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Die
Erfindung betrifft ein Bauelement für die Verkleidung oder
Erstellung von Gebäuden nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie einen zugehörigen Halterahmen gemäß Anspruch
7.
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Derartige
Bauelemente sind in jüngerer Zeit für die Verkleidung
der Außenfassaden von Gebäuden von besonderer
Bedeutung. Sie haben nicht nur die Funktion, ein Gebäude,
zum Beispiel ein Hochhaus oder eine Sportstätte, außenseitig
zu verkleiden und zu schützen, sondern auch den dekorativen, ästhetischen
Gesamteindruck eines solchen Gebäudes zu prägen.
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Gegenstand
der
US 4,467,571 sind
Bauelemente zur Verkleidung der Außenhaut von Gebäuden,
bestehend aus Rohranordnungen und Membranelementen, welche kissenförmig
gestaltet sind. Diese Anordnungen müssen allerdings vor
Ort zusammen gebaut werden, können also nur zu ganz geringen
Teilen in der Fabrik vorkonfektioniert werden.
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Die
WO 96/17146 zeigt eine
Vorrichtung zum zeitweisen Schutz der Außenhaut von Gebäuden
gegenüber Wind, Regen, Schnee etc.. Bei dieser Vorrichtung
wird zwischen eine Anordnung aus Ständern eine Folie oder
eine andere, geeignete Membran gespannt. Die Vorrichtung dient nicht
der dauerhaften Verschalung von Gebäuden und ist auch nicht
vorkonfektionierbar.
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Gegenstand
der
DE 43 26 471 A1 ist
ein Profil zum Befestigen flexibler Bahnen mit Hilfe einer Rohranordnung,
wobei zwischen einem Basis- und einem Abdeckprofil die von einem
Hohlprofil umfassten Rohranordnungen eines flexiblen Bahnmaterials befestigt
werden und wobei die Bahnen durch den Vorsprung des Abdeckprofils
gespannt werden. Auch diese Schrift zeigt nicht die Möglichkeit
einer fabrikseitigen Konfektionierung vorgefertigter Bauelemente.
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Die
WO 2006/001824 A1 hat
einen mit einem flexiblen Film bzw. einer flexiblen Folie bespannten Rohrrahmen
und ein halbschalenförmiges Tragprofil zum Gegenstand,
wobei das Tragprofil in den Ecken auf Gehrung geschnitten ist.
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Gegenstand
der
US 3,088,559 ist
schließlich eine Anordnung aus dreieckförmigen
Membranelementen mit integrierten Rohren sowie mit unteren Tragelementen
und oberen Klemmelementen, deren genaue Ausbildung allerdings nicht
im Einzelnen dargestellt ist. Gezeigt wird hier nur ein fertiges,
aus dreieckförmigen Membranelementen bestehendes Bauwerk.
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Es
besteht die Aufgabe, ein Bauelement für die Verkleidung
von Gebäuden so weiter zu bilden, dass es weitgehend vorkonfektioniert
ist und an der Baustelle nur noch geringe Fertigstellungsmaßnahmen
erforderlich sind. In gleicher Weise und zu dem gleichen Zweck besteht
die Aufgabe, einen Halterahmen für ein derartiges Bauelement
zur Verfügung zu stellen.
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Gelöst
wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie der Halterahmen für das
Bauelement sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand
der begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
Diese zeigen:
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1:
Eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes
Bauelement;
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2:
Eine zweifach unterbrochene Querschnittsdarstellung des in 1 dargestellten
Bauelements entlang der Linie A-A;
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3:
Eine Darstellung des in 2 gezeigten Bauelements in der
Führung von zwei randseitigen Kederschienen;
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4:
Einen Querschnitt durch einen Halterahmen zur aneinandergereihten
Befestigung zweier benachbarter Bauelemente entsprechend der voran
gegangenen Zeichnungen bei geöffneter Doppelkederschiene;
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5:
Eine Darstellung entsprechend 4 bei geschlossener
Doppelkederschiene.
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Das
in 1 stark schematisch vereinfacht dargestellte Bauelement
für die Verkleidung der Außenseite von Gebäuden
weist eine im Ausführungsbeispiel quadratische Rahmenanordnung 1 auf.
Diese Rahmenanordnung 1 ist allseitig geschlossen und besteht
aus (innen hohlen) Rohren, welche zum Beispiel aus Kunststoff, insbesondere
Polyester, Polypropylen, Polyurethan oder einem Gemisch dieser Kunststoffe
bestehen können. Alternativ kann die Rahmenanordnung 1 auch
aus Rohren anderer Materialien bestehen. In jedem Fall handelt es
sich bei den die Rahmenanordnung 1 bildenden Rohren um Kederrohre 3,
also Rohre, die die Innenseite einer Kederführung bilden
können. Um die Anordnung aus Kederrohren 3 ist
eine Membran 2 allseitig gespannt, und zwar doppellagig,
also sowohl die dem Betrachter von 1 zugewandte
Seite der Rahmenanordnung 1 überspannend als auch
deren dem Betrachter abgewandte Seite. Die eine Lage 4 (zum
Beispiel die obere Lage in 1) der Membran 2 ist
randseitig um die Außenseite der Kederrohre 3 gelegt
und dort mit der anderen Lage 5 (zum Beispiel der Unterseite gemäß 1)
der Membran 2 verklebt, verschweißt oder auf andere
Weise fest, wasser- und gasdicht verbunden. Somit ist das gesamte
Bauelement eine geschlossene Anordnung aus einer Rahmenanordnung 1 aus
Kederrohren 3 mit einer umlaufenden, darüber gespannten
Membran 2 aus einer ersten Lage 4 und einer zweiten
Lage 5.
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Wie
in 2 dargestellt ist, weisen die einander gegenüberliegenden
parallelen Kederrohre 3 eine geringe Wandstärke
und einen inneren Hohlraum auf, so dass sie eine gewisse Elastizität
zeigen. Der Verlauf der aus der einen Lage 4 und anderer Lage 5 gebildeten
Membran 2 ist im Einzelnen dargestellt, wobei aus 2 besonders
deutlich hervorgeht, dass die beiden Lagen 4 und 5 im
Bereich der Kederrohre 3, nämlich an deren Außenseiten
miteinander verschweißt sind.
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In
den 1 ist eine quadratische Rahmenanordnung 1 dargestellt.
Selbstverständlich kann die Rahmenanordnung auch andere
Formen aufweisen, zum Beispiel rechteckig, dreieckig oder hexagonal ausgebildet
sein.
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Die
verwendete Membran kann jede beliebige Kunststoffmembran sein, wobei
eine ETFE-enthaltende Membran sich als besonders widerstandsfähig
erwiesen hat.
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Schließlich
kann das Bauelement mit einer in den Figuren nicht dargestellten
Ventilanordnung, zum Beispiel einem Ausgleichsventil, versehen sein, welches
in mindestens eines der Kederrohre 3 eingebaut ist und
dessen Entlüftung dient, wobei in diesem Falle das entsprechende
Kederrohr 3 zum inneren, von der Membran 2 umschlossenen
Hohlraum weisende Öffnungen 17 aufweist, damit
der Druckausgleich hergestellt werden kann. Über das Ventil
kann auch Luft oder ein anderes Gas abgesaugt oder zugeführt
werden, so dass ein bestimmter, vorgegebener Druck innerhalb des
Hohlraums einstellbar ist.
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In 3 ist
die Halterung des erfindungsgemäßen Bauelements
in zwei Kederschienen 10 dargestellt, welche jeweils aus
einer Tragschale 8 und einer Deckschale 9 bestehen,
die an Wandungen 16 des Bauwerks angebracht sind. Die Form
der Tragschalen 8 ist so gestaltet, dass sie über
einen Teil ihres dem Bauelement zugewandten Verlaufs dem Außendurchmesser
des zugehörigen Kederrohres 3 des Bauelements
angepasst sind und sich so an dieses Kederrohr 3 annähern
und anschmiegen. In gleicher Weise sind die Deckschalen 9 so
geformt, dass sie sich über einen Teil ihres dem Bauelement
zugewandten Verlaufs dem Außendurchmesser der Kederrohre 3 annähern
und anschmiegen. An der dem Bauelement abgewandten Wandseite der
Doppelkederschienen 10 befinden sich aus Schrauben und Gewinden
bestehende Spannvorrichtungen, die in Bezug auf die in den 4 und 5 dargestellten Anordnungen
näher beschrieben sind, jedoch auch bei der in 3 dargestellten
Anordnung in gleicher Weise ausgebildet sind. Auf die nachfolgenden
Ausführungen zu den 4 und 5 wird
verwiesen.
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Einen
ebenfalls erfindungsgemäßen Halterahmen für
das beschriebene Bauelement zeigen die 4 und 5,
und zwar gemeinsam mit den Enden zweier benachbarter Bauelemente,
wobei das in den Figuren rechts dargestellte Bauelemente mit den
oben angegebenen Bezugszahlen gekennzeichnet ist während
das in den 4 und 5 linksdargestellte
Bauelement die gleichen Bezugszahlen mit einem Apostroph (') trägt,
wodurch die Doppelkederschiene symbolisiert ist.
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Der
Halterahmen, welcher in den beiden Figuren nur im Querschnitt dargestellt
ist, ist genauso wie das oben näher beschriebene Bauelement
quadratisch, rechteckig oder in einer anderen Anordnung ausgeführt,
und zwar so, dass er der Rahmenanordnung 1 des Bauelements
folgt. Die 4 und 5 zeigen
nur einen an einer beliebigen Stelle (mit Ausnahme des Eckbereichs)
ausgewählten Querschnitt durch den Halterahmen.
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Der
Halterahmen weist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
zur Aufnahme zweier benachbarter Rahmenanordnungen 1 eine
Tragschale 8 und eine Deckschale 9 auf, welche
gemeinsam eine Doppelkederschiene bilden. Die Form der Tragschale 8 ist
so gestaltet, dass sie über einen Teil ihres dem Bauelement
zugewandten Verlaufs dem Außendurchmesser des zugehörigen
Kederrohrs 3 des Bauelements angepasst ist und sich so
an dieses Kederrohr annähern und anschmiegen kann. In gleicher Weise
ist die Deckschale 9 so geformt, dass sie sich über
einen Teil ihres dem Bauelement zugewandten Verlaufs dem Außendurchmesser
des Kederrohrs 3 annähern und anschmiegen kann.
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Tragschale 8 und
Deckschale 9 sind in spiegelsymmetrischer Weise so ausgebildet,
dass nicht nur das Bauelement 1, sondern auch das benachbarte
Bauelement 1' gelagert werden können, wobei die Ausbildung
von Tragschale 8 und Deckschale 9 wie oben beschrieben
gestaltet, jedoch spiegelsymmetrisch, ist.
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In
der Mitte der Tragschale 8 bzw. 8' befindet sich
ein durchgehender Steg 11 mit Gewinden 12, dem Öffnungen 13 in
der Deckschale 9 bzw. 9' gegenüber liegen.
Durch diese Öffnungen 13 werden Schrauben 14 geführt,
welche in die Gewinde 12 einschraubbar sind und über
Scheiben oder Erweiterungen des Schraubenkopfes 15 die
Deckschale 9 bzw. 9' nach unten in Richtung der
Tragschale 8 bzw. 8' drücken. Dieser
Vorgang ist beim Übergang von 4 auf 5 dargestellt,
wobei sich in 5 die Schraube 14 in
der eingeschraubten Position befindet. Während des Einschraubens
der Schrauben 14 in das Gewinde 12 des Stegs 11 werden
die beiden Enden der Deckschale 9 bzw. 9' sowie
die beiden Enden der Tragschale 8 bzw. 8' in Richtung
der Kederrohre 3 bzw. 3' gedrückt, wobei
die nach unten gebogenen Enden der Deckschale 9 bzw. 9' und
die nach oben gebogenen Enden der Tragschale 8 bzw. 8' die erste
Lage 4 bzw. die zweite Lage 5 der Membran mitführen, über
einen Teil des Umfangs der Kederrohre 3 bzw. 3' anpassen
und auf diese Weise die Spannung innerhalb der beiden Lagen 4 und 5 der Membran 2 erhöhen.
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Wie
oben erwähnt, ist der Halterahmen umlaufend ausgebildet
und entspricht der Größe der Rahmenanordnung 1 des
Bauelements, wodurch die Kederrohre 3 des Bauelements allseitig
in entsprechende Kederschienen 7 des Halterahmens einspannbar
sind. In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, dass die Kederschienen 7 aus
Tragschale 8 und Deckschale 9 gebildet werden.
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Das
beschriebene Bauelement und der zugehörige Halterahmen
weisen den Vorteil auf, dass sie in einer Fabrik vorfabriziert und
vorkonfektioniert werden können, wobei an der Baustelle
nur noch das Bauelement entsprechend der in den 4 und 5 dargestellten
Weise in den Halterahmen eingesetzt und verspannt werden muss. Gegenüber
den bekannten Außenverschalungen von Gebäuden
weisen das beschriebene Bauelement und der zugehörige Halterahmen
eine Vielzahl von Vorteilen auf. Durch die doppelte Folienlage und
den innen liegenden Kederrahmen entsteht ein isolierendes Luft-/Gaspolster
und ein geschlossenes pneumatisches System.
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Das
Bauelement mit der Rahmenanordnung und der Membran kann maßgenau
vorgefertigt werden, und zwar innerhalb einer Fabrik. Durch die
verwendeten Materialien wird ein geringes Eigengewicht gewährleistet.
Aufgrund der zweilagigen Membrananordnung ist es möglich,
unterschiedliche Membranfolien außen und innen zu verwenden.
Der rahmenförmige Keder gewährleistet die thermische
Trennung der Konstruktion und der Kederquerschnitt als Hohlraum
ermöglicht die definierte Durchführung für Pneumatikventile
(wie oben beschrieben), jedoch auch für Elektrokabel und
andere durchzuführende Stränge.
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Nicht
dargestellt, jedoch selbstverständlich sind die Eckkonstruktionen
der Verbundkonstruktion, welche auf Gehrung gearbeitet werden müssen.
Die thermische Längenänderung zwischen Verbundrahmen
und Bauwerk wird mit Langlöchern und seitlichen Führungen
gewährleistet, die Querkräfte zur Spannung der
Membran 2 können hierdurch aufgenommen werden.
Die thermische Bewegung zwischen Halterahmen und Bauelement wird
mit der Kederschiene 7 gewährleistet.
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Optional
ist es möglich, über eine innen liegende Haltevorrichtung
in dem Bauelement Spannlitzen oder zusätzliche Membranfolien
für Photovoltaik, Werbung, Beschattung oder Isolierung
einzusetzen. Das Bauelement kann anstelle von Luft auch mit einem
druckkonstanten Schwergas, einem Inertgas oder einem isolierenden
Edelgas gefüllt werden.
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Für
das Verständnis der Erfindung ist von Bedeutung, dass der
rahmenförmige Keder maßlich exakt durch die rahmenförmige
Kederschiene abgebildet wird. Die Abmessung des auch als Membranelement
zu bezeichnenden Bauelements entspricht dem Achsmaß 16/16 der
Doppelkederschienen abzüglich der Stegbreite. Die Kederrohre
im Bauelement (gleich Membranelement) sind statisch nicht tragend
und werden erst durch die Führung in der Kederschiene bzw.
in der Doppelkederschiene mechanisch stabilisiert. Aufgrund der
gewünschten thermischen Trennung der Profile erfolgt die
Ausführung der Kederrohre vorzugsweise nicht aus Metall.
Die Kederrohre und die Kederschienen ermöglichen die flächige
Spannung der Membran im Rahmen jeweils quer zur Achslinie in beiden
Richtungen. Die Achsabstände der Doppelkederschienen sind
trotz thermischer Bewegungen in beiden Richtungen immer gleich.
Die thermischen Bewegungen werden nur in der Längsachse
aufgenommen, d. h. die Längsbewegung muss mit Kederschienen
gewährleistet sein und ist es auch, da die Kederschienen
lediglich eine Führung, nicht jedoch eine Klemmung der
Kederrohre bewirken. Die Kederschienen werden auf dem Durchmesser
der Kederrohre abgestimmt, wie es in den Figuren dargestellt ist.
Der Steg der Doppelkeder definiert die Öffnungsweite und
verhindert die Klemmung der Kederrohre. Lediglich die Membranfolie wird
beim Schließen gekröpft und somit gespannt. Die
Achsen 16 der Doppelkederschienen bleiben in beiden Richtungen
lagekonstant. Mittels Tragkonsolen wird die Befestigung an der Baukonstruktion
und die Einleitung der auftretenden Kräfte sichergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4467571 [0003]
- - WO 96/17146 [0004]
- - DE 4326471 A1 [0005]
- - WO 2006/001824 A1 [0006]
- - US 3088559 [0007]