aufbau der Haltevorrichtungen 5 (Beschläge) können die einzelnen Glasscheiben 4 von oben heraus entfernt werden, einzelne Stäbe 6, 7, 23 müssen mit Hilfe einer Hubbühne von unten ausgebaut werden. Sollte der Wechsel eines kompletten Moduls 18 notwendig sein, wird dieses ebenfalls von unten entfernt bzw. eingesetzt. Dafür ist wiederum eine Hubbühne o.ä. nötig. Die Wartung und Instandsetzung kann ebenfalls kostengünstig und mit geringem technischem Aufwand mittels einer Hubbühne realisiert werden.
In 17 verdeutlicht die Möglichkeit der Verwendung von Isolierglas 36 für das erfindungsgemäße Glasdach. Eine mit Gas gefüllte Isolierkammer 37 erstreckt sich über die gesamte Glasfläche mit Ausnahme im Bereich der Haltevorrichtung 5, da das Isolierglas 36 den Belastungen durch die Einspannung innerhalb der Haltevorrichtung 5 schlechter standhält. Vorteilhaft bilden so Haltevorrichtung 5 und Isolierglas 6 annähernd eine eben Fläche.

1: Auflager
2: Untergurtknoten
3: Obergurtknoten
4: Glasscheibe
5: Haltevorrichtung (Beschlag)
6: Spreize (Diagonal- bzw. Vertikalstab)
7: Untergurtstab
8: Stabknoten
9: Ecke der Glasscheibe
10: Obergurtebene
11: Untergurtebene
12: Verbindungsmittel
13: Rand der Glasscheibe
14: Dichtungsmittel
15: Haltevorrichtungen am Dachrand
16: Haltevorrichtungen an der Dachecke
17: Abdeckkappe
18: Modul
19: Sockel
20: Deckel
21: Horizontal Ausgleichsschicht
22: Vertikale Ausgleichsschicht
23: Zuganker
24: Bohrung in Glasscheibe
25: Verbindungsmittel
26: Fixierung Verbindungsmittel
27: Ausgleichsmaterialien
28: Ausgleichsmaterialien
29: Spreizenanschluß
30: Pfosten
31: Modul mit Pfosten
32: Verbindungsmittel
33: Glasscheibenauflage
34: Verbindungsmittel Deckel
36: Isolierglas
37: Mit Gas gefüllte Isolierkammer

Claims

Stehendes freitragendes Glasdach, ausgebildet als Raumfachwerk ohne die Notwendigkeit des Vorhandenseins eines Gebäudeskeletts für die Aufnahme von randseitig nebeneinander oder übereinander angeordneten Glasscheiben (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Glasdach modular aufgebaut ist und sich die Glasscheiben (4) wenigstens mit ihren Eckbereichen in Haltevorrichtungen (5) befinden, und dass Spreizen (6) mit den Haltevorrichtungen (5) und Stabknoten (8) verbunden sind, wobei jeweils ein Stabknoten (8) korrespondierend und beabstandet zur Oberfläche jeder der Glasscheiben (4) angeordnet ist, oder dass Pfosten (30) mit den Haltevorrichtungen verbunden sind, und dass die Stabknoten (8) oder die Pfosten (30) über Stäbe miteinander verbunden sind, so dass die Stäbe und die Glasscheiben (4) jeweils eine Ebene sind und die Ebenen beabstandet zueinander angeordnet sind.
Glasdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheiben (4) bevorzugt aus Verbundsicherheitsglas-scheiben aus mehreren Einzelglasscheiben, aus Isolierglasscheiben oder Einzelglasscheiben bestehen.
Glasdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ort der in einer Fläche aneinander gefügten Ecken (9) der Glasscheiben (4) die Haltevorrichtung (5) angebracht ist, die über Verbindungsmittel (12) einen gemeinsamen Knotenpunkt bilden, wobei die Ecken (9) der Glasscheiben (4) durch die Haltevorrichtungen (5) auf Abstand voneinander in vorbestimmter Position oder in Positionsbereichen gehalten werden.
Glasdach nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheiben (4) so angeordnet sind, dass sich die Ecken (9) der Glasscheiben (4) hinsichtlich der Ecken (9) von anderen benachbarten Glasscheiben (4) in sternförmiger Anordnung zueinander befinden, wobei die Haltevorrichtungen (5) aneinander stoßender Ecken (9) im Sternzentrum angeordnet sind.
Glasdach nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Haltevorrichtung (5) aus einem Sockel (19) und einem Deckel (20) besteht, die über Verbindungsmittel (12, 34) miteinander verbunden sind, wobei sich in den Ecken (9) der Glasscheibe (4) zwischen der Glasscheibe (4) und dem Sockel (19) bzw. Deckel (20) horizontale Ausgleichsschichten (21) bzw. vertikale Ausgleichsschichten (22) befinden, die aus wenig kompressiblen Material bestehen, so dass sie durch die Dachlasten nur wenig komprimiert werden aber eine gelenkige Lagerung der Glasscheibe (4) gewährleisten.
Glasdach nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Befestigung von Sockel (19) und Deckel (20) mittels Verbindungsmittel (12, 34), durch geklemmte Verbindungen oder an die Ecken (9) der Glasscheibe (4) geklebte Verbindungsmittel angepasster konstruktiver Ausbildung, miteinander befestigt sind.
Glasdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüber liegenden Ränder (13) von benachbarten Glasscheiben (4) durch Dichtungsmittel (14) abgedichtet sind, wobei Abdeckkappen (17) den Bereich der Haltevorrichtungen (5) hinreichend abdichten.
Glasdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasdach aus miteinander an den Haltevorrichtungen (5) verbundenen Modulen (18) besteht, wobei jedes Modul (18) aus einer Glasscheibe in Form eines ebenen oder gekrümmten Vielecks, den an jeder Ecke (9) der Glasscheibe (4) befestigten Haltevorrichtungen (5) mit Spreizenanschluß (29) und den daran befestigten Spreizen (6) besteht, wobei die Spreizen (6) die verbindenden Elemente zwischen Obergurtebene (10) und Untergurtebene (11) des Raumfachwerkes bilden.
Glasdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Haltevorrichtungen (5) am Dachrand und/oder an der Dachecke über Verbindungsmittel mit dem jeweiligen Auflager (1) verbunden sind.
Glasdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Knotenpunkte im Inneren des Glasdaches mit Auflagern (1) verbunden sind.
Glasdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasdach konstruktiv als ebenes Raumfachwerk, bogenförmiges Raumfachwerk, Raumfachwerk in Kuppelform, tonnenförmiges Raumfachwerk oder kreuzförmiges Raumfachwerk ausgebildet sind.
Glasdach nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Steifigkeit des Glasdaches, zur Sicherstellung einer stets kraftschlüssigen Verbindung zwischen Glasscheibe (4) und Haltevorrichtung (5) und zur Vermeidung von unzulässigen Biegespannungen in den Glasscheiben (4) eine Vielzahl von Zugankern (23) vorgesehen sind, die in den Fugen zwischen den benachbarten Glasscheiben (4) angeordnet sind und parallel zu den Rändern (13) der Glasscheibe verlaufen und durch Verbindungsmittel (12) an den Haltevorrichtungen (5) befestigt werden, wobei die Zuganker (23) nicht in den Fugen zwischen den Glasscheiben (4) angeordnet sein müssen, sondern die Zuganker (23) bei entsprechender konstruktiver Ausbildung auch oberhalb oder unterhalb der Fugen verlaufen können, wobei die Zuganker (23) flexible Seile, insbesondere Drahtseile, oder Stangen sein können und dabei vorzugsweise aus Metall bestehen.
Glasdach nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheiben (4) über Bohrungen (24) in der Ecke (9) der Glasscheibe (4) verfügen und über in den Bohrungen (24) verlaufende Verbindungsmittel (25, 26) mit den Haltevorrichtungen (5) verbunden sind, wobei in der Bohrung (24) verlaufende Verbindungsmittel (25,26) mit den Haltevorrichtungen (5) verbunden sind, wobei in der Bohrung (24) Ausgleichsmaterialien (27, 28) angeordnet sind, die zwischen Verbindungsmittel (25) und Glasscheibe (4) eingefügt sind und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Haltevorrichtung (5) und Glasscheibe (4) gewährleisten.
Glasdach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (19) der Haltevorrichtung (5) einen Winkel mit einer Glasscheibenauflage (33) ist, wobei die Schenkel durch die Glasscheibenauflage (33) miteinander verbunden sind, und dass sich die Glasscheibe (4) zwischen der Glasscheibenauflage (33) und dem Deckel (20) befindet, wobei der Deckel (20) lös- oder unlösbar mit dem Sockel (20) verbunden ist und dass die aneinander angrenzenden Schenkel benachbarter Sockel (19) miteinander verbunden sind.
Verwendung des als Raumfachwerk ausgebildeten Tragwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als Fassade oder als Fassadenbauteil oder als Brückentragwerk.