DE1609341B2

DE1609341B2 - Baukonstruktion in form einer rotationsflaeche

Info

Publication number: DE1609341B2
Application number: DE1966J0030887
Authority: DE
Inventors: Ewald Chicago Hl. Kaiser (V.StA.)
Current assignee: IBG International Inc
Priority date: 1965-05-20
Filing date: 1966-05-20
Publication date: 1978-02-23
Also published as: SE327862B; CH449899A; DE1709396B1; DE1609341C3; AT296573B; GB1111191A; DE1609341A1; NO122038B; US3462893A; AT306985B; NL6606981A; BE680502A; NL150538B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Baukonstruktion in Form einer Rotationsfläche mit zwischen einem Spannring und einem Druckring längs Meridianen verlaufenden Meridianteilen und mit zwischen den Meridianteilen verlaufenden, durch Verbindungsglieder mit den Meridianteilen verbundenen, längs geodätischen Linien der Rotationsfläche verlaufenden Ringelementen.

Die Verwendung moderner Kuppelbauten zur Umschließung von Räumen für die verschiedensten Zwecke nimmt immer mehr zu. Derartige Konstruktionen sind speziell zur Überdachung großer Flächen ohne Säulen oder Stützvorrichtung geeignet, was z. B. für die Überdachung von Schwimmbecken oder Tennisplätzen, Sonnenhäusern, Gewächshäusern usw., günstig ist. Außerdem haben derartige Konstruktionen ästhetische Merkmale, die bei den herkömmlichen geradlinigen Bauten nicht auftreten. Ein Beispiel für eine Bauform eingangs genannter Art ist veröffentlicht in »Pipe for Mechanical and Structural Purposes«, National Tube Company (Pittsburgh, Pennsylvania), 1949, S. 26, 27. Dabei sind als Verbindungsglieder zwischen den Meridianteilen und den Ringelementen starre Schweißverbindungen vorgesehen.

Würde man hier auswechselbare Verbindungsglieder vorsehen, so müßten je nach Lage in der Baukonstruktion unterschiedliche Winkel zwischen den Anschlußstücken für die Ringelemente und den Anschlußstücken für die Meridianteile verwirklicht werden, was zu einer großen Anzahl erforderlicher verschiedener Teile

führen würde.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine

Baukonstruktion der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie nicht verschweißt werden muß und mit Verbindungsgliedern aufgebaut werden kann, die einheitlich ausgebildet sind.

Eine Baukonstruktion der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Enden der Meridianteile und der Ringelemente rohrförmig ausgebildet und Verbindungsglieder vorgesehen sind, die ein Mittelstück, mindestens ein Anschlußstück für ein Meridianteil und mindestens zwei einen Winkel miteinander bildende Anschlußstükke für je ein Ringelement aufweisen, wobei das Anschlußstück für das Meridianteil in das Meridianteil einschiebbar und darin zu befestigen ist und die Anschlußstücke für die Ringelemente gegenüber den ihnen zugeordneten Mittelstücken winkelverstellbar und ebenfalls in die Ringelemente einschiebbar und darin zu befestigen sind.

Die Verwendung einheitlicher Verbindungsglieder vereinfacht die Herstellung der Baukonstruktion, weil man nicht darauf achten muß, zu welcher Stelle in der Baukonstruktion welche bestimmten Verbindungsglie- f\ der gehören.

Ein Ausführungsbeispiel einer Baukonstruktion nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische perspektivische Teilansicht einer Baukonstruktion, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

F i g. 2 eine vergrößerte und genauere, teilweise geschnittene Ansicht einer Schnittstelle von Bauelementen in der Draufsicht auf die Rotationsfläche,
F i g. 3 den Schnitt 3-3 aus F i g. 2,

F i g. 4 den Schnitt 4-4 aus F i g. 2 und

F i g. 5 den Schnitt 5-5 aus F i g. 2.

Die Baukonstruktion besteht aus einem Gerippe 10, das einen Spannring 12, einen Druckring 14, Meridianteile 16, Verbindungsglieder 18 sowie Ringelemente 20 enthält. Die geometrischen Beziehungen zwischen den Elementen des Gerippes 10, die zur Ausbildung der Konstruktion führen, sind bestimmt durch eine Rotationsfläche, die durch Rotation einer Kurve um die Rotationsachse 22 gebildet wird. Wie aus der Zeichnung ,, hervorgeht, hat diese Rotationsfläche Halbkugelform und entsteht durch Rotation eines Viertelkreises um eine vertikale Achse. Selbstverständlich können auch andere Rotationsflächen, z. B. Paraboloide oder Ellipsoide, angewendet werden, wobei die Rotationsachse nicht vertikal verlaufen muß.

Die Meridianteile 16 sind auf den Meridianen der Rotationsfläche angeordnet und verlaufen vom waagerechten Spannring 12, der auf der Grundlinie der Konstruktion angeordnet ist, zum waagerechten Druckring 14, der sich an der Spitze der Konstruktion befindet. Ein Meridian ist diejenige Linie, die durch den Schnitt einer Rotationsfläche mit einer durch die Rotationsachse gelegten Ebene gebildet wird. Die die Meridiane sowie die Lage der Meridianteile 16 bestimmenden Ebenen sind vorzugsweise derart angeordnet, daß alle durch aufeinanderfolgende Ebenen gebildeten Flächenwinke! gleich sind. Im Falle der in der Zeichnung dargestellten Halbkugel werden auf diese Weise durch ti^r> die Meridianteile 16 gleiche Flächensektoren gebildet. Die Meridianteile liegen auf geodätischen Linien der Rotationsfläche, die im Falle der dargestellten Halbkugel Großkreise sind.

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Die Anordnung der Verbindungsglieder 18 ist durch die Schnittstellen einer Anzahl zur Rotationsachse 22 senkrechter Ebenen mit den Meridianteilen 16 bestimmt. Die Schnittlinien dieser Ebenen mit der Halbkugel bilden waagerechte parallele Linien auf der Halbkugel, die keine geodätischen Linien, sondern Kleinkreise sind.

Die Ringelemente 20 sind auf der Rotationsfläche bzw. der dargestellten Halbkugel angeordnet und verlaufen zwischen jeweils zwei Verbindungsgliedern 18, die derselben waagerechten Ebene zugeordnet sind. Sie liegen jedoch nicht auf den parallelen Schnittlinien der Halbkugel, sondern ähnlich wie die Meridianteile 16 auf geodätischen Linien der Rotationsfläche, also auf Großkreisen der dargestellten Halbkugel, jede dieser geodätischen Linien, auf der ein Ringelement 20 liegt, ist durch den Schnitt der Halbkugelfläche mit einer Ebene bestimmt, die durch die Lage zweier aufeinanderfolgender Verbindungsglieder 18 auf derselben waagerechten Linie sowie durch den Mittelpunkt der Halbkugel festgelegt ist. Auf diese Weise bilden aneinanderliegende Ringelemente einen Winkel miteinander, der im folgenden als »Verbindungswinkel« bezeichnet wird und etwas geringer als 180° ist. Dies ergibt sich aus der Lage der Ringelemente auf verschiedenen sich schneidenden geodätischen Linien.

Diese geometrischen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Elementen des Gerippes ermöglichen es, daß alle Meridianteile 16 und Ringelemente 20 bei ihrer Herstellung in gleicher Weise mit der Krümmung der Halbkugel versehen werden, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.

In den F i g. 2 bis 5 sind verschiedene Ansichten der dargestellten Kuppel gezeigt. Das Verbindungsglied 18 besteht aus einem Mittelstück 24 mit zwei Anschlußstücken 26 für jeweils ein rohrförmiges Meridianteil 16 sowie zwei Anschlußstücken 28 für jeweils ein rohrförmiges Ringelement 20. Die Meridianteile 16 sowie das Verbindungsglied 18 sind mit einer Abdekkung 30 versehen, während auf den Ringelementen Abdeckungen 32 liegen. Die äußere Deckfläche der Kuppelkonstruktion wird durch Felder 34 gebildet. Diese Felder sind an den Abdeckungen für die Ringelemente und die Meridianteile befestigt und bedecken diese. Sie werden durch Klemmbügel 36 in ihrer Lage gehalten.

Jedes Verbindungsglied 18 wird durch ein Aluminiumgußteil gebildet, das das Mittelstück 24, zwei Anschlußstücke 26 für die Meridianteile 16 und zwei Anschlußstücke 28 für die Ringelemente 20 enthält. Das Mittelstück 24 hat die Form eines Ringes mit einer mittleren Öffnung 38, deren Mittelinie senkrecht zur Rotationsfläche verläuft. Die Öffnung 38 wird durch zylindrische Seitenwände 39 begrenzt, die von beiden Enden des Ringes nach innen verlaufen und an einer vorstehenden Kante 40 enden, welche eine Öffnung 41 umgibt. Die Öffnung 41 sowie die vorspringende Kante werden zur leichteren Befestigung von Gegenständen, wie z. B. Beleuchtungskörpern, verwendet oder die vorspringende Kante kann die Öffnung ganz ausfüllen, bo Die Ringflächen an den Enden der Öffnung 38 sind flach ausgeführt, so daß das Mittelstück 24 in dichter Passung mit der darüberliegenden Abdeckung 30 für die Meridianteile 16 verbunden werden kann.

Die Außenfläche des ringförmigen Mittelstücks 24 ist <>■■> mit zwei flachen kreisförmigen Ansatzflächen 42 versehen, die zueinander sowie zu der auf der Rotationsfläche senkrechten, durch die Öffnung 38 verlaufenden Linie parallel liegen. Von diesen Flächen gehen die Anschlußstücke 26 für die Meridianteile 16 aus. Ferner ist die Außenfläche des ringförmigen Mittelstücks 24 mit zwei ringförmigen Ansatzflächen 44 versehen, die zu der durch die Öffnung 38 verlaufenden Linie parallel liegen. Von diesen Flächen gehen die Anschlußstücke 28 für die Ringelemente 20 aus. Diese Flächen verlaufen nicht zueinander parallel wie die Ansatzflächen für die Meridianteile 16, sondern bilden einen Winkel miteinander, da die Anschlußstücke 28 für die Ringelemente 20 zusammen mit diesen auf verschieden sich schneidenden geodätischen Linien der Rotationsfläche liegen.

Von den beiden anderen Flächen 42 gehen die Anschlußstücke 26 für die Meridianteile 16 senkrecht aus. Jedes Anschlußstück 26 enthält einen mittleren Arm 46 sowie zwei Seitenarme 48. Die Längsflächen dieser Arme sind gekrümmt, um eine gleitende Verbindung mit der Innenfläche des entsprechenden Meridianteiles 16 zu ermöglichen. Jeder Seitenarm 48 ist an seinem äußeren Ende mit einer querverlaufenden Gewindebohrung 50 versehen, die tangential zur Rotationsfläche liegt und in die eine Befestigungsschraube 52 eingeschraubt ist, welche gegen eine Vertiefung 53 im mittleren Arm 46 stößt. Dadurch wird der Seitenarm 48 vom mittleren Arm 46 hinweg gedrückt und verursacht den festen Sitz des Armes an der inneren Fläche des Meridianteils 16.

In ähnlicher Weise gehen von den ringförmigen Ansatzflächen 44 die Anschlußstücke 28 für die Ringelemente 20 senkrecht aus. Jedes dieser Anschlußstücke 28 enthält einen mittleren Arm 54 und zwei Seitenarme 56. Die Längsflächen dieser Arme sind gekrümmt, um eine gleitende Verbindung mit der inneren Fläche des entsprechenden Ringelementes 20 zu ermöglichen. Jeder der Seitenarme 56 ist gleichfalls mit einer querverlaufenden Gewindebohrung 58 an seinem äußeren Ende versehen, die tangential zur Rotationsfläche liegt und in die eine Befestigungsschraube 60 eingeschraubt ist, welche gegen eine Vertiefung 61 im mittleren Arm 54 drückt. Auf diese Weise wird der Seitenarm 56 vom mittleren Arm 54 hinweg gedrückt und verursacht einen festen Sitz des Armes an der inneren Fläche des Ringelements 20.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß aneinander anschließende Ringelemente 20 des Kuppelgerippes 10 einen Winkel bilden, der etwas geringer als 180° ist, da beide Elemente auf verschiedenen, sich schneidenden geodätischen Linien liegen, und daß dieser Winkel als Verbindungswinkel bezeichnet wird. Diese spezielle geometrische Anordnung hat Vorteile hinsichtlich der Vereinfachung in der Herstellung der Ringelemente 20, der Meridianteile 16, der Ringelementabdeckungen 32, der Meridianteilabdeckungen 30 und der Klemmbügel 36. Alle diese Teile müssen in lediglich einer Richtung um eine Achse, im Falle der dargestellten Halbkugel mit einem gemeinsamen Krümmungsradius gekrümmt werden. Dieser geometrische Zusammenhang erfordert jedoch auch einen für jeden durch die Ringelemente 20 gebildeten Ring der Kuppel anderen Verbindungswinkel. Die Änderung dieses Winkels für eine jeweils aufzubauende Kuppel kann durch Verwendung einer genügenden Anzahl von Meridianteilen 16 auf einem Minimalwert gehalten werden. Beispielsweise ist bei einer halbkugelförmigen Kuppel mit den folgenden Abmessungen die Differenz der Verbindungswinkel zwischen der Spitze und dem Bodenring 9° 27' 36", wobei der Spannring und der Druckring ausgeschlossen

sind, da hierbei keine Verbindungsglieder benötigt werden.

Durchmesser der Halbkugel	10,26 m
Anzahl der Meridiane	20
Flächenwinkel zwischen einen
Meridian bildenden Flächen	18°
Anzahl der mit Verbindungs
gliedern versehenen Ringe	3
Höhe der Verbindungsglieder
über der Ebene des Spannringes
am Bodenring	1,82 m
am Mittelring	3,42 m
am Oberring	4,59 m
Verbindungswinkel
am Bodenring	173° 43'28"
am Mittelring	168° 15' 15"
am Oberring	164° 15' 15"

Durch die einheitliche Ausführung der Anschlußstükke 28 für die Ringelemente 20 im Verbindungsglied 18 können die Befestigungsschrauben 60 in jedem Arm verschieden stark angezogen werden, so daß der Winkel zwischen den beiden Anschlußstücken 28 eines Verbindungsgliedes 18 und damit der Verbindungswinkel zweier Ringelemente 20 geändert werden kann. Bei der Kuppel kann eine einzige Gußform für alle Verbindungsglieder 18 verwendet werden. Die maximal auftretende notwendige Änderung des Verbindungswinkels von einem Ring zum anderen kann durch entsprechende Einstellung der Befestigungsschrauben 52 bzw. 60 leicht erreicht werden.

Die dargestellten Meridianteile 16 und Ringelemente 20, die an den Verbindungsgliedern 18 befestigt sind, bestehen aus Rohren mit kreisförmigem Querschnitt. Als Werkstoff wird vorzugsweise Aluminium verwendet. Ihre Krümmung entspricht derjenigen der Rotationsfläche. Die Rohre haben einen Innen- bzw. Außendurchmesser, der eine gleitende Verbindung mit den entsprechenden Befestigungsarmen der Ringelement- bzw. Meridianteil-Anschlußstücke 28 bzw. 26 ermöglicht. Sie sitzen außerdem auf den jeweiligen Ansatzflächen auf. Die Meridianteile 16 und die Ringelemente 20 sind an ihren Enden mit Bohrungen versehen, die mit den Gewindebohrungen 50 und 58 in den Seitenarmen 48 und 56 fluchten, so daß die Befestigungsschrauben 52 und 60 eingestellt werden können, wenn die Teile auf die entsprechenden Anschlußstücke aufgeschoben sind. Ferner sind die Meridianteile 16 und die Ringelemente 20 an ihrer der Außenseite der Kuppel zugewandten Seite mit einer Längsrippe 62 bzw. 63 versehen, in der Querbohrungen 64 und 65 zur Befestigung der Abdeckungen 30 und 32 vorgesehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Baukonstruktion in Form einer Rotationsfläche mit zwischen einem Spannring und einem Druckring längs Meridianen verlaufenden Meridianteilen und mit zwischen den Meridianteilen verlaufenden, durch Verbindungsglieder mit den Meridianteilen verbundenen, längs geodätischen Linien der Rotationsfläche verlaufenden Ringelementen, d a durch ge kennzeichnet, daß die Enden der Meridianteile (16) und der Ringelemente (20) rohrförmig ausgebildet und Verbindungsglieder (18) vorgesehen sind, die ein Mittelstück (24), mindestens ein Anschlußstück (26) für ein Meridianteil (16) und mindestens zwei einen Winkel miteinander bildende Anschlußstücke (28) für je ein Ringelement (20) aufweisen, wobei das Anschlußstück (26) für das Meridianteil (16) in das Meridianteil (16) einschiebbar und darin zu befestigen ist und die Anschlußstükke (28) für die Ringelemente (20) gegenüber den ihnen zugeordneten Mittelstücken (24) winkelverstellbar und ebenfalls in die Ringelemente (20) einschiebbar und darin zu befestigen sind.

2. Baukonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anschlußstück (26 bzw. 28) der Verbindungsglieder (18) für die Meridianteile (16) und die Ringelemente (20) aus einem mittleren Arm (46 bzw. 54), zwei Seitenarmen (48 bzw. 56) sowie Einrichtungen zur wahlweisen Einstellung des Abstandes zwischen den freien Enden der Seitenarme (48 bzw. 56) und des mittleren Arms (46 bzw. 54) besteht.