DE2530257A1

DE2530257A1 - Selbsttragendes dach und verfahren bei der herstellung von profilelementen sowie hierfuer vorgesehenes riegelelement

Info

Publication number: DE2530257A1
Application number: DE19752530257
Authority: DE
Inventors: Hans Christian Petersen; Henryk Sokoler
Original assignee: Everlite AS
Current assignee: Plastmo AS
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1975-07-07
Publication date: 1977-01-13
Also published as: NO762059L; FI761963A; ATA42876A; SE7606708L; JPS6039819B2; JPS5228128A; IE42836B1; DE2530257C3; CH610040A5; LU75082A1; SE410021B; DK228476A; IT1061841B; GB1528874A; FR2317434B1; AT342836B; FR2317434A1; IE42836L; NL183599C; BE842672A

Description

Patent=·::· vilte

Dip!..Ine-II. MITSCHERLICH _λ _ _„

DIpL-Ir..-;. K. C :i r, i η Il M A H M 2 B 3 O 2 b 7

Dr. ror. net. W. K Ö i! B E R -

Dipl.-l.iB- J. KCHMIDT-EVERS _ _ _ . ._„.-

8 MUHCHEtI 22. Steinstiotfstr. 10 I . UUlI %3 (5

Solbüc/cragondes Dach 'and Verfahren bei der Herstellung von ?rof:; !elementen sowie hierfür vorgesehenes Riege !element

D:'c 2rfind"ung betrifft ein selbsttragendes Bach aus nichtplastifiziertom Kunststoff, insbeconclere hartem PVC, der zwecks Bildung von Ein- oder Kehrkammer-Profilelementen extrudiert ist, die ■zwecks ilildung einer gekrümmten Dachfläche mit gewünschten Diiüenoionen Seite an Seite zusammengesetzt werden, indem die ProfiluXe..iCnte an den einander zugekehrten Flächen ineinandergreifende x'Gilo haben, die irr, Eingriff miteinander verriegelt v/erden mit Hilfe dünner, flacher PJ.egelelemente, die in die von den.ineinancorjroifenden Teilen gebildeten Kanäle eingeschoben werden.

Dr' .j Herstellung der bekannten Bücher dieser Art erfolgt nach dem Tbrtrudieren der Profilelemente dadurch, dass man in der Fabrik suorst eine gewisse Anzahl Profilelement© zu einem Flächenelement zus".":V.;enset-zt, wonach in die Kanäle zwischen je zwei benachbarten Eleii'ur.ton kurze, rechteckige Riegelelemente eingeschoben und mit r·. "elmässisen Zwischenräumen in den Kanälen lokalisiert werden, wobei man dafür Sorge trägt, dass die Riegelelemente in Nachbar-'.':./.;llen des Aussehens halber, wenn das fertige Dach zu seiner ''.ölt von innen her und gegen das Licht betrachtet wird, einander /jo-jonüberliegen. Durch die Anwendung kurzer Riegelelemente hat ;:an ein leichtes Einführen ohne zu grosse Friktion sichern wollen. ?/a das Einführen manuell erfolgt und die Plaaierung genau sein .-.lues, darf es nicht ruckweise erfolgen, sondern muss unter Anwendung eines geeigneten bandförmigen Werkzeugs gleitend geschehen.

Γί;.. Vj Flüchenelement wird dann auf einen Tisch mit einer gekrüiiuvrfcen. Oberfläche gelegt, die der Fora des gevainschten Daches entspricht, ■und schliesslich einer Wärmebehandlung unterworfen, so dass es eine der Krür,imung des Tisches entsprechende Krümmung erhält. Nach dem Abkühlen sind die Flächenelemente in der gewünschten Form stabili-

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siert und können zur Baustolle transportiert v/erden, wo sie zu einer ganzen Dachfläche zusammengesetzt werden, und zwar werden zu diesem Zweck in die neuen Kanäle ebenfalls Riegelelemente eingeschoben, wobei dafür gesorgt werden muss, dass diese Riegeieiemente mit den bereits in der Fabrik lokal angebrachten auf einer Linie liegen.

In architektonischer Hinsicht übertrifft das selbsttragende Kunst st off dach diese^vr Art eine Reihe anderer Dachtypen.

Im Wettbewerb mit anderen Dachkonstruktionen haben sich selbsttragende Dächer aus Profilelementen aus nichtplastifiziertem Kunststoff jedoch nur innerhalb gewisser beschränkter Dimensionen des Daches behaupten können, weil es bei grösseren Dachflächen nicht möglich gewesen ist, unter allen Umständen die durch die Baubehörden gestellten und u.a. durch die Belastung pro Quadratmeter angegebenen -Festigkeitsanforderungen auf wirtschaf-cliche Weise zu erfüllen.

Eine Vergrösserung der Materialstärke der Profileler<:onte verteuert das Erzeugnis und bewirkt ein grösseres Eigengewicht und erhöhte Transportkosten sowie einen grösseren Rohwarenverbrauch, der zu der erreichten Verbesserung der Festigkeit in keinem angemessenen Verhältnis steht.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein Dach der beschriebenen Art zu schaffen, das unter Beibehaltung des architektonischen Charakters als selbsttragendes Dach die Anforderungen an die Belastungsfähigkeit erfüllt.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Riegelelömente aus Metall, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, mit einer der Krümmung der Profilelemente entsprechenden Vorkrümmung bestehen und sich wie ein gekrümmtes Band über die gesamte Länge des Profilelementes erstrecken.

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Trots des Umstandes, dass die Riege!elemente nur dünne Bänder sind, haben von einer offiziell anerkannten Prüfanstalt ausgeführte Versuche das überraschendo Ergebnis gezeigt, dass die Belastungsfähigkeit um einen Faktor von Drei oder mehr verbessert worden ist. Es ist ferner überraschend, dass das Einführen der Riegelelemento, die eine der gesamten Spannweite des Baches entsprechende Länge haben, in die engen Kanäle keine Schwierigkeiten bereitet, und zwar obwohl zwischen Riegelelement und Kanalwänden eine ausreichend enge Passung bestehen muss, ur.i eine verantwortliche Verriegelung su gewährleisten. Sorgt man dafür_? dass die Krümmungsradien des Daches und des Bandes die gleichen sind, lässt sich die Grosse der Radien innerhalb eines ausreichend grossen Bereiches frei wählen.

Die erhöhte Transparenz des für die Profileleinente benutzten Kunststoffmaterials hat bewirkt, dass die Anforderungen an die . Genauigkeit der Anbringung der kurzen Xunststoff-Riegelelemente sehr hoch geworden sind, -and selbst bei völlig korrekter Anbringung geben sie Anlass zu Schatten oder dunklen Partien, die den architektonischen Eindruck stören. Diese Probleme werden durch die Anwendung der durchgehenden 1-Tetallbänder vollständig beseitigt. Ausserdem wird eine Sonnenabschirmungswirkung erzielt, v/eil die .in lotrechten Ebenen liegenden Bänder wie Sonnenabschirmungslamellen wirken.

In herstellungsmässiger Hinsicht unterscheidet sich das Verfahren vor.i bekannten Verfahren dadurch, dass die Profilelemente vor der Wärmebehandlung separat auf den Tisch gelegt werden und ihnen danach die gekrümmte Form gegeben wird, die sie nach dem Abkühlen behalten. Man kann jedoch auch weiterhin Flächenelemente in der Fabrik herstellen una die Erleichterung erzielen, dass das Zusammensetzen dadurch erfolgen kann, dass das bandförmige Riege1-elerant vor dem Zusammensetzen zweier benachbarter Profilelemente eingelegt wird, die daraufhin durch eine relative Verschiebung dei beiden Elemente in ihrer Längsrichtung zusammengesetzt werden. In

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transportmässiger Hinsicht bietet die Konstruktion ebenfalls Vorteile, teils weil sie solider ist, teils weil die Gefahr, dass sich die kurzen Riegelelemente verschieben, nicht mehr vorhanden ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Riegelelement für ein selbsttragendes Dach, das aus den beschriebenen Profilelementen besteht, die unter Bildung eines hauptsächlich rechteckigen Kanals zusammengesetzt werden, welches Riegelelement dadurch gekennzeichnet ist, dass es im Querschnitt gesehen hauptsächlich rechteckig ist, aber an beiden Enden Verdickungen hat, so dass allein diese Enden mit den Wänden im Kanal in Berührung kommen.

Das bandförmige Riegelelement kann z.B. aus einer Aluminiumlegierung bestehen und extrudiert und später, z.B. durch Kaltwalzen, in Kreisform gekrümmt sein. In der genannten Ausführungsform füllt das Band den Kanal nur an seinen Längskanten entlang aus, aber es ist auch möglich, es mit einer zentralen Verdickung zu versehen, die eventuell längs einer Linie gegen die Kanalwand anliegt. Hierdurch wird eine Versteifung des Bandes selbst erreicht, und wenn die Verdickung gegen die Kanalwand anliegt, wird das Band in gewissem Umfang gegen Durchbiegen abgestützt.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung erklärt. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen Teil eines extrudierten Profilelements für ein erfindungsgemässes selbsttragendes Dach,

Fig. 2 ebenfalls in perspektivischer Ansicht einen Teil eines extrudierten Riegelelements für ein erfindungsgemässes selbsttragendes Dach,

Fig."3 ebenfalls in perspektivischer Ansicht einen Teil der Verbindungsorgane an zwei benachbarten Profilelementen, die zusammen einen Kanal für ein Riegelelement bilden, und . Fig. 4 schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsge-

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masses Dach mit zwei Fächern.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Ausführungsform eines Profilelements für ein erfindungsgemässes selbsttragendes Dach ist aus nichtplastifiziertem Kunststoff, einem sogenannten Hartplast, extrudiert. Das Element ist als Einkammerelement dargestellt, aber es kann auch zweikammrig oder mehrkammrig sein. Die Kammer hat zwei lotrechte Seitenwände 1 und 2 und zwei hauptsächlich waagerechte Seitenwände 3 und 4· Die Seitenwände 3 und 4 sind beide mit nach aussen gerichteter Krümmung gezeigt, aber sie können selbstverständlich auch eine nach innen gerichtete Krümmung haben, so dass die konkaven Flächen nach aussen gekehrt sind. Die Kammer, die von den Wänden 1, 2, 3 und 4 gebildet wird, kann durch Zwischenwände in mehrere Kammern aufgeteilt sein.

Die lotrechte Wand 1 ist nach oben und nach unten in bezug auf die Kammer verlängert und geht oben in einen waagerechten Teil 5 und unten in einen waagerechten Teil 6 und einen lotrechten Teil 7 über. In entsprechender Weise hat die lotrechte Seite 2 unten eine Verlängerung, die in einen waagerechten Teil Ö übergeht, und oben eine Verlängerung, die in einen waagerechten Teil 9 und einen lotrechten Teil 10 übergeht. Das Profilelement ist somit punktsymmetrisch um seine Mittelachse.

Fig. 3 veranschaulicht, wie zwei Nachbarelemente des in Fig. 1 dargestellten Typs zusammengekoppelt werden können. Die Zusammenkopplung kann auf zwei prinzipiell verschiedene Weisen erfolgen, und zwar entweder dadurch, dass die Elemente wie Schienen ineinandergeschoben werden, oder dadurch, dass sie von der Seite her, also durch eine Verschiebung quer zur Längsrichtung, zusammengesetzt werden.

In Fig. 3 sind die Teile, die zum Nachbarelement auf der rechten Seite gehören, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie auf der linken Seite am Profilelement nach Fig. 1 gezeigte Teile, sind je-

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doch zusätzlich'durch den Buchstaben a gekennzeichnet. Es ist ersichtlich, dass die Seitenwände 2 und la sowie die umgebogenen Teile Ö, 9, 10 und 5a, 6a und 7a zusammen einen hauptsächlich rechteckigen Kanal bilden. Bei der bekannten Konstruktion wird in diesen Kanal ein kurzer Kunststoffkeil eingesetzt, der die Teile $ und 6a sowie 5a und 9 paarweise gegeneinanderzieht und somit verhindert, dass die beiden Profilelemente, ausgenommen durch relatives Verschieben in Axialrichtung, ausser Eingriff geraten können.

Der vorliegenden Erfindung gemäss werden die Kunststoffkeile durch ein Metallband ersetzt, das vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung besteht, sich durch den ganzen Kanal erstreckt und an seinen Enden auf den tragenden Elementen der Dachkonstruktion ruht.

Ungeachtet des Umstandes, dass das bandförmige Riegelelement, das in Fig. 2 wiedergegeben ist, nur eine Stärke von ein paar Millimetern hat, zeigt es sich, dass es eine erhebliche Erhöhung der Festigkeit der Konstruktion bewirkt, und zwar wird die Belastungsfähigkeit um einen Faktor von Drei verbessert. Beispielsweise sei erwähnt, dass man mit Bezug auf eine maximale Schneebelastung mit einem Sicherheitsfaktor von Fünf bis Sechs rechnet. Das in Fig. 2 gezeigte Keilband 20 besteht aus einer extrudierten Aluminiumlegierung. Längs seiner beiden sich gegenüberliegenden Seitenkanten hat das Band Verdickungen 21 und 22, so dass es mit gleitender Passung in den Kanal in Fig. 3 hineinpasst. Das Band kann eine oder mehrere Versteifungsrippen 23 haben, und diese Rippen können so hoch sein, dass sie gegen die Kanalwände stützen.

Die überraschende Festigkeit der Konstruktion hängt gerade damit zusammen, dass das Kunststoffmaterial selbst als Stütze für die Bänder wirkt, deren Belastungsfähigkeit deshalb besonders hochgradig ausgenutzt werden kann. Belastungsversuche bis zur Bruchgrenze haben auch erwiesen, dass bei Überlastung eine Torsion der Bänder erfolgt.

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Ein Vorteil der hier beschriebenen selbsttragenden Dächer ist, dass sie aus Profilelementen aus durchscheinendem Kunststoff hergestellt werden können, der Licht durchlässt. Trotz dieses Vorteils und des ausgesprochenen Wunsches, diese Dachkonstruktion in architektonischer Hinsicht ausnutzen zu können, hat man bisher die Anwendung auf Dächer kleinerer Dimensionen beschränken müssen. Die neue Konstruktion eröffnet weit bessere Möglichkeiten.

Gleichzeitig wird die mit der Montage des Daches verbundene Arbeit reduziert, da die genaue Anpassungsarbeit, die der Sicherstellung der korrekten relativen Lage der Kunststoffkeile wegen erforderlich war, nunmehr entfällt. Es hat sich sogar erwiesen, dass sich auch noch eine Sonnenabschirmungswirkung erreichen lässt, und zwar durch die Anwesenheit der Aluminiumkeilbänder, die wie Lamellen wirken, die einen direkten Durchgang schräg einfallender Sonnenstrahlen verhindern. Die Lamellen können im übrigen durch gemusterte oder farbige Oberflächen und eventuell durch Perforationen architektonisch ausgenutzt werden. Im letztgenannten Fall ist jedoch, falls erforderlich, der eventuell geänderten Tragfähigkeit Rechnung zu tragen.

Die extrudierten Profilelemente werden in geeignete Längen geschnitten· und dann einer Wärmebehandlung unterworfen, wobei sie auf einer gekrümmten Unterlage liegen, die Kreisbogenform hat. Der Krümmungsradius kann z.B. 4-6 m betragen.

Dem Riegelelement wird, z.B. durch Kaltwalzen, eine entsprechende Kreisbogenform verliehen. Es ist erforderlich, dass das Riegelelement und die Profilelemente ein und dieselbe Krümmung haben. Wenn dies der Fall ist, macht das Zusammensetzen der Profilelemente und das Einführen des Riegelelements in den Kanal keine -Schwierigkeiten. Die Krümmung der Profilelemente ist in Fig. 3 der Einfachheit halber nicht gezeigt.

Der Umstand, dass die Riegelelemente die Rolle als tragende Elemente übernommen haben, während die Profile nur stützend wirken, 'erlaubt bei der Ausgestaltung der Profilelemente grössere Frei-

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zügigkeit, da diese jetzt nur noch dafür sorgen brauchen, dass die bandförmigen Riegelelemente unter Belastung in Hochkantstellung -gehalten werden.

Es ist ständig möglich, zwecks Bildung eines geeignet grossen Flächenelements in der Fabrik mehrere Profilelemente zusammenzusetzen. Das Zusammensetzen erfolgt zweckmässigerweise dadurch, dass die Elemente aufeinandergestapelt werden, indem sie um 90° um ihre Längsachse gedreht werden, siehe Fig. 1, d.h. dass sie auf einer planen Unterlage auf der Seite liegen. Infolge der Anwesenheit der durchgehenden Riegelelemente ist ein Flächenelement dieser Art stabiler und besser zum Transport geeignet als die bekannten Flächenelemente, in welchen sich die lokal sitzenden Riegelelemente aus Kunststoff während des Transports verschieben könnten.

Das Einführen der Riegelelemente macht weder in der Fabrik noch auf der Baustelle Schwierigkeiten. Im allgemeinen haften an einem extrudierten Aluminiumband beim Verlassen der Fabrik noch Schmiermittelreste, die das Einführen erleichtern. Sollte dies nicht der Fall sein, kann man selbstverständlich etwas Schmiermittel zuführen.

In Fig. 4 ist rein schematisch ein erfindungsgemässes Dach in einer Ausführungsforra mit zwei Fächern wiedergegeben. Das Dach lässt sich um eine beliebige Anzahl Fächer verlängern. 40 und 41 bezeichnen die kreisbogenförmig gewölbten Profilelemente, deren Keilbänder an jedem Ende auf einer Profilschiene 42 ruhen, die z.B. aus Stahl oder einer Aluminiumlegierung bestehen kann. Die Profilschienen können von Balken 43 und/oder von Säulen unterstützt oder auf andere geeignete Weise in der nicht eingezeichneten tragenden Konstruktion verankert sein. Die Keilbänder können an den Profilschienen z.B. dadurch befestigt sein, dass eine Stange oder ein Rohr 44 durch auf einer Linie liegende Öffnungen in den Keilbändern geführt und mit Hilfe nicht eingezeichneter hakenförmiger Bolzen-verankert ist, die um das Rohr oder die Stange 44 herumgreifen und in Öffnungen in der Profilschiene befestigt sind. 609882/0206

Claims

Patentansprüche

1. Selbsttragendes Bach aus nichtplastifiziertem Kunststoff, insbesondere hartem PVC, der zwecks Bildung von Ein- oder Mehrkammer-Profilelementen extrudiert ist, die zwecks Bildung einer gekrümmten Dachfläche mit gewünschten Dimensionen Seite an Seite zusammengesetzt werden, indem die Profilelemente an den einander zugekehrten Flächen ineinandergreifende Teile haben, die im Eingriff miteinander verriegelt werden mit Hilfe dünner, flacher Riegelelemente, die in die von den ineinandergreifenden Teilen gebildeten Kanäle eingeschoben werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelelemente (20) aus Metall, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung, mit einer der Krümmung der Profilelemente (1,

2, 3, 4) entsprechenden Krümmung bestehen und sich wie ein gekrümmtes Band über die gesamte Länge des Profilelementes erstrecken.

2. Verfahren bei der Herstellung von Flächenelementen für ein aus Profilelementen zusammengesetztes, selbsttragendes Dach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilelemente (l,

2. 3, 4) vor ihrem Zusammenbau zu kreisbogenförmig gekrümmten Flächenelementen gekrümmt werden und dass die bandförmigen Riegelelemente (20) mit entsprechender Kreisbogenform ausgebildet werden, wonach der Zusammenbau erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _t dass das bandförmige Riegelelement (20) auf seinen Platz in das eine Profilelement eingelegt und dann das nächste Profilelement zwecks Bildung von Kanälen (Ö, 9, 10, 5a, 6a, 7a) und Einschliessung des Riegelelements durch eine Verschiebung in Längsrichtung auf das erste Profilelement aufgeschoben wird.

4. Riegelelement für ein selbsttragendes Dach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t dass es im Querschnitt gesehen hauptsächlich rechteckig ist, aber an beiden Enden Verdickungen (21, 22) hat, so dass allein diese Enden mit den Wänden im Kanal in Berührung kommen.

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5. Riegelelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es ausserdem eine zentrale Verdickung (23) hat, die längs einer Linie gegen die Kanalwände anliegt.

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