DE2316175A1 - System zur bekleidung von allgemein gekruemmten flaechen - Google Patents

Description

CHEMISCHE WERKE HÜLS AG
- RSP PATENTE -

437O Marl, 30. März 1973 7467/U

Unser Zeichen; O.Z.

System zur Bekleidung von allgemein gekrüminten Flächen

Gegenstand der Erfindung ist ein System zur Bekleidung von allgemein gekrümmten Flächen.

Unter allgemein gekrümmten Flächen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung z.B. Rotationsflächen, Zylinderflächen, Translationsflächen und Faltwerkflächen verstanden.

Solche allgemein gekrümmten Flächen können einmal durch allgemein gekrümmte Schalenteile, wie z.B. Betonschalen, Gewebemembranen, gekümpeltes Blech, pneumatische Konstruktionen und zum anderen durch polygonartige Anordnung von Traggliedern, wie z.B. Stäbe, Seile, Balken, Binder, Pfetten hergestellt bzw. dargestellt werden.

Bei der Herstellung allgemein gekrümmter Flächen aus z.B. Betonoder Blechschalen übernimmt das Bauteil die Schnittkräfte (Biegungen, Querkräfte, Normalkräfte, Torsionskräfte) und schützt oft in Verbindung mit einer zusätzlichen Bekleidung - den der Witterung abgewendeten Raum vor atmosphärischen Einflüssen.

Werden allgemein räumlich gekrümmte Flächen mittels polygonartiger Anordnung von Traggliedern errichtet, so ist im allgemeinen eine den Maschen angepaßte Bekleidung erforderlich. Diese Bekleidung, z.B. eine gleichwie geartete Haut, kann dabei in allen praktikablen Ebenen der Polygonknoten angeordnet werden.

10/73 9 Zeichnungen

5098U/0A07

9 Ί 1 ~. 1 7

30.3.1973

So ist die oberseitige Anordnung mit einer als Bekleidung dienenden Dachhaut zum Beispiel beim Dach des Olympiastadions in München ausgeführt worden. Als Tragkonstruktion für das Dach wurde dabei ein weitgehend orthogonales Seilnetz verwendet (Der Deutsche Baumeister BDB, Heft 8/72, Seiten 569 bis 583).

Eine unterseitige Anordnung der Dachhaut ist z.B. bekannt durch das Zeltdach des Deutschen Pavillions der Weltausstellung 1967 in Montreal. Auch hier ist die Tragkonstruktion ein Seilnetz (Kunststoffe, Heft Ί/73, Seiten 21 bis 23).

Auch der Pavillion der Aluminium-Zentrale, ausgeführt als hyperbolisches Paraboloid, für die Hannover-Messe weist die untersei tige Bekleidung einer allgemein gekrümmten Fläche auf (Zentralblatt für Industriebau, Heft 5/72, Seiten 178 bis 181).

Bei der Herstellung einer allgemein gekrümmten Fläche durch z.B. Biegeträger, Fachwerkträger, Sparren oder Pfetten werden die entstehenden Maschen oder Gitterroste durch z.B. Beton-, Holz-, Kunststoff-, Metall-, Asbestzement- oder Glasplatten abgedeckt, wobei die Abdeckplatten in der Regel direkt auf den zwischen den Knoten befindlichen - gegen Zwischenbiegungen besonders dimensionierten und ausreichend steifen - Gurten der oben genannten Träger ruhen.

Schließlich werden z.B. zur Herstellung von hinterlüfteten Fassaden auf einer Tragkonstruktion z.B. Gurte, Riegel, Latten oder Profile aus z.B. Stahl, Metall, Holz oder Kunststoff kreuzweise angeordnet.

Der hierdurch entstehende Gitterrost (Maschen) wird dabei durch Aufnageln, Aufschrauben, Aufklemmen usw. von Platten, die im allgemeinen die Dimension der vorgegebenen Maschen aufweisen, mit den im Baugewerbe üblichen Baustoffen bekleidet.

509814/0407

- 3 - O.Z. 2704

30.3.1973

Bekanntermaßen bereitet jedoch die Bekleidung einer allgemein gekrümmten Fläche dann Schwierigkeiten, wenn die Unterkonstruktion (Tragkonstruktion) z.B. in Form einer Schale vorliegt oder wenn z.B. die Elemente, die die Maschen des Gitterrostes oder des Rasters bilden, nicht parallel und gegebenenfalls darüberhinaus noch zueinander windschief angeordnet sind und/oder solche allgemein gekrümmten·Flächen einschließen (begrenzen), die verwunden und/oder verdreht und/oder gekrümmt sind. Solche Flächen entstehen z.B. bei der Anordnung von Seilen durch die sich kreuzenden Erzeugenden eines Rotationshyperboloides. Dabei können durch die sich in den Kreuzungspunkten befindlichen Seilklemmen zusätzlich noch vorgespannte Meridianseile zur Erzielung einer Vorspannung und einer Verkrümmung in den Erzeugenden geführt werden. Die von den gekreuzten Erzeugenden gebildeten Maschen sind im allgemeinen einmal-je nach Lage auf dem Seilnetzwerk unterschiedlich in den Abmessungen, und zum anderen ist für diesen Fall die Parallelität der Maschenränder nicht vorhanden. Weitere Schwierigkeiten sind bei dieser Seilnetzkonstruktion . einmal dadurch gegeben, daß durch die gekreuzten Erzeugenden keine rechten Winkel entstehen und zum anderen dadurch, daß die nebeneinander liegenden Erzeugenden zueinander windschief sind und Verkrümmungen aufweisen, die durch vorgespannte Meridianseile hervorgerufen werden.

Aus diesen angeführten Gründen ist die Bekleidung solcher allgemein gekrümmter Flächen bislang nur mit großem finanziellen und technischen Aufwand möglich. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Bekleidungssysteme des relevanten Standes der Technik zu verbessern, d.h. ein System zu entwickeln, mit dem man in einfacher und wirtschaftlicher Weise allgemein räumliche Flächen bekleiden kann.

5 0 98 U /0 4 0 7.

- h - ο.ζ. 2704 C

30.3.1973 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bekleidungssystem gelöst, welches gekennzeichnet ist durch

a) eine mit der Unterkonstruktion über ein festes oder elastisches Zwischenstück verbundene aus mindestens zwei zusammengehörigen Klemmplatten bestehende Knotenplatte, welche auch als Khotenband ausgebildet sein kann, und die in der Mitte eine Füllplatte zur Regelung des Abstandes der einzelnen

Klemmplatten oder -bänder besitzt, und zwei Lagerprofile aus einem alterungs- und witterungsstabilen vulkanisierten Elastomeren faßt, in denen die Bekleidungsplatten durch entsprechende Befestigung elastisch gehalten werden,

b) den dem zu bekleidenden System in der Dimension angepaßten und gegebenenfalls randverstärkten Bekleidungsplatten, und gegebenenfalls

c) Dichtungsplatten, die zur Abdeckung bestimmter Bekleidungsplattenränder dienen.

Dieses erfindungsgemäße System ist grundsätzlich dazu geeignet, alle Arten von allgemein gekrümmten Flächen zu bekleiden. Bevorzugt findet es jedoch bei der Bekleidung von Seilnetztragkpnstruktionen Verwendung.

Im allgemeinen geht man bei der Bekleidung einer Seilnetztragkonstruktion mit dem erfindungsgemäßen System so vor, daß man an einer Seilklemme der gekreuzten Seile zunächst das feste oder elastische Zwischenstück befestigt. Anschließend werden auf dieses Zwischenstück gegebenenfalls Distanzringe sowie die untere Klemmplatte bzw. das untere Klemmband montiert und entsprechend ausgerichtet. Als nächster Schritt kommt das Einlegen der Füllplatte und der Lagerprofile, wobei diese vorzugsweise bereits die Bekleidungsplatten fassen. Anschließend erfolgt das Auflegen und Befestigen der oberen Klemmplatte bzw. des oberen Klemmbandes. Schließlich werden noch, vor allem bei der Verwendung von Klemmplatten, Dichtungsplatten, die zur Abdeckung bestimmter, Bekleidungsplattenränder dienen, angebracht.

5098U/0A07

- 5 - O.Z. 2704

30.3.1973

Durch, den Spielraum, den die einzelnen Bekleidungsplatten mit dem umfassenden Lagerprofil zwischen der oberen und unteren Klemmplatte bzw. zwischen dem Klemmband der Knotenplatte zur Verfugung haben, ist eine hinreichende Anpassung an die zu bekleidende allgemein gekrümmte Fläche möglich.

Die Lage des festen oder elastischen Zwischenstückes (1.1) und der möglichen Distanzringe (1.3) an einer Seilklemme der gekreuzten Seile geht aus Figur 1 hervor. Die Befestigung mit der Seilklemme erfolgt dabei mit Hilfe einer Klemmschraube (t.2). Im allgemeinen wird als Zwischenstück ein Zylinder verwendet, dessen geometrische Abmessungen sich nach den aufzunehmenden Kräften richten.

Die Verwendung von elastischen Zwischenstücken einerseits und von festen andererseits ist aufgrund der doppelten Funktion des Zwischenstückes erforderlich. So ist es Aufgabe des elastischen Zwischenstückes, mögliche Verschiebungen, die z.B. durch thermische Ausdehnung der Bekleidung hervorgerufen werden können, ohne Zwängungen aufzunehmen, während das feste Zwischenstück ein Abgleiten der Bekleidung verhindern soll. Ein festes Zwischenstück ist aus diesem Grunde stets noch mit benachbarten Seilklemmen unverschieblich verbunden. Im allgemeinen sind bei einer bekleideten Seilnetztragekonstruktion die festen Zwischenstücke gegenüber den elastischen in der Minderheit.

Als Material für das elastische Zwischenstück ist grundsätzlich jeder vulkanisierte Kautschuk mit genügender Festigkeit geeignet. Bevorzugt werden natürlich solche Kautschuke eingesetzt, die besonders witterungs- und alterungsstabil sind, wie e.B. Butylkautschuk, Polychloropren und ungesättigter Äthylen-Propylen-Kautschuk. Um das elastische Zwischenstück gegen Abreißen von der Seilklemme bzw", von der unteren Klemmplatte zu sichern, ist es zweckmäßig, noch eine geeignete Verstärkung, z.B. in Form eines gewendelten Drahtseiles einzuarbeiten.

5098U/0407

3Ρ.3.1973

Das feste Zwischenstück kann aus dem gleichen Material wie das elastische bestehen, entscheidend ist jedoch, daß die bereits erwähnte unverschiebbare Verbindung zu benachbarten Seilkleinmen gemäß Figur 2 besteht. Darüberhinaus kann das feste Zwischenstück natürlich auch aus Metall oder einem anderen witterungsstabilen und genügend tragfähigen Werkstoff gefertigt werden.

Über eine Klemmschraube (3·7) ist dann die Knotenplatte gemäß Figur 3, bestehend aus unterer und oberer Klemmplatte (3·1> 3«2)»

Füllplatte (3.3) und Lagerprofilen (3«fr) mit dem Zwischenstück verbunden. Dabei wird die Klemmschraube zweckmäßigerweise so angebracht, daß sie die untere Klemmplatte faßt und durch eine passende Öffnung in der oberen Klemmplatte und der Füllplatte zugänglich ist. Obere und untere Klemmplatte werden durch die Schrauben (i.fr) verbunden.

Form und Abmessungen der Knotenplatte richten sich nach vorgegebenen Verhältnissen des zu bekleidenden Systems und sind in Figur 3 beispielhaft dargestellt. So können z.B. die beiden Klemmplatten symmetrisch oder unsymmetrisch oder gar mit zusätzlichen Verstärkungsrippen (3· 5» 3.6) ausgeführt werden. Außerdem können die Klemmplatten aus z.B. zwei miteinander durch z.B. Heftung, Klebung, Nietung oder Schweißung miteinander verbundenen Einzelplatten gemäß Figur fr bestehen. Diese Ausführungsform empfiehlt sich besonders beim Einsatz von Blechen als Werkstoff. Man kann dann so vorgehen, daß man den einen Teil (fr.i) der Klemmplatte gemäß Figur fr tiefzieht oder preßt, und die gegebenenfalls notwendigen Verstärkungsrippen einzuprägen, und den anderen Teil (fr.2) so gestaltet, daß er weitgehend vollflächig Füllplatte und Lagerprofile faßt.

Andere Werkstoffe zur Herstellung der Klemmplatten sind z.B.

verstärkte Kunststoffe, wie z.B. glasfaserverstärkte Polyester (CFK) oder Stahlguß. Auch geschmiedete Knotenplatten können verwendet werden. Beim Einsatz von z.B. verstärkten Kunststoffen können die Klemmplatten z.B. auf einer Profilziehanlage formgexecht hergestellt und mit den Verstärkungsrippen versehen werden.

509814/0407

- 7 - O. Z. 2704

30.3.1973

Wie bereits angedeutet, können statt einzelner Knotenplatten aus konstruktiven Gründen auch durchgehende Knotenbänder gemäß Figur 5 eingesetzt werden. Die vorher zu der Knotenplatte gemachten Ausführungen gelten dabei für das Knotenband sinngemäß.

Die zur Regulierung des Abstandes der Klemmplatten dienende Füllplatte (3·3) erstreckt sich stets über die gesamte Länge der Knotenplatte. Beim Einsatz eines Knotenbandes ist diese Füllplatte entsprechend als Füllband ausgebildet. Als Werkstoff zur Herstellung der Füllplatten bzw. -bänder eignen sich bevorzugt alterungs- und witterungsstabile vulkanisierte Elastomere, wie z.B. Butylkautschuk, Polychloropren und ganz besonders ungesättigter Äthylen-Propylen-Kautschuk,

Die Lagerprofile (3·*0 bestehen ebenfalls bevorzugt aus den zur Herstellung der Füllplatten geeigneten Elastomeren. Ihre Form ist bevorzugt ein Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt. Die Lagerprofile können einmal die Länge der Knotenplatte haben, zum anderen aber durchlaufend die von den Knotenplatten gefaßten Ränder der Bekleidungsplatten umfassen. Zur Aufnahme der Ränder der Bekleidungsplatten ist eine diesen Rändern angepaßte Nut erforderlich, die - wenn möglich - entweder bei der Extrusion der Lagerprofile oder durch nachträgliches Ausfräsen angebracht werden kann. .Die Ausführungsform eines 'zyliriderförmigen Lagerprofils mit kreisförmigem Querschnitt und geradliniger Nut zeigt Figur 5. Dabei zeigt (5. i) die mögliche Anordnung einer Verstärkungseinlage, wie z.B. aus Stahlblech, Cordgewebe, Drahtgewebe, (5.2) die beispielhafte Anordnung für eine zusätzliche Verschraubung mit der randverstärkten Bekleidungsplatte und (5.3) Ausnehmungen zur Aufnahme der später noch näher beschriebenen randverstärkten Bekleidungsplatte.

5098U/0407

- 8 - ' O.Z-. 2704

30.3.1973

Figur 6 zeigt ein Lagerprofil mit wellenförmiger Nut, wie sie z.B. zur Aufnahme einer gewellten Bekleidungsplatte erforderlich ist. Ein Lagerprofil braucht nicht unbedingt einteilig zu sein, sondern kann auch aus zwei oder mehr Teilen bestehen, wenn dadurch die Fertigung oder Anbringung von Nut und sonstigen Ausnehmungen vorteilhafter bzw. wirtschaftlicher ist (6.1). Figur 7 gibt dabei eine mögliche Befestigungsform der Bekleidungsplatte mit dem Lagerprofil an.

Als Bekleidungsplatten für das erfindungsgemäße System eignen sich grundsätzlich Platten, die über die gewünschte Spannweite tragfähig und außerdem witterungsstabil sind. Als Werkstoffe kommen dabei in erster Linie Metalle, vorzugsweise Aluminium, und Kunststoffe, wie z.B. schlagzähes PVC und GFK, infrage. Die Bekleidungsplatten können sowohl einwandig als auch "sandwich"-artig ausgeführt sein. Außerdem sind alle gängigen Profilierungen möglich. Eine bevorzugte Ausführungsform der Bekleidungsplatte ist die bombierte PVC- oder GFK-Wellplatte. Bei Verwendung solcher gewellter Platten ist es zweckmäßig, die in den Lagerprofilen gehaltenen Ränder zu verstärken. Eine mögliche Form der Verstärkung zeigt Figur 8. Sie wird vorteilhaft aus Blech gefertigt und mit den Bekleidungsplatten punkt- oder flächenförmig verbunden, z.B. durch Heftung, Nietung, Verschraubung oder Verschweißung.

Die Randverstärkung kann, wie (8.1) zeigt, Falzungen aufweisen, die in den Ausnehmungen der Lagerprofile festhaken. Diese Falzungen können noch eine verstärkende Einlage erhalten, z.B. in Form eines Drahtes. Die möglichen Abkantungen auf dem Rücken der Randverstärkung (8.2) sind dann vorteilhaft, wenn die randverstärkte Bekleidungsplatte besonders fest gegen Ausreißen und Abgleiten aus dem Lagerprofil geschützt werden soll. Durch diese Abkantungen würde nämlich die Verschraubung gemäß (5.2) führen.

50 98 1 U/CK 0 7

- 9 - O.Z. 2704

30.3.1973

Eine möglicherweise zusätzliche Innendichtung der Randverstärkung zeigt beispielhaft (8.3). Vorzugsweise können hierfür die vorher genannten Blastoraeren verwendet werden.

Im allgemeinen werden durch eine Knotenplatte vier Bekleidungsplatten an den Ecken gehalten. Dabei ist es noch notwendig, die von den Bekleidungsplatten zwischen zwei Knotenplatten nicht bedeckte Fläche durch eine zusätzliche Dichtungsplatte (9»1)». vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt, abzudecken. Die Dichtungsplatte kann dabei die Form des Querschnitts der Knotenplatte aufweisen und wird von dieser gemäß Figur 9 durch Einklemmen und Verschrauben gehalten (9·2). Die Verschraubung gemäß (9.2) hat außerdem die Aufgabe, das Abgleiten der Bekleidungsplatten zu verhindern. Die Lager'profile, die Füllplatte und gegebenenfalls die Klemmplatten können Ausnehmungen in der Dicke der Dichtungsplatte (9·1) erhalten, damit diese durch die Knotenplatten gleichmäßig geklemmt werden"können. Beim Einsatz von Knotenbändern erübrigen sich in Ermangelung nicht abgedeckter Flächen diese Dichtungsplatten.

Die Stoßausbildung der Knotenbänder zeigt Figur 10. Dabei kann man z.B. mit überlappenden Stoßplatten (IO.I) oder mit untergeschobenen Stoßplatten (10,2) arbeiten. Mögliche Stoßausbildungen der Bekleidungsplatten zeigen (10.3), (10.4), (10.5) und (10.6).

5098U/.0 407

Claims (3)

- 10 - O.Z. 2704 30.3.1973 Patentansprüche

1. ) System zur Bekleidung allgemein gekrümmter Flächen, gekennzeichnet durch

a) eine mit der Unterkonstruktion über ein festes oder elastisches Zwischenstück verbundene aus mindestens zwei zusammengehörigen Klemmplatten bestehende Knotenplatte, die auch als Knotenband ausgebildet sein kann, und die in der Mitte eine Füllplatte zur Regulierung des Abstandes der einzelnen Klemmplatten oder -bänder besitzt und zwei Lagerprofile aus einem alterungs- und witterungsstabilen vulkanisierten Elastomeren faßt, in denen die Bekleidungsplatten durch entsprechende Befestigung elastisch gehalten werden,

b) den dem zu bekleidenden System in der Dimension angepaßten und gegebenenfalls randverstärkten Bekleidungsplatten, und gegebenenfalls

c) Dichtungsplatten, die zur Abdeckung bestimmter Bekleidungsplattenränder dienen.

2. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Knotenplatten bzw. -bänder aus glasfaserverstärktem Polyester bestehen.

3. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Füllplatten und die Lagerprofile aus vulkanisiertem ungesättigten Äthylen-Propyleh-Kautschuk bestehen.

k. System nach Anspruch 1,

dadurch · gekennzeichnet, daß

die Bekleidungsplatten aus schlagzähem PVC bestehen.

50981A/0407