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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement, bestehend aus einem
Vorderwandteil, einem Rückwandteil und diese verbindenden Streben, ein Verfahren
zur Herstellung solcher Bauelemente und eine aus diesen gebildete Wand, Decke oder
ähnliche Konstruktion.
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Bekannte Bauelemente lassen sich nach dem verwendeten Werkstoff in
zwei Gruppen einteilen: schwere Bauelemente aus billigem Werkstoff, der aber geringe
Festigkeit aufweist, und leichte Bauelemente aus teurem, aber hochfestem Werkstoff.
Die Nachteile der schweren Bauelemente liegen auf der Hand. Wegen des großen Gewichts
können die einzelnen Elemente nur geringe Abmessungen aufweisen, so daß die Montage
bzw. der Zusammenbau sehr teuer wird. Insbesondere wenn eine Demontierbarkeit erforderlich
ist, sind diese Bauelemente kaum zu verwenden. Die Leichtbauelemente haben folgende
Nachteile: entweder ist die Festigkeit zu gering, so daß zusätzliche Stützkonstruktionen,
z. B. aus Stahl, erforderlich werden, oder der Materialaufwand wird so groß, daß
sie in der Herstellung zu teuer werden.
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Es ist ein Bauelement bekanntgeworden, das aus einem Vorderwandteil,
einem Rückwandteil und diese verbindenden Streben besteht. Dieses Bauelement besteht
aus den üblichen für Bausteine gebräuchlichen Materialien und ist daher, um die
nötigen Kräfte aufnehmen zu können, sehr dickwandig und schwer ausgebildet. Die
Verbindung mit anderen Elementen erfolgt durch Mörtel usw., das heißt die Bausteine
können nicht ohne weiteres voneinander gelöst werden. Zweck des bekannten Baulements
ist es, eine gute Luftzirkulation bzw. Beheizung der Wand zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es dagegen, ein Bauelement zu schaffen,
das mit geringstem Materialaufwand leicht und billig unter Verwendung von möglichst
wenigen und kleinen Einzelformteilen herstellbar ist und in zusammengebautem Zustand
eine große Festigkeit aufweist, so daß es z. B. auch für Hallendecken und frei stehende
Wände benutzt werden kann und daß außerdem durch geringes Gewicht die Montage und
Demontage relativ großräumiger Bauelemente ohne Verwendung von Kränen usw. in kürzester
Zeit durchzuführen ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das im
Querschnitt drei-, vier-, sechseckig od. dgl. ausgebildete Bauelement aus dünnwandigen,
miteinander verspannbaren Einzelteilen aus zugfestem Werkstoff besteht und daß es
mit benachbarten Bauelementen verspannbar ist.
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Die Bauelemente nach der Erfindung sind daher ganz besonders für frei
stehende Wände, Hallendecken, usw. geeignet, insbesondere wenn diese beispielsweise
für Ausstellungszwecke nur für kurze Zeit aufgestellt werden sollen. Zur Lagerung
der Einzelteile wird nur ein sehr geringer Raum benötigt.
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Die Bauelemente, die in ihre Einzelteile zerlegt an die Baustelle
transportiert werden können, werden vorteilhafterweise dort erst montiert. Es ergibt
sich ein Bauelement, das eine ausreichende Steifigkeit hat, um es zu transportieren
und zu montieren. Dabei werden vorzugsweise die Bauelemente so groß gestaltet, daß
sie noch von zwei Monteuren leicht zu handhaben sind. Bei einem Ausführungsbeispiel
wurde dabei ein Bauelement von etwa 2 m Durchmesser und 2 m Tiefe erzielt. Solche
Baukörper können sowohl als ebene oder gekrümmte Begrenzungsflächen Wände oder Decken
von großen Räumen (z. B. Hallen, Kuppelbauten) verwendet werden, aber auch als einzelne
frei stehende Wände, wie sie z. B. für Freilichtkinos erforderlich sind. Durch die
erfindungsgemäße Ausbildung ist es sogar möglich, eine solche Projektionswand von
vorn und von hinten gleichzeitig zu benutzen. In diesem Fall kann zur Schalldämmung
Füllmaterial eingelegt werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können das Vorderwandteil
und das Rückwandteil einen umlaufenden, nach innen weisenden Randstreifen aufweisen.
Der Randstreifen versteift diese Teile und ermöglicht es, jeden Randstreifen des
Bauelements mit den Randstreifen benachbarter Bauelemente durch Schrauben od. dgl.
zu verbinden. Ferner können vorteilhaft die Streben mit den Randstreifen des Vorderwandteils
und des Rückwandteils durch Schrauben od. dgl. verbunden sein. Auf diese Weise entsteht
ein schon im Montagezustand steifer und widerstandsfähiger Körper.
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Das Bauelement wird vorteilhaft so ausgebildet, daß in den Randstreifen
des Vorderwandteils und Rückwandteils Aussparungen vorgesehen sind, die zur Aufnahme
der vorstehenden Teile der Schrauben od. dgl. dienen. Durch diese Maßnahme wird
die Montage der Bauelemente zu dem fertigen Bauwerk erheblich vereinfacht. Wenn
ein Bauelement auf ein bereits montiertes benachbartes Bauelement aufgelegt wird,
greifen dessen Schrauben od. dgl. in die Aussparungen ein und verriegeln es. Auf
diese Weise kann ohne Gerüst treppenförmig gebaut werden, wobei getrennte Transport-
und Montagekolonnen weitgehend unabhängig voneinander arbeiten können.
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Aus statischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn das Bauelement die
Form eines Prismas mit einem im wesentlichen regelmäßigen sechseckigen Querschnitt
hat.
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Die gewünschte hohe Zugfestigkeit und richtige Formgebung des Bauelements
nach der Erfindung läßt sich besonders gut erzielen, wenn es aus armiertem Kunststoff
gefertigt ist. Dabei sind die bevorzugten Armierungen Glasfasern oder Glasgewebe.
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Die am höchsten beanspruchten Stellen liegen in der Nähe der Löcher
für die Schrauben od. dgl. Es hat sich als eine ebenso einfache wie wirkungsvolle
Methode zur Verstärkung dieser Stellen erwiesen, daß die Armierung an diesen Löchern
nicht durchschnitten wurde, sondern um die bereits bei der Fertigung eingeformten
Löcher zur Aufnahme der Schrauben od. dgl. herum aufgestaut wurde. Dabei können
auch gleich an diesen Löchern Ringscheiben einlaminiert sein.
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Die Festigkeit des Bauelements kann durch Vorspannung innerhalb der
Kunststoffschicht erheblich erhöht werden. Diese Vorspannung kann nach einem bevorzugten
Verfahren zur Herstellung des Bauelements nach der Erfindung dadurch erzeugt werden,
daß der armierte Kunststoff lagenweise laminiert wird. Dabei kann die Polymerisation
der einzelnen Lagen zeitlich gegeneinander verzögert werden. Die zeitliche Verzögerung
ist beispielsweise durch unterschiedliche Katalysatorbeimischung zu erzielen.
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Eine die Festigkeit einer aus Bauelementen nach der Erfindung gebildeten
Wand, Decke oder ähnlichen Konstruktion kann dadurch weitererhöht werden, daß die
Bauelemente durch zwischen ihren Vorderwandteilen und Rückwandteilen angeordnete
Zugelemente zusammengespannt sind. Durch diese
Maßnahme wird insbesondere
die Biege- und Knicksteifigkeit wesentlich erhöht. Als Zugelemente können beispielsweise
Drahtseile mit Spannschlössern verwendet werden.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand des in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine im Zusammenbau befindliche
Wand aus Bauelementen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen
Ansicht, F i g. 2 einen Schnitt durch die Randstreifen und Streben zusammengebauter
Bauelemente, F i g. 3 einen Schnitt durch ein Detail an den Randstreifen nach dem
Zusammenbau zweier Bauelemente nach der Erfindung.
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In F i g. 1 ist ein Bauelement 1 vor dem Zusammenbau mit weiteren
Bauelementen herausgezeichnet. Es besteht aus je einem Vorderwandteil und Rückwandteil,
die aus je einem sechseckigen flachen Einzelteil und einem umlaufenden Randstreifen
3 bestehen, der zusammen mit den flachen Einzelteilen aus einem Stück besteht. Die
flachen Vorder- und Rückwandteile 2 können, falls es auf die Dichtigkeit bzw. Geschlossenheit
der äußeren Fläche nicht ankommt, aus Gewichts- und Kostenersparnisgründen in der
Mitte ausgeschnitten sein. An vier Ecken der Vorder- und Rückwandteile 2 sind z.
B. mit Schrauben 5 Streben 4 befestigt, die die Vorder- und Rückwandteile in Abstand
voneinander halten. Die Streben 4 haben einen winkelförmigen Querschnitt, bei regelmäßig
sechseckiger Grundfläche der Vorder- und Rückwandteile 2 unter einem Winkel von
120°, wobei an den Enden der Streben 4 die eine Seite zur besseren Befestigung verbreitert
ist.
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Die Bauelemente werden bei der Aufstellung einer Wand wegen der leichten
Montage treppenförmig montiert. Es kann also auf das Baugerüst verzichtet werden.
Schon bei dem Auflegen eines Bauelements auf zwei bereits montierte ergibt sich
eine Verriegelung des aufgelegten Bauelements dadurch, daß die Köpfe der Schrauben
5 zur Befestigung der Streben 4 an den Vorder- und Rückwandteilen 2 in entsprechende
Aussparungen 7 in den anderen Bauelementen 1 eingreifen. Wie in F i g. 2 dargestellt,
werden die Bauelemente 1 durch die Befestigungsschrauben 8 an den Randstreifen 3
gegeneinander verspannt. In F i g. 2 ist ein Schnitt durch die Randstreifen 3 von
insgesamt vier Bauelementen 1 und den zugehörigen Streben 4 in der Ebene ihrer Befestigung
untereinander durch Schrauben 5, 8 dargestellt. Bei der Montage werden zuerst
die Schrauben 5 zwischen den Vorder- und Rückwandteilen 2 bzw. ihren Randstreifen
3 und den Streben 4 angezogen. Nach Zusammenstellung der Bauelemente
1 in der beschriebenen Weise werden die Befestigungsschrauben 8 durch Randstreifen
3 und Streben 4 hindurchgesteckt und festgespannt. Zur Verdeutlichung der Darstellung
sind die Wandstärken und Größen der Befestigungsschrauben 8 in der F i g. 2 übertrieben
dargestellt. An Stelle der Schrauben 5 können auch andere Befestigungsmittel verwendet
werden, beispielsweise Spannanker oder Haftmagneten.
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Eine Wand aus Bauelementen 1 nach der Erfindung kann durch
Zugelemente 6, z. B. durch Stahlseile (F i g. 1), in ihrer Gesamtheit auf Druck
vorgespannt bzw. gegen das Fundament verspannt werden. Durch eine gewisse Vorspannung
dieser Zugelemente 6 kann die gesamte aus einzelnen Bauelementen 1 zusammengesetzte
Konstruktion Belastungen vom Vielfachen ihres Eigengewichtes ertragen. Die Bauelemente
1. können sowohl allein durch innere Abspannung als auch äußere Abspannung
so gekoppelt oder gelagert werden, daß sie den Gleichgewichtsbedingungen genügen.
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Die Bauelemente 1 werden vorteilhaft aus einem z. B. mit Glasmatten
oder Glasgeweben armierten Kunststoff hergestellt. Die Formen hierfür sind besonders
einfach herzustellen. Wie F i g. 3 zeigt, können die Löcher 11 für die Befestigungselemente
gleich in der Form berücksichtigt werden, wobei sich die Armierung um die Löcher
11 herum anstaut und somit eine Verstärkung 12 dieser gefährdeten Teile ergibt.
Ringscheiben 13 können ebenfalls gleich in die Form eingelegt und in den
Kunststoff eingebettet werden.
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Die Herstellung dieser Bauelemente 1 ist nur dann wirtschaftlich,
wenn sie eine besonders hohe Festigkeit aufweisen.
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Weiter ist es vorteilhaft, das Laminieren des armierten Kunststoffes
in mehreren Lagen vorzunehmen, weil dadurch die Schrumpfung der später laminierten
Schicht behindert wird, so daß eine die Festigkeit und den Elastizitätsmodul steigernde
Vorspannung hervorgerufen wird. Dabei ist es nicht notwendig, die vollständige Schrumpfung
der einzelnen Schichten abzuwarten. Die Polymerisation und Schrumpfung der einzelnen
Schichten kann zeitlich unterschiedlich eingestellt werden.
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Insbesondere die Kanten, d. h. die Verbindungsstellen zwischen den
Vorder- bzw. Rückwandteilen 2
und den Randstreifen 3, werden dadurch verstärkt,
daß außer der durchgehenden Laminatschicht 9 eine weitere Laminatschicht 10 aufgetragen
wird (F i g. 3). Diese Anordnung der Laminatschichten 9, 10 hat infolge der
damit erzielten Vorspannung einen besonders günstigen Einfluß auf die Festigkeit
der Bauelemente 1.
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Auf diese Weise läßt sich die Materialvorspannung der Einzelteile
bei der Herstellung aus Kunststoffen durch verschieden starke Armierung und verschiedenartige
Füllstoffe hervorrufen oder steuern.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern es sind abweichend von dem konkreten Ausführungsbeispiel andere
Ausführungsformen denkbar. Zum Beispiel können die Bauelemente aus Metall oder Glas
bestehen, wobei im zweiten Fall das Glas durch eingelegte Metallstränge armiert
werden kann. Auch hierbei läßt sich eine Materialvorspannung der einzelnen Teile
durch differenzierte thermische Behandlung dieser Materialien bei ihrer Herstellung
erzielen. Die Bauelemente können den unterschiedlichen Gegebenheiten angepaßte Formen
aufweisen, z. B. kann die Grundfläche auch drei- oder viereckig sein.