DE2310259C3 - Rotationssymmetrisches Kuppeldach - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein rotationssyminetrisches Kuppeldach mit plattenförmigen, ungeknickten. gleichschcnklich-dreieckigen Bauelementen, die jeweils paarweise entlang der durch die ungleichen Schenkel der Dreiecke gebildeten Verbindungslinie nach außen geknickte rhombusförmige Körper bilden.

Ein derartiges Kuppeldach ist aus der US-PS 18 992 bekannt. Bei dem bekannten Kuppeldach sind die dreieckigen Bauelemente zum Teil zu Fünfecken und zum Teil zu Sechsecken zusammengesetzt, so daß sich einerseits ein relativ komplizierter Gesamtaufbau ergibt und andererseits eine verhältnismäßig große Zahl von Bauelementen mit unterschiedlichen Abmessungen verwendet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kuppeldach der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen statisch einfachen Aufbau aufweist und dessen Zusammenbau ausgehend von den einzelnen Bauelementen einen relativ geringen Arbeitsaufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gleichen Schenkel sämtlicher Bauelemente gleich lang sind, während die Länge der ungleichen Schenkel vom Kuppelmitielpunkt nach außen stufenweise abnimmt, daß ferner die durch die Dreiecke gebildeten geknickten Rhomben innerhalb von vom Kup-

pelmittelpunkt ausgehenden Kuppelsektoren mit ihren Langsdiagonalen etwa parallel zueinander und /ur Winkelhalbierenden des jeweiligen Sektors seitlich versetzt aneinander angrenzend unter Bildung einer geschlossenen Sektorfläche angeordnet sind und daß die Umfangslinien der geknickten Rhomben bestimmt sind durch die Umfangslinien von zunächst in einer Ebene liegend gedachten Ausgangsrhomben, die zur Bildung der Kuppelform entlang ihrer Längsdiagonalen ins Kuppelinnere gefJtet gedacht sind.

Vorzugsweise ist die Kuppel in sechs Kuppelsektoren unterteilt

Die Bauelemente bestehen vorzugsweise aus Metall. Hierbei können entsprechend einer bevorzugten Ausiührungsform die Bauelemente an den Rändern aiifra gencSe, durch Schrauben verbundene Randstreifen auf w eisen, die durch Klemmschicnen übergriffen sind.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung bestehen die Bauelemente aus Beton und können an den Ecken Metallösen zum gegenseitigen Verbinden aufweisen und an den Kanten mit ausgießbareii Fugen versehen sein.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt darin, daß sie einen sehr übersichtlichen und einfachen Aufbau aufweist und entsprechend einfach zu montieren ist. Es ist nur eine verhältnismäßig geringe Zahl von unterschiedlichen Elementen erforderlich, und die den gleichen Schenkeln der Bauelemente entsprechenden Seiten sind stets gleich lang, so daß sich insoweit ein einheitliches Rastermaß ergibt. Diejenigen Bauelemente, die die Rhomben bilden, die mit einer Spitze vom Kuppelmittelpunkt ausgehen — bei einer Kuppel mit sechs Sektoren handelt es sich um sechs Rhomben und damit um 12 Bauelemente — stellen den ersten Bauelemcntentyp mit der längsten ungleichen Seite dar. Die Bauelemente, die den Kranz der Rhomben bilden, die mit einer Spitze in die Winkel zwischen den ersten sechs Rhomben eintreten — bei einer Kuppel mit sechs Segmenten handelt es sich um zwölf Rhomben und damit um vierundzwanzig dreieckige Bauelemente — verkörpern einen zweiten Bauelemententyp, bei dem die ungleiche Seile der Dreiecke gegenüber dem ersten Typ etwas verkürzt ist und so fort. Die Verkürzung der ungleichen Seite der gleichschenkligen Dreiecke ergibt sich aus der Tatsache, daß die Ausgangsrhomben, die zunächst eine ebene Fläche bedecken, mit zunehmendem Abstand vom Kuppelmittelpunkt stärker entlang ihrer Langsdiagonalen eingefallet gedacht werden müssen, wenn eine Kuppelform entstehen soll. Da die Querdiagonale, das heißt die kürzere Diagonale der Ausgangsrhomben bei dieser Einfaltung geknickt wird, verringert sich der Abstand der sie begrenzenden Eckpunkte des Ausgangsrhombus, die von dem dreieckigen Bauelement in gerader Linie und damit auf kürzestem Wege verbunden werden.

Die Bauelemente ermöglichen eine freitragende Montage durch gegenseitige Verschraubung oder anderweitige Verbindung und ergeben ohne komplizierte Berechnung ohne weiteres ein Kuppeldach.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand von Ausführungsbeispiclen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. I zeigt eine sehem.Hische Draufsicht /ur Erläuterung des erfindungsgemäßen Rhombus-Rasters;

V 1 g. 2 zeigt einen schematisch angedeuteten Schnitt durch die der Kuppelkonstruktion zugrundeliegenden Rotationsfläche;

F i g. 3 veranschaulicht die Montage einer erfin dungsgemäßen Kuppel:

Fig. 4 zeigt im Detail eine Besonderheit oei der Montage von Metall-Bauelementen und

F 1 g. 5 entspricht F i g. 4, bezieht sich jedoch auf Beion-Bauelemente.

F 1 g. I bezieht sich auf eine Kuppelkonsiruktion mit sechs Segmenten. Das in F i g. 1 gezeigte Rhombus-Raster ist ein Raster aus den oben mit »Ausgangsrhomben« bezeichneten Rhomben, das heißt denjenigen Rhomben, die durch gedachtes Falten entlang der Längsdiagonalen zu den tatsächlichen Rhomben fiihren. die die Grundfläche der dreieckigen Bauelemente bestimmen.

In Fig I sind nur in einem Segment Bezugsziffern angegeben. Diese gelten jedoch entsprechend fur die übrigen Segmente. Die von dem Mittelpunkt des Rasters. der dem Mittelpunkt der Kuppel entspricht, ausgehende Spitze jedes Segments wird von einem Rhombus i eingenommen, der in F 1 g. I in stärkeren Linien dargestellt ist. Dieser Rhombus I ist durch eine gestrichelte 1.inie in zwei Dreiecke unterteilt. Innerhalb jedes Segments grenzen an den Rhombus 1 seitlich versetzt zwei Rhomben 2 an und an diese wiederum drei Khomben 3. von dent-:·, ύι:: die dem Mittelpunkt zugewandte innere Hälfte dargestellt ist. Alle Rhomben sind durch gestrichelte Linien in zwei Dreiecke unterteilt.

Soll aus dem in Γ i g. 1 uaigesellten, ebenen Rhombusraster eine Kuppelform gebildet werden, so kann dies gedanklich dadurch geschehen, daß entlang den strichpunktiert dargestellten L.ängsdiagonalen 4. 5, 6 samtlicher Rhomben I, 2, 3 eine Einfaltung zu der einen Seite erfolgt, während die Begrenzungslinien der gesamten Rhomben in die andere Richtung gefaltet werden. Dadurch entsteht eine Kuppel aus ebenen Teilflächen. Die ebenen Flächen werden gebildet durch jeweils die beiden durch die Längsdiagonale oder FaItIinie unterteilten Flächen der Rhomben. Bei der auf diese Weise gebildeten Kuppel stehen die die Rhomben umgebenden Linien als Höhenrücken nach außen vor, wahrend sich die Flächen im Inneren der Rhomben zu den Längsdiagonalen hin absenken.

Mit fortschreitender Bogenlänge, das heißt vom Mittelpunkt aus nach außen, nimmt die Tiefe der durch die Längsdiagonalen 4. 5, 6 gebildeten Einsenkungen stufenweise zu. da wegen der zunehmenden Abbiegung die Radien im Vergleich zu dem Zustand in der ebenen Fläche und damit auch die Umgangslängen ständig mehr abnehmen.

Auf dieser Tatsache beruht es, daß die in den Rhomben 1, 2 und 3 dargestellten gestrichelten Linien zwar gleich lang sind, ihre Endpunkte sich nach der Einfaltung jedoch vom Mittelpunkt nach außen zunehmend stärker annähern. Auf Grund der Faltung in Rhomben erfolgt diese Annäherung stufenweise von einem Rhombenkranz, zum anderen. So wiesen beispielsweise die Seiten in dem in F i g. 1 in stärkeren Linien gezeichneten Rhombenkranz, die den gestrichelten Linien in F i g. I entsprechen, eine erste Länge auf, die für die inneren zwölf dreieckigen Bauelemente 14 maßgeblich ist. Demgegenüber haben die zwölf Rhomben 2 bzw. die diesen entsprechenden vierundzwanzig dreieckigen Bauelemente Π eine zweite Seitenlänge, die etwas geringer als die erste ist. Die Bauelemente 12 der sich nach außen anschließenden Rhomben 3 haben eine dritte Seitenlange und so fort. In F i g. 1 ist erkennbar. :laß die jeweiligen Seiten gleicher Länge, die den gestrichelten Linien in F i g. 1 entsprechen, jedoch nach der Faltung gegenüber diesen verkürzt sind, jeweils einander umgebende Sechsecke bilden.

Dagegen verändern sich die Seiten der Rhomben I, 2, 3 selbst durch die Faltung nicht, so daß jeweils die beiden an eine Spitze eines Rhombus angrenzenden Seiten zusammen mit der der gestrichelten Linie in Fig. 1 entsprechenden Verbindungslinie gleichschenklige Dreiecke bilden, wobei diese Schenkel für sämtliche Rhomben des gesamten Rasters bzw. der gesamten Kuppel und damit für sämtliche dreieckigen Bauelemente 11. 12. 13, 14 gleich bleiben. Die in F i g. 1 dargestellte ebene Rasterfläche und die nach den vorstehenden Ausführungen aus dieser gebildete Kuppel aus entlang den l.ängsdiagonalen 4. 5. 6 eingefalteten Rhomben 1. 2. 3 dienen lediglich zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Baupnnzips. Zur Verwirklichung der Konstruktion sind lediglich die entsprechenden Bauelemente 11. 12. 13. 14 in Form gleichschenkliger Dreiecke mit der entsprechenden Länge der ungleichen Seite erforderlich.

F 1 g. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Rotationsflache, die hier als Kugelfläche dargestellt ist, jedoch auch eine andere Form einnehmen kann. Auch diese Rotationsfläche dient lediglich der geometrischen Bestimmung der Kuppelform. Die dargestellten Tangenten sind zwei Längsdiagonalen der eingefalteten Rhomben, die entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform die Kugelfläche jeweils in der Mitte berühren, so daß zwei gleich lange Abschnitte .i entstehen.

F i g. j zeigt schematisch die Montage einer erfindungsgemäßen Kuppel in drei aufeinanderfolgenden Baustufen A, B und C. Es handelt sich dabei um eine Kuppel aus sechsundneunzig Bauelementen aus vier Typengruppen, das heißt mit vier verschiedenen Längen der ungleichen Seite der dreieckigen Bauelemente, die mit 11, 12. 13 und 14 bezeichnet sind. In der Montagestufe A wird zunächst mit den Bauelementen des Typs 11 an den Ecken des Sechsecks begonnen. Diese Bauelemente weiden entsprechend der Montagestufe ö nach und nach mit weiteren Bauelementen Il und 12 verschraubt oder anderweitig verbunden. Schließlich werden dann entsprechend der Baustufe Cwei'.ere Elemente 12 und sodann die Bauelemente 13 und 14 von außen nach innen angeschraubt oder befestigt.

Die äußeren Elemente U können an einem nicht näher dargestellten Ringbalken od. dgl. angebracht werden. Da sich im Stadium der Montagestufe B bereits ein erster Gewölbestreifen ergibt, können diese Bauelemente zur weiteren Montage des nächsten Elementenringes bereits betreten werden.

Die Bauelemente 11, 12, 13. 14 können aus Metall, Kunststoff. Glas, Beton oder ähnlichen Materialien bestehen. Neben einer Tragschale aus diesen Materialien kann eine wetterfeste Abdeckung, eine Wärmedämmschicht und eine Innenschale als endgültige Innenauskleidung vorgesehen sein.

Wenn die Bauelemente aus Metall bestehen, können sie an den Rändern aufgebogene Randstreifen 22 (Fig. 4) aufweisen, die der gegenseitigen Verschraubung der Bauelemente dienen. Über diese Randstreifen

22 können Klemmschienen 23 geschoben werden, die die Verschraubung schützen, der Steifigkeit dienen und das Eindringen von Regenwasser verhindern. Die Klemmschienen 23 ermöglichen bei der Montage ein Begehen der Dachhaut, wie Dachlatten, beim Verlegen von Dachziegeln.

Bei Betonbauweise (F i g. 5) weisen die Bauelemente an ihren drei Ecken vorzugsweise nicht dargestellte Mctallöscn auf, die bei der Montage gegenseitig verschraubt werden können. Anschließend können die offenen Stoßfugen 21 (F i g. 5) vergossen werden. Die Außenfläche der Bauelemente kann gewölbt scm. so daß eine vollkommene Kugelfläche entsteht.

Die Größe der Bauelemente wird im wesentlichen von dem verwendeten Material bestimmt. Bei Metall wird im allgemeinen die Bandbreite entscheiden. Da c^ sich um nahezu gleichseitige Dreiecke von gleichet Größe handelt, ergeben sich nur sehr geringe Schnitt Verluste.

Bei Bauelementen aus Beton wird die Größe nur vor den Transportmöglichkeiten begrenzt.

Die Größe der Bauelemente und die Gewölbespann weite bestimmen die Anzahl der erforderlichen, unter schiedlichen Elemcnietypen. Der Unterschied der ein /einen Typen besteht lediglich in der Basisbrcitc. Dii Basisbreite der einzelnen Typen kann einer cinfacl herzustellenden Tabelle ohne weitere Berechnung ent nomnien werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

2: 10259 Patentansprüche:

1. RoiationssymmeSrisches Kuppeldach miii plattenförmigen, ungeknickten, gleichschenklig-dreiekkigen Bauelementen, die jeweils paarweise entlang der durch die ungleichen Schenkel der Dreiecke gebildeten Verbindungslinie nach außen geknickte rhombusförmige Körper bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Schenkel sämtlicher Baueiemente (It. 12, 13. 14) gleich lang sind, während die Länge der ungleichen Schenkel vom Kuppelmitielpunkt nach außen stufenweise abnimmt, daß Ferner die durch die Dreiecke gebildeten geknickten Rhomben innerhalb von vom Kuppelmiuelpunkt ausgehenden Kuppelsekloren mit ihren Langsdiagonalen etwa parallel zueinander und zur Winkelhalbierenden des jeweiligen Sektors seitlich versetzt aneinander angrenzend unter üildung -iiner geschlossenen Sektorfläche angeordnet sind und daß die Umfangslinten der geknickten Rhomben bestimmt sind durch die Umfangslinrcn von zunächst in einer Ebene liegend gedachten Ausgangsrhomben, die zur Bildung der Kuppelform entlang ihrer Langsdiagonalen (4. 5. 6) ins Kuppelinnere gefaltet gedacht sind.

2. Kuppeldach nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppel in sechs Kuppelsektoren unterteilt ist.

3. Kuppeldach nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (t I. 12. 13, 14) aus Metall bestehen.

4. Kuppeldach nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (11. 12. 13. 14) an den Rändern aufragende, durch Schrauben verbundene Randstreifen (22) aufweisen, die durch Klemmschienen (23) übergriffen sind.

5. Kuppeldach nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente aus Beton bestehen.

6. Kuppeldach nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (11, 12. 13. 14) an den Hcken Metallösen zur gegenseitigen Verbindung aufweisen.

7. Kuppeldach nach Anspruch 5 oder b. dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (11. 12. 13, 14) ϊ.π den Kanten ausgießbare Fugen (21) aufweisen.