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Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines Bauwerks aus aushärtbarem Baumaterial. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen aufblasbaren Körper, der für das Verfahren bestimmt ist, eine Vorrichtung für das Auftragen eines aushärtbaren Baumaterials und ein Bauwerk aus aushärtbarem Baumaterial, das gemäß dem Verfahren hergestellt wurde.
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Ein Verfahren für die Herstellung eines Bauwerks aus aushärtbarem Baumaterial ist beispielsweise aus
WO 2007/061299 desselben Antragstellers bekannt.
WO 2007/061299 wird hier als Referenz aufgenommen und beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Bauwerks mithilfe eines aufblasbaren Körpers. Ein wichtiger Vorteil, der damit realisiert werden kann, ist, dass gekrümmte Bauflächen damit zielgerichtet und wirkungsvoll hergestellt werden können. Ein Nachteil ist, dass die konstruktive Freiheit und der Umfang des in dieser Weise hergestellten Bauwerks eingeschränkt sind. Alle nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können einzeln oder in Kombination mit den in
WO 2007/061299 beschriebenen Techniken ausgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Erstellung eines Verfahrens für die Herstellung eines Bauwerks aus aushärtbarem Baumaterial sowie den dazugehörigen Mitteln, womit eine größere konstruktive Freiheit und ein größerer Umfang der herzustellenden Bauwerke ermöglicht werden kann.
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Die Erfindung umfasst dazu ein Verfahren für die Herstellung eines Bauwerks aus aushärtbarem Baumaterial, das aus den Verarbeitungsschritten des Anbringens und Ausrichtens eines aufblasbaren Körpers auf mindestens zwei Rahmenteilen derart, dass damit eine vorher entworfene Form entsteht, des Aufblasens des aufblasbaren Körpers, des Auftragens von aushärtbarem Baumaterial auf mindestens einen Teil des aufgeblasenen aufblasbaren Körpers und des Aushärtens des auf dem aufgeblasenen aufblasbaren Körper aufgetragenen Baumaterials besteht, wobei der aufblasbare Körper mindestens über einen Teil seiner Länge mithilfe eines Rahmenteils in einem Abstand zum Boden positioniert wird.
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Der aufblasbare Körper kann also mithilfe eines Rahmenteils in einem Abstand zum Boden gehalten werden. Dadurch kann beispielsweise das Volumen des aufblasbaren Körpers bei der Herstellung von Bauwerken, die in einem relativ großen Abstand vom Boden befindliche gekrümmte Flächen enthalten, eingeschränkt werden. Die Gesamthöhe einer derart herzustellenden, in großem Abstand vom Boden befindlichen gekrümmten Baufläche muss jetzt also nicht mehr nur durch den aufblasbaren Körper überbrückt werden. Des Weiteren vergrößert die Anwesenheit des Rahmenteils die Beherrschbarkeit der Position des aufblasbaren Körpers, da er durch das Rahmenteil an Ort und Stelle gehalten wird. Das Rahmenteil kann beispielsweise verfahrbar ausgeführt werden, damit der aufblasbare Körper, wenn er nicht für die Herstellung eines Bauwerks verwendet wird, einfach umgestellt werden kann. Die Spannseile können beispielsweise Kabel, Bänder, Ketten oder Kombinationen davon sein, eventuell in Kombination mit steifen Elementen. Das aushärtbare Baumaterial kann beispielsweise Beton, ein Komposit, ein Harz oder ein anderes aushärtbares Baumaterial sein.
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Mindestens ein Teil der Verankerungselemente am Rahmenteil ist für die direkte Verankerung des aufblasbaren Körpers am Rahmenteil vorgesehen. Der aufblasbare Körper kann so einfach in der Nähe des Rahmenteils positioniert werden und die Verankerung der Spannseile ist relativ einfach.
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Nach der zumindest teilweisen Aushärtung des aushärtbaren Baumaterials kann der aufblasbare Körper entfernt werden, nachdem der aufblasbare Körper in einen zumindest teilweise entleerten Zustand (Zustand, in dem der einseitige Überdruck auf den aufblasbaren Körper abgenommen hat) versetzt wurde – und das zumindest teilweise ausgehärtete Baumaterial bleibt in der hergestellten Form. Ist das aushärtbare Baumaterial ausgehärtet, bildet es eine selbsttragende Konstruktion und die Unterstützung mithilfe eines Rahmenteils und aufblasbaren Körpers ist nicht mehr notwendig. Dabei wird angemerkt, dass in das aushärtbare Baumaterial auch Versteifungselemente integriert werden können, wie beispielsweise Rippen oder Kabel, um so ein (noch besser) selbsttragendes Bauwerk bilden zu können.
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Mehrere Rahmenteile können miteinander verbunden werden und zwischen den miteinander verbundenen Rahmenteilen können stabilisierende Elemente angebracht werden, sodass die Zugkräfte, die von dem aufblasbaren Körper auf die Rahmenteile ausgeübt werden, aufgehoben werden. Durch die Verbindung von mehreren Rahmenteilen – und eventuell auch von mehreren aufblasbaren Körpern – kann die Vorrichtung für das Auftragen eines aushärtbaren Baumaterials vergrößert werden. Mehrere aufblasbare Körper mit einem erheblichen Umfang können sich damit auch über mehrere Rahmenteile erstrecken und von mehreren Rahmenteilen positioniert und/oder unterstützt werden. Damit werden die Formfreiheit und der mögliche Umfang des herzustellenden Bauwerks nachweislich erhöht.
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Mindestens eines der miteinander verbundenen Rahmenteile kann an eine andere Stelle in der Nähe oder angrenzend an das bereits aufgetragene Material bewegt werden. Zwischen den Rahmenteilen kann auch hier wieder ein aufblasbarer Körper mindestens teilweise positioniert werden. Wenn beispielsweise das aushärtbare Baumaterial hinreichend ausgehärtet ist, bildet es ein selbsttragendes Bauwerk und die Unterstützung mithilfe eines aufblasbaren Körpers, Spannseilen und eventuell einem Rahmenteil ist nicht mehr notwendig. Das Rahmenteil oder eine Zusammensetzung aus mehreren Rahmenteilen kann dann beispielsweise entfernt und umgesetzt werden, um einen anderen Teil des Bauwerks – beispielsweise einen anschließenden Teil – zu errichten und/oder zu unterstützen. Wird beispielsweise ein Bauwerk großer Länge errichtet, kann eine Zusammensetzung aus drei Rahmenteilen verwendet werden. Ist das aushärtbare Baumaterial am ersten Rahmenteil ausgehärtet, kann dieses erste Rahmenteil von den Spannseilen und eventuell auch den anderen Rahmenteilen gelöst werden. Das gelöste Rahmenteil kann danach an einer anderen Seite mit den bestehenden Rahmenteilen verbunden werden, sodass ein neuer Bereich mit aushärtbarem Baumaterial auf dem aufblasbaren Körper dieses erneut verbundenen Rahmenteils aufgetragen werden kann. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, sodass Bauwerke mit einem sehr großen Umfang mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden können. Damit können mit einer beschränkten Anzahl von Rahmenteilen und einem oder einer beschränkten Anzahl von aufblasbaren Körpern Bauwerke mit einem sehr großen Umfang (beispielsweise einer großen Länge) wie Tunnel hergestellt werden und dabei werden die verfügbaren Rahmenteile und aufblasbaren Körper darüber hinaus zielgerichtet eingesetzt.
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Vor dem Auftragen von aushärtbarem Baumaterial kann die Ausformung des aufblasbaren Körpers – eventuell während des Aufblasens – auch durch mindestens ein zusätzlich auf den aufblasbaren Körper wirkendes Formelement, wie beispielsweise ein Kabel, erreicht werden, wobei das Formelement eine Kraft auf den aufblasbaren Körper ausübt. Zur Verbesserung der Möglichkeiten der Ausformung der Form und damit dem zu erstellenden Bauwerk sowie zur Verbesserung der Kontrollierbarkeit der Verformung des aufblasbaren Körpers können auch mehrere Formelemente am selben Angriffspunkt angreifen und/oder das Formelement kann über eine größere Länge am aufblasbaren Körper angreifen. Die Formelemente können den aufblasbaren Körper in eine vorher entworfene Form zwingen und formen den aufblasbaren Körper damit zumindest über einen Teil des zu errichtenden Bauwerks in eine Form. Das Formelement greift beispielsweise an der Innenseite des aufblasbaren Körpers an und übt eine Zugkraft auf die Innenseite des aufblasbaren Körpers aus. Eine andere Möglichkeit ist beispielsweise die Verwendung von Formelementen, die beim Auftragen des aushärtbaren Baumaterials im Baumaterial eingeschlossen werden (gemäß der Gießtechnik mit verlorener Form).
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In einer speziellen Ausführungsform kann das Formelement auf mindestens zwei von einander getrennten Linien eine Kraft, beispielsweise eine Zugkraft, auf die Innenseite des aufblasbaren Körpers ausüben. Die Ausübung einer Kraft auf mindestens zwei Linien hat den Vorteil, dass nicht kontrollierbare und nicht gewünschte punktförmige Deformierungen des aufblasbaren Körpers durch das Formelement vermieden werden können und eine besser kontrollierbare (gekrümmte) rillenförmige Verformung des aufblasbaren Körpers bewerkstelligt werden kann. Ein Formelement kann damit auch über eine größere Länge oder über eine größere Fläche an dem aufblasbaren Körper angreifen.
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In der Nähe eines oder mehrerer Rahmenteile kann auch eine Trägerkonstruktion errichtet werden, welche die Zufuhrvorrichtung für aushärtbares Baumaterial trägt. Eine solche Trägerkonstruktion kann verwendet werden, um das aushärtbare Baumaterial auf den aufblasbaren Körper aufzutragen, und sie kann dafür sorgen, dass der aufblasbare Körper zum Auftragen des Baumaterials erreichbar ist. Dazu kann beispielsweise eine Spritzvorrichtung für das aushärtbare Baumaterial entlang der Trägerkonstruktion bewegt werden.
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In einer anderen alternativen Ausführungsform kann die Position von zumindest einem Teil der Oberfläche des aufblasbaren Körpers vor dem Auftragen des aushärtbaren Baumaterials bestimmt werden. Die Position des aufblasbaren Körpers kann beispielsweise mithilfe einer entlang eines Rahmenteils oder entlang einer Trägerkonstruktion zu bewegenden Messvorrichtung gescannt werden und auf Grundlage eines dadurch erhaltenen Scans kann die Position der Spritzvorrichtung im Verhältnis zur Trägerkonstruktion angepasst werden. Die Anpassung kann automatisch erfolgen oder eventuell auch manuell beeinflusst werden. Auch die Bewegungsgeschwindigkeit, die Art des Spritzens und die Spritzleistung können – eventuell automatisch – gesteuert werden, um damit das Auftragen des Baumaterials kontrollieren zu können.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen aufblasbaren Körper, der offensichtlich für ein wie oben beschriebenes Verfahren bestimmt ist, wobei an der Innenseite des aufblasbaren Körpers ein Formelement, zum Beispiel ein Kabel, angebracht ist. Das Formelement kann über eine größere Länge, zum Beispiel eine Linie, auf dem aufblasbaren Körper angreifen. Das Formelement kann beispielsweise mit einem Zwischenstück zwischen der Haut des aufblasbaren Körpers und dem Kabel ausgestattet werden. Die dabei auf den aufblasbaren Körper ausgeübte Kraft greift dabei über eine größere Länge an und kann eine rillenförmige Verformung bewerkstelligen. Das Formelement kann beispielsweise mithilfe einer Schweißnaht an dem aufblasbaren Körper angreifen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Auftragen eines aushärtbaren Baumaterials und umfasst eine Zusammensetzung aus Rahmenteilen, Verankerungselementen und mindestens einem positionierten, aufblasbaren Körper sowie eine Spritzvorrichtung für aushärtbares Baumaterial, wobei die Spritzvorrichtung eine Trägerkonstruktion umfasst, entlang derer die Spritzvorrichtung zum Auftragen von aushärtbarem Baumaterial auf eine bestimmte Oberfläche des aufblasbaren Körpers bewegt werden kann.
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Die Vorrichtung kann auch eine Abtastvorrichtung zur Bestimmung der Position von mindestens einem Teil einer durch den aufblasbaren Körper bestimmten Oberfläche umfassen.
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Die Abtastvorrichtung kann beispielsweise den Abstand von der Oberkante der Trägerkonstruktion zur Oberkante des aufblasbaren Körpers bestimmen und die Höhe der Spritzvorrichtung, die aufgrund der von der Abtastvorrichtung gemessenen Position ermittelt wurde, im Bezug auf die Trägerkonstruktion einstellen. Solche Vorrichtungen eignen sich für die Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung und damit können auch die an dieser Stelle aufgezählten Vorteile umgesetzt werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Bauwerk aus aushärtbarem Baumaterial, das über ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert wurde.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den folgenden Figuren gezeigten, nicht vollständigen Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt:
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1A eine Vorrichtung für das Auftragen von Baumaterial in einem Querschnitt;
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1B die Vorrichtung gemäß 1B in einer Seitenansicht;
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2A ein Rippengewölbe im Querschnitt;
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2B ein Rippengewölbe im Längsschnitt;
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3A die Befestigung von Formelementen gemäß dem Stand der Technik; und
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3B die Befestigung von Formelementen gemäß der Erfindung.
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1A zeigt den Querschnitt einer Vorrichtung (1) zum Auftragen eines aushärtbaren Baumaterials (2), die wie hier gezeigt aus einer Zusammensetzung von drei Rahmenteilen (3, 3', 3''), mehreren Verankerungselementen (4), Rahmenverbindungen (5) und aufblasbaren Körpern (6, 6') besteht. Des Weiteren wird eine bis über die aufblasbaren Körper (6, 6') errichtete Trägerkonstruktion (7) mit einer Spritzvorrichtung (8) für das aushärtbare Baumaterial (2) gezeigt. Die Spritzvorrichtung (8) kann entlang der Trägerkonstruktion (7) bewegt werden, um damit aushärtbares Baumaterial (2) auf eine durch die aufblasbaren Körper (6, 6') bestimmte Oberfläche zu spritzen. Der Abstand zwischen der Spritzvorrichtung (8) und den aufblasbaren Körpern (6, 6') kann angepasst werden, vorzugsweise in eine Richtung (9), die sich hauptsächlich senkrecht zur Bewegungsrichtung der Spritzvorrichtung (8) befindet.
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1B zeigt in einer Seitenansicht eine Vorrichtung (10) für das Auftragen eines aushärtbaren Baumaterials gemäß 1 und umfasst eine Trägerkonstruktion (11) für eine Spritzvorrichtung (12). Die Spritzvorrichtung beschreibt in der Richtung B-B einen Bogen, wobei in der anderen Richtung A-A mehrere Bogen beschrieben werden, wodurch ein Rippengewölbe gemäß 2A erstellt werden kann.
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Beim Bau eines beispielsweise langgezogenen Gebäudes, wie ein Stall oder ein Tunnel aus Beton, wird zwischen den Verankerungselementen (4) ein aufblasbarer Körper (6, 6') aufgeblasen. Dann wird aushärtbares Baumaterial (2) auf mindestens einen Teil des aufblasbaren Körpers (6, 6') aufgetragen und das auf dem aufblasbaren Körper (6, 6') aufgetragene aushärtbare Baumaterial (2) härtet aus. Der aufblasbare Körper wird zumindest über einen Teil der Länge mithilfe eines Rahmenteils (3, 3', 3'') in einem Abstand vom Boden positioniert.
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2A zeigt ein Rippengewölbe (20), das durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird. 2B zeigt einen Querschnitt A-A von 2A. Die Bogenformen aus A-A übertragen die Kräfte auf Bogen B-B, wodurch das Rippengewölbe (20) zusätzliche Stärke erhält. Die Bogenformen können durch das Aufspritzen von aushärtbarem Baumaterial aus einer Spritzvorrichtung auf einen aufblasbaren Körper hergestellt werden (bestehend aus zwei aufblasbaren Körpern (6, 6'), die durch verbundene Rahmenteile (3, 3', 3'') unterstützt werden).
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3A zeigt die Befestigung der Formelemente nach dem Stand der Technik, wobei Ösen (30, 31) an der Innenseite eines aufblasbaren Körpers (32) befestigt sind. Die linke Öse (30) ist mit einem Seil (33) ohne Kraft ausgestattet, die rechte Öse (31) ist mit einem Seil (34) mit Kraft ausgestattet, sodass das Seil gespannt ist und eine Kraft auf die Öse (31) ausübt. Diese Kraft führt zu einer punktuellen Belastung der Öse (31) und damit auf den aufblasbaren Körper, wodurch das aushärtbare Baumaterial (35) in die durch die Kraft bestimmte Punktform gezogen wird.
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3B zeigt eine Ausführungsform der Befestigung der Formelemente (41, 42) gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei an der Innenseite eines aufblasbaren Körpers (40) Formelemente (41, 42) wie Kabel befestigt sind, die über ein Zwischenstück aus demselben Material wie das Material des aufblasbaren Körpers über ein Linienstück (43) auf dem Körper angebracht sind. Die Streifen (41, 42) verfügen beispielsweise über eine Öse (44, 45). Die linke Öse (44) ist mit einem Kabel (46) ohne Kraft ausgestattet, die rechte Öse (45) ist mit einem Kabel (47) mit Kraft ausgestattet. Die Kraft wird über den Streifen (41, 42) über die beiden Linienstücke (43) verteilt, sodass eine gleichmäßige, bogenförmige Verformung (48) entstehen kann. An jedem Linienstück (43) können mehrere Formelemente angreifen. Die Formelemente können beispielsweise mithilfe von Schweißnähten auf dem aufblasbaren Körper angebracht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/061299 [0002, 0002, 0002]
