DE19651444C2 - Bauteil aus einem Fachwerkträgersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil aus einem Fachwerkträgersystem mit mittig angeordneten, einen Raumabschluß bildenden Glasplatten sowie mit diesen verbundenen, auf gegenüberliegenden Seiten der Glasplatten mit durch Abstandshalter einstellbarem Abstand von diesen angeordneten Zugelementen, mit denen die Glasplatten durch Verspannen unter Druck gesetzt sind, um das Fachwerkträgersystem gegen Lastfälle zu stabilisieren.

Ein derartiges Bauteil ist aus der WO 93/22 520 A1 bekannt. Dort sind Fachwerkzellen beschrieben, in denen ebene, eckige Glasplatten als randdruckelementbildende Druckplatten angeordnet sind. An jeder Ecke der Glasplatten sind quer zu deren Ebene verlaufende Druck- und Biegestäbe angeordnet, die untereinander durch Zugelemente, z. B. Stahlseile, verbunden sind, die sich sowohl zwischen den Stabenden auf einer Seite der Glasplatte als auch diagonal zwischen den Stabenden auf unterschiedlichen Seiten beidseits der Glasplattenebene erstrecken. Die Zugelemente erstrecken sich also in einer senkrechten Projektion auf die Glasplattenfläche entlang deren Kanten. Bei großflächigen Fachwerkwänden entsteht dadurch ein im wesentlichen durch die senkrecht vorstehenden, die Glasplatten einzäunenden Stäbe geprägtes, unruhiges Bild. Der wesentlichste Nachteil ist jedoch, daß dabei die Kräfte aus den Druck- und Biegestäben nur über verhältnismäßig kleine Flächen in die Glasplatten eingeleitet werden können.

Bei allgemein bekannten Bauteilen ist es daher weiterhin üblich, im Fachwerkträger­ system Druckstäbe einzusetzen. Diese haben die Aufgabe, die aus Zugelementen resultierenden Zugspannungen so abzufangen, daß die Glasplatten von Belastungen aus dem Fachwerkträgersystem freigehalten werden. Den Glasplatten verbleibt dann nur noch die Aufgabe, Felder des Fachwerkträgersystems auszufüllen, ohne ein Kraftübertragungsglied innerhalb des Fachwerkträgersystems zu bilden oder die Aufgabe eines solchen Gliedes mit zu übernehmen. Bei den anderweitig bekannten, aus einem Fachwerkträgersystem und Glasplatten bestehenden Bauteilen muß deshalb die Tragwerkskonstruktion für sich so ausgelegt werden, daß sie gegen die zu erwartenden Lastfälle stabil ist. Solche Bauteile weisen daher einen relativ hohen Stahl/Metall Anteil auf, der nicht nur einem optisch filigranen Tragwerk entgegensteht, sondern auch das Verhältnis der lichtdurchlässigen Flächen zu den lichtundurchlässigen Flächen verkleinert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem gattungsgemäßen Bauteil ein optisch filigranes Tragwerk mit verringerter Anzahl der pro Glasplatte einzusetzenen Zugelemente vorzusehen. Auch soll das Bauteil sehr unterschiedliche Systemgeometrien durch freie Formbarkeit des gesamten Systems ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Bauteil mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen vorgeschlagen.

Indem die Zugelemente mit jeweils zwei Seiten jeder Glasplatte mit Abstand von deren Ecken verbunden sind und sich über die Fläche der Glasplatten hinweg erstrecken, erzielt man gegenüber der bekannten, annähernd punktförmigen Krafteinleitung an den Plattenecken eine Krafteinleitung auf einer Linie oder Fläche. Dadurch kann man die Lastaufnahmefähigkeit der Glasplatten wesentlich besser ausnutzen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt das Fachwerkträgersystem eine Vielzahl von Glasplatten, die einen ebenen oder polygonalen Raumabschluß bilden.

Aus einer Vielzahl von Glasplatten lassen sich vertikale und horizontale Raum­ abschlüsse in den verschiedensten Formen herstellen. So läßt sich das Fachwerk­ trägersystem zum Beispiel auch als kuppel-, bogen- oder tonnenförmiges Gebilde ausgestalten.

Nach einer Ausbildung des Bauteils erstreckt sich ein Zugelement, das vorzugsweise aus einem Stahlseil besteht, über mehrere Glasplatten, die in einer Reihe angeordnet sind. Durch Längenunterschiede der auf beiden Seiten der Glasplatte an diese angeschlossenen Zugelemente lassen sich Raumabschlußformen bilden, die wahlweise auf ihrer Außenseite konvex und auf ihrer Innenseite konkav oder aber auf ihrer Außenseite konkav und auf ihrer Innenseite konvex ausgestaltet sind.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils sind die Zugelemente mittig auf beiden Seiten der Glasplatten angeschlossen, wodurch sich deren Beanspruchbarkeit auf Druck außerordentlich erhöhen läßt.

Soweit Zugelemente an mittig auf den Glasplatten angeschlossene Befestigungs­ elemente angeschlossen sind, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Befestigungselemente mittels die Glasplatten durchdringender Gewindebolzen und zugehöriger -muttern gegeneinander fixierbar sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Zugelemente über Abstandshalter geleitet, die von den Glasplatten abstehen.

Die Abstandshalter werden durch die Zugelemente gegen die Glasplatten gepreßt. Um unbeab­ sichtigte seitliche Verschiebungen der Abstandshalter über die Glasplatten zu verhindern, sind die Abstandshalter vorzugsweise gleichfalls an Befestigungselementen zu beiden Seiten der Glasplatten angeschlossen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden benachbarte Glasplat­ ten durch die gleichfalls paarweise miteinander verbundenen Befestigungselemente der Ab­ standshalter miteinander verklammert.

Schließlich sehen Ausgestaltungen der Erfindung noch vor, daß die Abstandshalter entweder senkrecht zur Ebene der Glasplatten ausgerichtet sind oder aber, daß benachbarte Abstandshal­ ter konvergierend ausgerichtet und an ihren den Glasplatten abgewandten Enden miteinander verbunden sind.

Umfaßt das Fachwerkträgersystem mehrere Glasplatten, übernehmen wegen der im Fachwerk­ trägersystem gegebenen Verknüpfung bei einer Zerstörung einer Glasplatte dessen tragende Funktion die benachbarten Glasplatten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Bauteile dargestellt und wer­ den nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 Eine Ansicht auf ein Bauteil in Form einer Fassade,

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch das Bauteil gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine die Isometrie veranschaulichende Fassadendarstellung,

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch ein teilweise eine Wand und teilweise eine Decke erzeugendes Bauteil,

Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch ein einen halbkreisförmigen Bogen defi­ nierendes Bauteil,

Fig. 6 einen vertikalen Schnitt durch ein einen s-förmigen Bogen definierendes Bauteil,

Fig. 7a bis 7c je einen Schnitt in der Systemachse von verschiedenen Fachwerkträgersystemen,

Fig. 8a bis 8c je einen Schnitt quer zur Systemachse mit ebener Anordnung der Stabelemente (8a) bzw. gespreizter Anordnung der Stabelemente (8b und 8c),

Fig. 9 einen Teilbereich einer Ansicht gemäß Fig. 1, jedoch in vergrößertem Maßstab,

Fig. 10 einen horizontalen Schnitt nach der Linie X-X durch den Teilbereich gemäß Fig. 9,

Fig. 11 einen vertikalen Schnitt nach der Linie XI-XI durch den Teilbereich gemäß Fig. 10,

Fig. 12a und 12b je einen horizontalen bzw. vertikalen Schnitt durch jeweils einen Klemmpunkt,

Fig. 13 eine bevorzugte Ausführungsform eines Befestigungselements und

Fig. 14 eine Einzelheit aus Fig. 13.

Wie die Fig. 1 bis 3 veranschaulichen, besteht das Bauteil aus einem Fachwerkträgersystem, mit dem eine zur Vertikalen leicht geneigte Fassade gebildet ist, welche das Innere eines Bau­ werks nach außen abschließt.

In ein Fachwerkträgersystem integrierte rechteckige Glasplatten 1 sind mit ihrer jeweiligen Lächsachse horizontal ausgerichtet. Aus im wesentlichen vertikal verlaufenden Zugelementen 2 und 3 zu jeweils beiden Seiten der Glasplatte 1 resultierende Kräfte wirken in Richtung der hö­ her als die Längsseiten belastbaren Schmalseiten der Glasplatten 1.

Fig. 2 läßt erkennen, daß die Zugelemente 2 und 3 über Abstandhalter 4 geleitet sind, die auf den Glasplatten 1 abgestützt sind.

Fig. 3 veranschaulicht die Systemisometrie des die Fassade eines in Perspektive dargestellten Bauwerks 5 bildenden Bauteils. Die Glasplatten 1, welche den Raumabschluß erzeugen, fungie­ ren als mittig angeordnete Druckstäbe des Fachwerkträgersystems, wobei die innen und außen verlaufenden Zugelemente 2 und 3 durch entsprechende Vorspannung das System belasten und dadurch gegen äußere Lasten stabilisieren. Bis auf äußere Lasten wie Wind, Schnee und Ver­ kehrslasten sowie Lasten aufgrund des Eigengewichtes werden aus dem Fachwerkträgersystem keine Lasten in das umgebende Bauwerk 5 eingeleitet.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen drei Formvarianten. Zahlreiche weitere Formvarianten lassen sich in gleicher Weise wie die dargestellten Ausführungsbeispiele, insbesondere durch Verkürzen oder Verlängern der Zugelemente 2, 3 sowie geringfügige Detailveränderun­ gen, verwirklichen.

Das erfindungsgemäße Bauteil kann, wie die Fig. 7a bis 7c erkennen lassen, für den Schnitt in Systemachse verschiedene Fachwerkträgersysteme aufweisen. Für den Schnitt quer zur Sy­ stemachse ist sowohl eine ebene Anordnung der auf Druck belasteten Abstandhalter 4 möglich, wie Fig. 8a zeigt, als auch eine gespreizte Anordnung, wie sie die Fig. 8b und 8c jeweils darstellen.

Der Teilbereich des Bauteils gemäß den Fig. 9 und 10 läßt ein aus einem Stahlseil bestehen­ des Zugelement 2 erkennen, das abwechselnd von einem Befestigungselement 6 zu den von den Glasplatten 1 wegweisenden Enden von Abstandhaltern 4 geführt und über diese hinweg zu einem weiteren Befestigungselement 6 geführt ist, von dem es wiederum zu wegweisenden En­ den der Abstandhalter 4 geführt ist und so weiter. Mit den Glasplatten 1 zugewandten Enden 7 sind die Abstandhalter 4 mit den Glasplatten 1 verschraubt. Zwischen gleichfalls miteinander verschraubten von den Glasplatten 1 wegweisenden Enden 8 sind das zickzackförmig verlau­ fende das Zugelement 2 bildende Stahlseil und das parallel zu den Glasplatten 1 verlaufende das Zugelement 3 bildende Stahlseil eingeklemmt. Die aus je einem Flachstahlstück gebildeten Be­ festigungselemente 6 sind paarweise so miteinander verbunden, daß jeweils ein Befestigungs­ element 6 auf der einen Seite eines Glaselements 1 mit einem auf der anderen Seite der Glas­ platte 1 spiegelbildlich angeordneten Befestigungselement 6 verbunden ist. Diese Verbindung erfolgt über Gewindebolzen, die mit einem Ende an einem Befestigungselement 6 angeschweißt sind, Bohrungen in der betreffenden Glasplatte 1 sowie mit diesen fluchtende Bohrungen im gegenüberliegenden Befestigungselement 6 durchdringen und auf einem über das Befestigung­ selement 6 vorstehenden Ende mit Gewinde versehen sind, worauf eine Gewindemutter 10 auf­ geschraubt ist. Die paarweise Verbindung der Befestigungselemente 6 wird noch dadurch ve­ stärkt, daß an den Glasplatten 1 zugewandten Enden 7 der Abstandhalter 4 gleichfalls Gewindebolzen mit ihrem einen Ende angeschweißt sind, eine fluchtende Bohrung in zwei gegenüberliegenden Befestigungselementen 6 und der dazwischen angeordneten Glasplatte 1 durchdringen und auf dem mit Gewinde versehenen vorstehenden Bolzenende gleichfalls eine Gewindemutter 12 tragen.

Die von den Glasplatten 1 abgewandten Enden 8 der paarweise konvergierend zueinander aus­ gerichteten Abstandshalter 4 sind gleichfalls mittels Gewindebolzen 13 verbunden. Diese sind an einem Ende 8 jeweils mit einem Abstandhalter 4 verschweißt, durchdringen Bohrungen im anderen Ende 8 des gegenüberliegenden Abstandhalter 4 und tragen auf ihren mit Gewinde ver­ sehenen vorstehenden Enden Gewindemuttern 14.

Die Zugelemente 2 und 3 sind auf diese Weise jeweils zwischen zwei Gewindebolzen 13 und zwei Enden 8 der Abstandhalter 4 fixiert.

Wie Fig. 11 besonders deutlich zeigt, verläuft zu beiden Seiten der Glasplatten 1 das Zugele­ ment 3 in einem Parallelabstand zu diesen, während das Zugelement 2 zickzackförmig inner­ halb dieses Parallelabstandes in einer senkrechten Ebene zum Raumabschluß verläuft. Der zick­ zackförmige Verlauf des Zugelements 2 wird in Verbindung mit den Abstandhaltern 4 durch Befestigungselemente 15 gewährleistet. Die mit den Befestigungselementen 6 vergleichbaren Befestigungselemente 15 sind wiederum paarweise durch Gewindebolzen 16 in gleicher Weise miteinander verbunden, indem die an ein Befestigungselement 15 angeschweißten Gewindebol­ zen 16 Bohrungen in der Glasplatte 1 und im gegenüberliegenden Befestigungselement 15 durchdringen und auf vorstehenden Gewindeenden mit Gewindemuttern 17 versehen sind.

Ein aus der Glasplatte 1 und den beiden Befestigungselementen 15 bestehendes Gesamtpaket wird, wie die Fig. 11 und 12a besonders verdeutlichen, von einem Zuganker 18 durchdrun­ gen, der auf seinen beiden über die Befestigungselemente 15 vorstehenden mit Rechts- und Linksgewinde versehenen Enden jeweils eine Ringmutter 19 trägt, durch deren Ringöffnung das Zugelement 2 hindurchgeführt ist.

Bei dem in den Fig. 13 und 14 im einzelnen dargestellten Befestigungselement 21 handelt es sich um eine Konstruktion, die es gestattet, sowohl während der Montage als auch zu einem späteren Zeitpunkt den Befestigungspunkt des Drahtseils 22 an dem Befestigungselement genau einzustellen bzw. nachzujustieren.

Zu dem Befestigungselement gehören zwei Metallplatten 23, 24, die mit Hartgummischichten 25, 26 belegt sind und zwischen denen zwei Isolierglasscheiben 27 und 28 am Rand einge­ spannt sind. Das eigentliche Befestigungselement 21 umfaßt einen mit einem Längsschlitz 30 versehenen Gewindebolzen 29 von beispielsweise 16 mm Außendurchmesser. Der untere Schaft des Gewindebolzens 29 ist mit der Metallplatte 24 über eine Schweißnaht 31 verbunden. Außerdem ist der Schaft des Gewindebolzens 29 konzentrisch mit einem Gewindebolzen 32 verbunden, der beispielsweise in eine entsprechende Gewindebohrung in den Schaft einge­ schraubt ist. Mit Hilfe des Gewindebolzens 32 und der Hutmutter 33 wird das Befestigungsele­ ment 21 auf den beiden Isolierglasscheiben 27, 28 festgelegt.

Das Seil 22 liegt in dem Längsschlitz 30 und kann innerhalb dieses Längsschlitzes an der ge­ wünschten Stelle festgelegt werden. Zu diesem Zweck dienen die auf das Außengewinde des Gewindebolzens 29 aufgeschraubte Gewindemutter 35, der mit einer kegelförmigen Vertiefung versehene Kegelring 36 und der Klemmscheibenring 37, der mit Hilfe der Gewindemutter 38 mit dem Seil 22 verspannt wird. Wie insbesondere Fig. 14 in einer Ansicht der Einzelteile in senkrechter Richtung zu der in Fig. 13 dargestellten Schnittebene zeigt, ist der Klemmschei­ benring 37 mit einer etwa halbkreisförmigen Klemmscheibe 37' versehen. Diese Klemmscheibe 37' liegt in der Längsnut 30 und preßt das Seil 22 gegen den Kegelring 36. Durch Verdrehen der Gewindemuttern 35 und 38 läßt sich der Angriffspunkt des Seiles 22 innerhalb des Längsschlitzes 30 verschieben.

Die mit den Seitenflächen der Glasplatten 1 in Kontakt stehenden Auflageflächen der Befesti­ gungselemente 6 und 15 sind zum Schutz der Glasplatten 1 vor mechanischen Beanspruchun­ gen mit einer Hartgummischicht versehen. Zum gleichen Zweck sind auf sämtlichen mit Boh­ rungslaibungen oder Stirnflächen der Glasplatten 1 in Kontakt stehenden Gewindebolzen 9, 11, 13 und 16 sowie auf den Zugankern 18 Kunststoffschläuche aufgezogen. Auf diese Weise ist ein unmittelbarer Kontakt zwischen den Glasplatten 1 und den metallischen Bauelementen ver­ hindert.

Die durch gegenüberliegende Stirnseiten der Glasplatten 1 definierten Spaltbereiche lassen sich in konventioneller Weise durch dauerelastisches Material wie z. B. Silikon versiegeln.

Das erfindungsgemäße Bauteil läßt sich insoweit mit der menschlichen Wirbelsäule verglei­ chen, als äußere Zugkräfte die mittig im Fachwerkträgersystem angeordneten Glasplatten 1 be­ lasten und Formänderungen des Bauteils allein durch Längenänderungen der Zugelemente möglich sind.

Claims (11)

1. Bauteil aus einem Fachwerkträgersystem mit mittig angeordneten, einen Raumabschluß bildenden Glasplatten (1) sowie mit diesen verbundenen, auf gegenüberliegenden Seiten der Glasplatten (1) mit durch Abstandshalter (4) einstellbarem Abstand von diesen angeordneten Zugelementen (2, 3), mit denen die Glasplatten (1) durch Verspannen unter Druck gesetzt sind, um das Fachwerkträgersystem gegen Lastfälle zu stabilieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (2, 3) mit jeweils zwei Seiten jeder Glasplatte (1) mit Abstand von deren Ecken verbunden sind und sich über die Fläche der Glasplatten (1) hinweg erstrecken.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fachwerk­ trägersystem eine Vielzahl von Glasplatten (1) umfaßt, die einen ebenen oder polygonalen Raumabschluß bilden.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Zug­ element (2, 3) durchgehend über mehrere Glasplatten (1) erstreckt, die in einer Reihe angeordnet sind.

4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (2, 3) mittig auf beiden Seiten der Glasplatten (1) angeschlossen sind.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (2, 3) an Befestigungselementen (6, 15) angeschlossen sind.

6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (6, 15) auf der einen Seite der Glasplatten (1) und die Befestigungselemente (6, 15) auf der anderen Seite der Glasplatten (1) paarweise miteinander verbunden sind.

7. Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungs­ elemente (6, 15) mittels die Glasplatten (1) durchdringender Gewindebolzen (9, 11, 13, 16) und -muttern (10, 12, 14, 17) gegeneinander fixierbar sind.

8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (4) gleichfalls an Befestigungselementen (6) zu beiden Seiten der Glasplatten (1) angeschlossen sind.

9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichfalls paarweise miteinander verbundenen Befestigungselemente (6) der Abstandshalter (4) benachbarte Glasplatten (1) miteinander verklammern.

10. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (4) senkrecht zur Ebene der Glasplatten (1) ausgerichtet sind.

11. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Abstandshalter (4) konvergierend ausgerichtet und an ihren den Glasplatten (1) abgewandten Enden (8) miteinander verbunden sind.