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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fassade oder ein Lichtdach eines
Gebäudes, mit einer Tragstruktur, an der eine Vielzahl
von Flächenelementen angeordnet sind, die jeweils von einem
Rahmen eingefasst sind, sowie ein Verbindungselement für
eine Fassade oder ein Lichtdach, bei dem ein Anker an einem horizontalen
Profil festlegbar ist, wobei an dem Anker ein Halteelement verschwenkbar
gelagert ist.
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Die
DE 22 32 114 offenbart ein
elementiertes Gebäude, bei dem an einem tragenden Skelett
mehrere ebenflächige Elemente festgelegt sind. Dabei sollen
die ebenflächigen Elemente aus Zuschnitten streifenförmiger
Elemente standardisierte Abmessungen zusammengesetzt sein, um durch
die Skelettstruktur dem Gebäude die gewünschte
Form, beispielsweise einer Kuppel zu geben. Durch ein solches elementiertes
Gebäude können daher standardisierte Formen für
eine Fassade oder ein Lichtdach hergestellt werden, die jeweils
einzeln zu montieren sind. Es gibt allerdings Probleme, sofern von
einer standardisierten Form abgewichen werden soll. Denn wenn die
Flächenelemente nicht in regelmäßigen
Winkeln angeordnet sind, muss jedes Flächenelement einzeln über
entsprechende Profile ausgerichtet werden.
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Die
US 3380203 offenbart eine
Tragstruktur, bei der Hohlprofile vorgesehen sind, die entsprechend
der Form des Gebäudes ausgerichtet und gebogen sind, wobei
die Hohlprofile über Verbindungselemente festgelegt sind.
Das Anpassen der Flächenelemente und der Tragprofile erfolgt
individuell, so dass die Erstellung komplexer Formen für
Fassaden oder Lichtkuppeln bei größeren Gebäuden
zu aufwendig ist.
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Die
US 3210808 offenbart eine
flexible Verbindung für Fensterkonstruktionen, bei der
zwei benachbarte Fenster in unterschiedlichen Winkeln angeordnet
werden können, wobei in dem Verbindungsbereich eine Abdichtung
erhalten bleiben soll. Hierfür ist in dem Verbindungsbereich
ein verschwenkbares Profil an einem Pfosten festgelegt und in einem
Schwenkbereich sind Anlageflächen mit einer Dichtung vorgesehen.
Dies ermöglicht eine Anpassung zweier benachbarter Flächenelemente,
wobei die Möglichkeit der Ausrichtung begrenzt ist, da nur
eine Drehachse vorgesehen ist.
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Die
US 4251964 offenbart ein
Fassadensystem, bei dem an einem Pfosten Isolierglasscheiben festgelegt
sind, die winklig zueinander angeordnet sind. Um eine winklige Ausrichtung
vornehmen zu können, sind Leisten vorgesehen, die in unterschiedlichen
Positionen an dem Pfosten festgelegt werden können. Dies
ermöglicht zumindest eine Ausrichtung der Flächenelemente
um eine vertikale Achse. Im Rahmen moderner Architektur ist es allerdings
wünschenswert, nicht nur wiederkehrende Strukturen mit standardisierten
Flächenelementen herzustellen, sondern biomorphe Strukturen,
also dreidimensionale Körper, die nicht nur standardisierte
Elemente, wie Quadrate, Rechtecke oder Dreiecke aufweisen. Vielmehr
soll im Bereich der biomorphen Architektur komplexe dreidimensionale
Strukturen realisiert werden.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fassade oder ein
Lichtdach eines Gebäudes sowie ein dafür bestimmtes
Verbindungselement zu schaffen, die auch biomorphe Strukturen ermöglichen
und dabei der Montageaufwand vergleichsweise gering gehalten wird.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Fassade oder einem Lichtdach mit den Merkmalen
des Anspruches 1 sowie einem Verbindungselement mit den Merkmalen
des Anspruches 13 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist
bei einer Fassade oder einem Lichtdach eines Gebäudes eine
biomorphe Struktur dadurch gebildet, dass mehrere Flächenelemente
in einer winkligen Ausrichtung untereinander durch einen Außenrahmen
zu einer vormontierten Einheit zusammengefasst sind, wobei diese
vormontierte Einheit mit den winklig angeordneten Flächenelementen
an der Tragstruktur festgelegt ist. Dadurch können beliebige
Strukturen für Fassaden oder Lichtdächer realisiert
werden, wobei keine individuelle Ausrichtung, Montage und Abdichtung
der einzelnen Flächenelemente notwendig ist. Vielmehr werden vormontierte
Einheiten von winkligen Flächenelementen gebildet, die
dann gebäudeseitig an der Tragstruktur festgelegt werden.
Dies ermöglicht eine Gestaltung einer Fassade oder eines
Lichtdaches nach höchsten Ansprüchen der Architektur,
ohne dass Effektivitätsanforderungen vernachlässigt
werden. Denn durch die Vormontage mehrerer winkliger Flächenelemente
können diese effektiv gefertigt werden, wobei aufgrund
der winkligen Anordnung die Sonderanfertigung für Profile,
Verbindungselemente, Beschlagsteile etc. in einem dafür
ausgerichteten Fertigungsgebäude hergestellt werden können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Flächenelemente
einer vormontierten Einheit Vielecke unterschiedlicher Geometrie.
Um die biomorphe Struktur optisch zu verstärken, können
dabei mindestens zwei benachbarte Flächenelemente einer
vormontierten Einheit eine unterschiedliche Kantenlänge
aufweisen. Dadurch ergeben sich unregelmäßig angeordnete
Verbindungspunkte, die für den Betrachter nicht so gleichförmig
wirken. Als Flächenelemente können Vielecke, insbesondere
Dreiecke und/oder Vierecke vorgesehen sein. Diese Flächenelemente
einer Einheit bilden eine dreidimensionale Struktur aus, wobei damit
gemeint ist, dass die Flächenelemente nicht in einer Ebene
angeordnet sind, sondern in einem Außenrahmen hervorstehen
oder zurückspringend ausgebildet sind.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Tragstruktur vertikale
Pfosten, an denen mehrere Tragriegel festgelegt sind. Die kaum sichtbare
Tragstruktur kann auf bewährten Strukturen für
eine hohe statische Belastbarkeit ausgerichtet sein. Dabei kann
an der Tragstruktur mindestens ein abgewinkeltes horizontales und/oder
vertikales Tragprofil montiert sein, das an die Kontur eines Außenrahmens
einer Einheit aus Flächenelementen angepasst ist. Da die
Flächenelemente sowie der Außenrahmen zumindest
teilweise winklig zueinander ausgerichtet sind, wird auch im Bereich
des horizontalen Tragprofils eine entsprechende winklige Anordnung erforderlich,
damit keine Spalte zwischen den einzelnen Geschossen des Gebäudes
entstehen. Das abgewinkelte Tragprofil kann daher den Rand einer
Geschossdecke bilden, die eine Verbindung zu der Fassade bildet.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zwei benachbarte Einheiten
mit Flächenelementen bewegbar aneinander gehalten und bilden
eine Dehnungsfuge zwischen sich aus. Dadurch kann eine Fassade oder
ein Lichtdach sowie das gesamte Gebäude auch weitgehend
erdbebensicher ausgestaltet werden, da eine Relativbewegung zwischen
den vormontierten Einheiten ermöglicht wird. Die Dehnungsfuge
zwischen zwei benachbarten Profilen eines Außenrahmens
der vormontierten Einheit kann dabei in einem Winkel zur Vertikalen
angeordnet sein, vorzugsweise in einem Winkel von größer
als 10°, so dass die Optik der biomorphen Struktur nicht
beeinträchtigt wird.
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Die
Flächenelemente sind vorzugsweise zumindest teilweise durch
eingefasste Isolierglasscheiben gebildet, wobei die Flächenelemente
zudem auch als Funktionsbauteile, wie Lüftungsflächen,
Beleuchtungsflächen, Öffnungsflächen,
Photovoltaikelemente, Solarthermieelemente ausgebildet sein können.
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Die
vormontierte Einheit ist vorzugsweise über mindestens ein
Verbindungselement an der Tragstruktur festgelegt, das in mindestens
zwei Richtungen ausrichtbar ist. Dadurch können die Verbindungspunkte
für die vormontierten Einheiten relativ beliebig angeordnet
sein, da die entsprechende Ausrichtung an die Gestaltung der vormontierten
Einheit flexibel erfolgen kann.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verbindungselement ist ein
Anker vorgesehen, an dem ein Halteelement verschwenkbar gelagert
ist, wobei an dem Halteelement ein Schwert zur Festlegung eines
Profils ebenfalls verschwenkbar gelagert ist. Dies ermöglicht
eine flexible Ausrichtung, wobei einerseits der Anker an einem hori zontalen
Profil festlegbar ist, während an dem Schwert ein Profil
einer vormontierten Einheit aus Flächenelementen festgelegt
werden kann. Dies bietet ein hohes Maß an Flexibilität,
da sowohl eine Ausrichtung des Haltelementes relativ zu dem Anker
als auch relativ zu dem Schwert vorgenommen werden kann.
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Vorzugsweise
ist dabei an dem Anker eine erste Drehachse ausgebildet, um die
das Halteelement drehbar gelagert ist. Wenn der Anker dabei eine Platte
aufweist, die in einer Nut eines horizontalen Profils einschiebbar
ist, kann das Element relativ zu dem horizontalen Profil sowohl
verschoben als auch gedreht werden, was eine flexible Ausrichtung
und Befestigung ermöglicht. Dabei kann an dem Anker ferner
eine kreisförmig hervorstehende Scheibe ausgebildet sein,
die zur Drehung des Halteelementes um eine vertikale Achse dient.
Denn der Anker lässt sich dann an dem horizontalen Profil
sowohl verschieben als auch verdrehen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Schwert um eine
zweite Drehachse an dem Halteelement drehbar gelagert. Dabei können die
erste Drehachse und die zweite Drehachse im Wesentlichen senkrecht
zueinander ausgerichtet sein, so dass eine flexible Ausrichtung
des Schwertes relativ zu einem horizontalen Profil ermöglicht wird.
Ferner kann der Anker um die vertikale dritte Drehachse gedreht
werden, so dass neben einem Verschieben eine Ausrichtung um drei
Drehachsen möglich ist.
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Um
noch eine weitere Verstellmöglichkeit an dem Verbindungselement
vorzusehen, kann an dem Halteelement ein Langloch ausgebildet sein,
das von einem Bolzen durchgriffen ist, der die Drehachse ausbildet
und zur Ausrichtung des Schwertes drehbar und verschiebbar an dem
Langloch gehalten ist. Das Langloch kann dabei in einem Winkel,
vorzugsweise senkrecht zu einer Nut des horizontalen Profils angeordnet
sein, so dass ein Verschieben des Schwertes in unterschiedliche
Richtungen möglich ist.
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Das
Schwert ist vorzugsweise plattenförmig ausgebildet und über
Befestigungsmittel mit einem Profil des Außenrahmens einer
vormontierten Einheit verbunden. Dabei kann das Schwert zwei benachbarte
Profile festlegen, die zwischen sich eine Dehnungsfuge ausbilden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Gebäudes mit einer erfindungsgemäßen
Fassade;
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2 eine
Seitenansicht der Tragstruktur des Gebäudes der 1;
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3 eine
geschnittene Detailansicht eines Verbindungspunktes der Fassade
entlang der Linie A-A in 1;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Verbindungselementes in der montierten Position, und
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5 eine
Detailansicht des Verbindungselementes der 4.
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Ein
Gebäude 1 umfasst eine Fassade 2 und/oder
ein Lichtdach 3, die in einer biomorphen Struktur ausgebildet
sind. Dabei sind eine Vielzahl von Flächenelementen vorgesehen,
die winklig zueinander ausgerichtet sind und keine wiederkehrende
Struktur ausbilden, was dem Gebäude 1 eine ansprechende
Optik verleiht.
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Ein
Flächenelement 4 ist in der Form eines Dreiecks
ausgebildet und von einem dreieckförmigen Rahmen 5 eingefasst.
Ein anderes Flächenelement 6 ist als Viereck ausgebildet,
das einen Rahmen 7 mit unterschiedlich langen Kanten aufweist,
die nicht in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Dadurch
ergibt sich eine unregelmäßige Struktur der Flächenelemente 4 und 6,
wobei die Kanten der Flächenelemente 4 und 6 zu
den Kanten benachbarter Flächenelemente unterschiedlich
lang ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich eine unregelmäßige
Optik, die besonders vielfältig wird.
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Um
die Fassade 2 oder das Lichtdach 3 mit der Vielzahl
von Flächenelementen 4, 6 mit vertretbarem
Aufwand montieren zu können, werden mehrere Flächenelemente 4, 6 zu
einer vormontierten Einheit zusammengefasst. Dabei werden die Flächenelemente 4, 6 durch
einen Außenrahmen 12 aneinander gehalten, wobei
der Außenrahmen 12 zwei horizontale Profile 9 und
zwei seitliche Profile 8 umfasst. Auch dreieckige oder
mehreckige Außenrahmen können verwendet werden.
Die Profile 9 sind horizontal angeordnet, da sie benachbart
zu einer Geschossecke des Gebäudes 1 angeordnet
sind. Es wäre natürlich auch möglich,
die Profile 9 in einem Winkel zur Horizontalen vorzusehen.
Auch der mit dickeren Linien eingezeichnete Außenrahmen 12 mit den
Profilen 8 und 9 ist nicht schematisch quadratisch
aufgebaut, sondern besitzt die Form eines Trapezes, teilweise mit
unterschiedlichen Seitenlängen.
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Die
aus den Flächenelementen 4, 6 und den vormontierten
Einheiten gebildete Fassade 2 ist an einer Tragstruktur
festgelegt, die vertikale Pfosten 60 aufweist, die über
mehrere Tragriegel 61 miteinander verbunden sind. Dadurch
ergibt sich eine hinter der Fassade 2 angeordnete stabile
Tragstruktur, die durch statische Berechnungen auslegbar ist.
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2 zeigt
die Tragstruktur des Gebäudes des 1 im Detail.
An den Pfosten 60 sind horizontale leistenförmige
Tragriegel 61 montiert, wobei zusätzlich horizontale
Tragprofile 62 vorgesehen sind, an denen die Fassade 2 gehalten
ist. Die Tragprofile 62 können über Halter 65 an
einem Pfosten 60 festgelegt sein und eine gerade Leistenform
oder eine abgewinkelte Struktur aufweisen. Ein Tragprofil weist einen
ersten Abschnitt auf, das über einen Knick 63 mit
dem zweiten Abschnitt 64 verbunden ist. Die Abschnitte
des Tragprofils 62 sowie der Knick 63 sind dabei
an die Kontur eines Außenrahmens 12 angepasst,
damit dieser im wesentlichen formschlüssig an dem Tragprofil 62 montiert
werden kann und kein Spalt zwischen der Fassade 2 und dem
Tragprofil 62 entsteht. Auch mehrere Knicke 63 können
an einem Tragprofil 62 ausgebildet sein.
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Neben
den horizontalen abgewinkelten Tragprofilen 62 können
zur Befestigung eines Außenrahmens 12 auch vertikale
abgewinkelte Tragprofile eingesetzt werden, die sich parallel zu
den Pfosten 60 erstrecken.
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Die
Tragstruktur weist neben den Tragriegeln 61 zwischen den
Pfosten 60 auch Bodenleisten 66 auf, die einen
bodenseitigen Abschluss für die Fassade 2 ausbilden.
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Die
Pfosten 60 weisen an ihrem oberen Ende eine Spitze 67 auf,
an denen eine selbsttragende Struktur 68 für das
Lichtdach 3 montiert ist. Auch im Bereich des Lichtdaches 2 sind
vormontierte Einheiten aus Flächenelementen festgelegt.
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In 3 ist
ein Verbindungspunkt 10 im Schnitt dargestellt, an dem
zwei oder mehr vormontierte Einheiten mit ihrem Außenrahmen 12 aus
Profilen 8 und 9 aufeinandertreffen, dargestellt.
An dem Profil 8 ist ein Außenprofil 11 angeordnet,
an dem ein Adapterprofil 13 festgelegt ist. An dem Adapterprofil 13 ist
eine gekrümmte Wand vorgesehen, die benachbart zu einer
gekrümmten Wand 14 angeordnet ist, so dass der
Adapter 13 um die Wand 14 verschiebbar ist und
somit eine unterschiedliche Ausrichtung benachbarter Profile 9 und
somit der Flächenelemente 4 und 6 in
der vormontierten Einheit möglich ist.
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Das
Profil 8 eines ersten Außenrahmens 12 umfasst
eine erste Profilwand, die beabstandet von einer zweiten Profilwand
eines Profils 8' eines zweiten Außenrahmens 12 angeordnet
ist, wobei zwischen den Profilwänden 8 und 8' eine
Dehnungsfuge 17 für eine gewisse Beweglichkeit
vorhanden ist. Die Dehnungsfuge 17 ist über Bolzen 18 überbrückt,
die an einer Seite an der Profilwand 8 festgelegt sind
und an der gegenüberliegenden Seite in eine Aufnahme 19 eingreifen,
die an der Profilwand 8' festgelegt ist. An dem Bolzen 18 ist
ein Kopf 20 ausgebildet, der in der Aufnahme 19 verschiebbar
geführt ist. Dadurch kann zwischen sämtlichen
Profilen 8 durch die Dehnungsfuge 17 ein Toleranzausgleich
stattfinden, beispielsweise aufgrund von Wärmespannungen
oder auch durch ein Erdbeben.
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Um
die vormontierten Einheiten mit den Profilen 8 und 9 für
die biomorphe Struktur entsprechend ausrichten und festlegen zu
können, sind flexible Verbindungselemente 30 erforderlich.
Ein solches Verbindungselement 30 ist in 4 in
der montierten Position gezeigt, wobei das Verbindungselement 30 einen
Anker 31 umfasst, der an einem horizontalen Profil 9 festgelegt
ist. Das horizontale Profil 9 weist eine Nut 35 auf,
in die eine Platte 34 des Ankers 31 eingeschoben
ist. An dem Anker 31 ist ein Halteelement 32 um
eine Achse 33 drehbar gelagert. Nach dem Einschieben des
Ankers 31 in die Nut 35 des horizontalen Profils 9 kann
der Anker 31 noch um eine vertikale Achse gedreht werden.
Hierfür ist eine hervorstehende kreisförmige Scheibe 36 an
dem Anker 31 ausgebildet, die an inneren Stegen 37 der
Nut 35 geführt ist und eine Drehung des Ankers 31 um
eine vertikale Achse zulässt. Dadurch ist das Halteelement 32 gegenüber
dem horizontalen Profil 9 sowohl verschiebbar als auch
um eine vertikale Achse drehbar und zudem um eine parallel zu der
Platte 34 angeordnete horizontale Achse 33 ausrichtbar.
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Das
Verbindungselement 30 umfasst noch eine weitere Verstellmöglichkeit,
da an den Halteelementen 32 ein Schwert 40 festgelegt
ist. Hierfür ist an dem Halteelement 32 ein Langloch 38 ausgebildet, das
parallel zu der Achse 33 angeordnet ist und durch einen
Bolzen 39 durchgriffen ist. Mittels des Bolzens 39 ist
das plattenförmige Schwert 40 festlegbar, wobei
vor dem Festlegen der Bolzen 39 in dem Langloch 38 sowohl
verschiebbar als auch drehbar ist. Das Schwert 40 ist in
eine Nut 41 an einem Profil 8 des Außenrahmens
eingeschoben und über Befestigungsmittel fixiert. Dadurch
kann das Profil 8 in unterschiedlichen Positionen relativ
zu dem Profil 9 ausgerichtet werden. Denn durch das Verbindungselement 30 kann
eine Ausrichtung sowohl um eine vertikale Drehachse, die Drehachse 33 sowie
die Drehachse 39 erfolgen, als auch eine Relativverschiebung
durch ein Verschieben des Ankers 31 in der Nut 35 und
des Bolzens 39 in dem Langloch 38. Dies bietet
die Möglichkeit, die Anordnung des Profils 8 sehr flexibel
vornehmen zu können, wobei eine Ausrichtung durch einfache
Mittel erfolgt.
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Aus
statischen Gründen kann es erforderlich sein, eine Längsachse
der Profile an einem Verbindungspunkt 54 exakt auszurichten.
So ist eine Längsachse 50 an dem Profil 8 eingezeichnet,
die an einem Verbindungspunkt 54 auf die Achse 51 des
Profils 9, die Achse 52 des Profils 9' und
die Achse 53 des Profils 8' auftrifft. Die Profile 8, 8', 9, 9' treffen
somit mit ihren imaginären Achsen 50, 51, 52 und 53 in
dem Verbindungspunkt 54 zusammen, wobei dieser Verbindungspunkt 54 sowohl
für die Konstruktion als auch für die Montage
eingesetzt werden kann. Denn durch die Definition eines solchen
Verbindungspunktes können die Profile auf einfache Weise
ausgerichtet werden.
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Das
Verbindungselement 30 kann statt an dem Profil 9 bzw. 9' auch
an einer Bodenleiste 66, einem Wandprofil, einem Boden,
einer Wand oder sonstigem Halteelement montiert werden. Denn die Festlegung
erfolgt über Befestigungsbolzen, die dann an dem entsprechenden
Bauteil fixiert werden.
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In 5 ist
das Verbindungselement 30 im Detail dargestellt. An dem
plattenförmigen Schwert 40 sind Öffnungen 47 für
Befestigungsmittel vorgesehen, damit das Schwert 40 mit
einem Profil 8 fest verbunden werden kann. Ferner sind
an dem Anker 31 im Bereich der unteren Platte 34 Öffnungen 46 vorgesehen,
so dass nach dem Ausrichten des Ankers 31 eine Fixierung
an einem Profil 8 vorgenommen werden kann. Die Platte 34 weist
an ihren Stirnkanten eine gerundete Kante 45 auf, die so
ausgebildet ist, dass der Anker 31 um eine vertikale Achse
innerhalb der Nut 35 des Profils 9 drehbar ist.
Der Anker 31 ist dabei ergänzend durch die kreisförmige
Scheibe 36 geführt, die an einer Innenwand 37 der
Nut 35 anliegt.
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Das
dargestellte Verbindungselement 30 ermöglicht
eine besonders flexible Ausrichtung von Profilen 8 und 9 relativ
zueinander. Dadurch können biomorphe Fassaden 2 oder
Lichtdächer 3 hergestellt werden, die höchsten
Ansprüchen der Architektur genügen. Es versteht
sich, dass die einzelnen mechanischen Mittel zum Ausrichten und
Fixieren der Profile 8 und 9 modifiziert werden
können, um solche Strukturen montieren zu können.
Statt dem Einsatz von Bolzen zur Ausbildung von Drehachsen 33 und 39 können
auch Kurvenführungen oder Gelenkelemente eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2232114 [0002]
- - US 3380203 [0003]
- - US 3210808 [0004]
- - US 4251964 [0005]