DE2743737A1 - Verfahren und vorrichtung zur errichtung von im wesentlichen kuppelfoermigen bauwerken o.dgl., sowie damit errichtetes bauwerk - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur errichtung von im wesentlichen kuppelfoermigen bauwerken o.dgl., sowie damit errichtetes bauwerk

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DE2743737A1 DE19772743737 DE2743737A DE2743737A1 DE 2743737 A1 DE2743737 A1 DE 2743737A1 DE 19772743737 DE19772743737 DE 19772743737 DE 2743737 A DE2743737 A DE 2743737A DE 2743737 A1 DE2743737 A1 DE 2743737A1
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Errichtung von im vesentlichen kuppeiförmigen Bauverken o.dgl. sovie ein damit errichtetes Bauverk.
Bekanntlich stellen kuppelfSrmige Bauverke gerade vegen ihrer Form eine besonders vorteilhafte Baukonstruktion dar, sei es in ästhetischer Hinsicht vegen ihrer leichten und angenehmen Einführung in das Landschaftsbild, sei es in struktureller Hinsicht, veil sie leicht mit einer einteiligen Stutzmembrane gebildet verden können, velche in der Lage ist, den Belastungen standzuhalten und velche auf Grund ihrer Ausbildung eine in bezug auf konventionelle Konstruktionen geringe Materialmenge erfordert·
Die Kuppelbauten haben jedoch den Nachteil, dass sie schvierig zu errichten sind, da sie, venn man sie nach den in der Bautechnik üblichen Methoden errichtet, sehr komplizierte, die Form der Kuppel viedergebende Schalungen und Gerüste £\xr die Schuttung des Zementmaterials erfordern· Diese Schwierigkeiten
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wurden nur teilweise durch Anwendung einer Abstützung fur die Betonschuttung bestehend aus einem Ballon, der die Form der zu bildenden Kuppel hat, beseitigt. Dieser Ballon stellt auf Grund der Einfachkeit, mit welcher er aufgeblasen und angeordnet werden kann, eine Vereinfachung bei der Errichtung eines Kuppelbauwerkes dar, da dadurch eine Innenverschalung der Kuppel überflüssig wird, es müssen jedoch immer noch die Aussengerüste vorgesehen werden. Es.ist daher offensichtlich, dass wenn auch dieser Ballon das Zementmaterial in seiner Form abstützen und zusammenhalten kann, es für ihn unmöglich ist, ohne merkliche Verformungen auch das Gewicht der Personen und der Maschinen zu halten, welche den Beton aufspritzen und für die die Aussengerüste errichtet wurden.
Dieser Machteil wurde in wirksamer Weise durch frühere Vorschlage und Patente beseitigt, welche die Errichtung von Kuppelbauwerken offenbaren, wobei die Aufschüttung des Betons und die Anordnung der Bewehrung direkt in der Ebene auf dem Boden auf einer Membrane durchgeführt werden, welche sodann bis zur endgültigen Form, die wenigstens teilweise dem zu errichtenden Bauwerk entspricht, aufgeblasen wird. Auf diese Weise wird das ganze Material auf dem Boden aufgebracht und es erübrigen sich die Aussengeruste. Mit dieser Methode werden ausserdem noch weitere wesentliche Vorteil erzielt, wie z.B. eine ausserst grosse Schnelligkeit der Errichtung des ganzen Bauwerkes und eine leichte Verteilung des Zementmaterials, da, nachdem alle Arbeiten im wesentlichen auf dem Boden durch-
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gefuhrt werden, keinerlei Spritzgerate oder Pumpen grosserer Leistung für die Aufbringung des Zementmaterials erforderlich sind.
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Auf Grund der Vorteile und der Originalität im Vergleich zur bisher angewendeten Technik hat dieses Verfahren veitweite Anwendung gefunden· Mit der Zeit jedoch ergab sich wegen der andauernd steigenden Bedürfnisse und Erfordernisse hinsichtlich der Bequemlichkeit, der Weitläufigkeit und der Wirtschaftlichkeit der Bauwerke die Erfordernis der weiteren Entwicklung und Verbesserung dieses Verfahrens. Insbesondere hat es sich als wünschenswert erwiesen, sowohl die Errichtung der Kuppelbauverke wirtschaftlicher zu gestalten als auch die Konstruktion von Kuppeln mit grossem Durchmesser zu ermöglichen, will man tatsachlich eine Kuppel mit einem Durchmesser von etwa 40 m oder mehr errichten, ist es notwendig, in kurzer Zeit eine grosse Betonmenge auf der erwähnten elastischen Membrane aufzubringen, um die vollstandige Abdeckung der Membrane zu erzielen, bevor der zuerst geschüttete Beton die fur die Anpassung an die beim Aufblasen der Membrane auftretenden Verformungen erforderliche Fliessfahigkeit einbusst. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass es bei Kuppeln mit einem Durchmesser von 40 m oder mehr ausserst schwierig ist, die Betonschuttung mit der genannten Schnelligkeit durchzufuhren insbesondere in schwer zuganglichem Gelände oder in den Fallen, in welchen die geeigneten Gerate zum Betonieren fehlen·
In Anbetracht dieser Situation ergab sich daher das technische Problem der Erstellung von Kuppeln mit grossem Durchmesser unter Beibehaltung des wesentlichen Vorteiles, keine Stutzgeruste errichten zu müssen, und überdies die Wirtschaftlichkeit und Präzision des Baues der Kuppeln zu verbessern.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt nun in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche das genannte Problem in zufriedenstellender Weise losen, so dass Kuppelbauwerke noch konkurrenzfähiger und universeller verwendbar werden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Errichtung von im wesentlichen kuppelformigen Bauwerken od.dgl., bei welchem an einem Fundament eine Membrane verankert wird, die, wenn sie durch Einblasen eines gasformigen Mediums aufgeblasen ist, wenigstens teilweise eine der zu errichtenden ronstruktion entsprechende Form annimmt, wobei auf der noch nicht aufgeblasenen Membrane elastisch verformbare Bewehrungselemente angeordnet und mit dem Fundament verbunden werden und auf die noch nicht aufgeblasene Membrane und auf die Bewehrungselemente eine Schicht aus Zementmaterial aufgebracht und die Membrane bis zur gewünschten Form aufgeblasen wird, dadurch gelost, dass die Schicht aus Zementmaterial hinsichtlich ihrer Dicke derart dimensioniert wird, dass sie einen ersten, in Bezug auf die endgültige Dicke dünnen Kuppelteil bildet, und dass auf die aussere Wolbflache dieses ersten Kuppelteiles, sobald er ausreichend hart geworden ist und wahrend die Membrane noch gespannt ist, weitere Bewehrungselemente und wenigstens eine weitere Schicht aus Zementmaterial aufgebracht werden, welche derart dimensioniert ist, dass sie wenigstens einen weiteren Kuppelteil, der in bezug auf die Dicke des ersten Kuppelteiles eine grossere Dicke aufweist, bildet, wobei die weiteren Bewehrungselemente und die weitere Schicht aus Zementmaterial mit den erstgenannten Bewehrungselementen und der erstgenannten Schicht aus Zementmaterial fest verbunden werden.
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Zur Durchfuhrung des erfindungsgemassen Verfahrens dient vorzugsweise eine Vorrichtung, die aus einer an einem gewohnlich ringförmigen Fundament verankerten Membrane, die befähigt ist, beim Einblasen eines gasförmigen Mediums eine wenigstens teilweise der zu errichtenden Konstruktion entsprechende Form anzunehmen und die die elastisch verformbaren und sich selbst auf der Membrane, wenn diese aufgeblasen ist, anordnenden Bewehrungselemente tragt, aus Einrichtungen zur Verteilung eines Zementmaterials auf der Membrane und den Bewehrungselementen zur Bildung eines Teiles der Kuppel und aus Einrichtungen zum Einblasen eines gasformigen Mediums und zum Aufblasen der Membrane unter Überwindung des Gewichtes der Bewehrungselemente und des Zementmaterials besteht und dadurch gekennzeichnet ist, dass sie weiters Einrichtungen zur Aufbringung wenigstens eines weiteren Zementmaterials direkt auf das bereits geformte ersterwähnte Zement- material und auf weitere, auf dem Zementmaterial angeordnete Bewehrungselemente, um wenigstens einen weiteren Kuppelteil zu bilden, und Einrichtungen zur starren Verbindung der beiden Kuppelteile miteinander aufweist·
Weitere Merkmale und Vorteile sind deutlicher der folgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispieles der Erfindung unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnung zu entnehmen, in welcher«
Fig· 1 und 2 die verschiedenen Phasen der Bildung einer ersten Schicht eines Kuppelbauwerkes gemäss der Erfindung zeigen;
Fig· 3 eine weitere Phase der Bildung des genannten Bauwerkes veranschaulicht, und
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Fig. 4 einen Teil der in Fig. 3 gezeigten Baukonstruktion im einzelnen hervorhebt.
Gemass der Zeichnung sieht die Erfindung ein Verfahren zur Errichtung von kuppelformigen Bauwerken vor, gemSss welchem die Konstruktion selbst in zwei Schichten ausgeführt wird, die miteinander sowohl mittels Bewehrungen als auch durch ein Haftmittel, das die beiden Betonschichten miteinander verklebt und fest verbindet, vereinigt sind. Dabei wird erfindungsgeaiäss zuerst eine Kuppel mit geringer Dicke, d.h. einer Dicke, die zwischen 2 und 4 cm, je nach dem Kuppeldurchmesser, schwankt, im Zuge eines Verfahrens, welches im wesentlichen dem bereits bekannten Verfahren entspricht, errichtet. Die ersten Schritte des Verfahrens bestehen im konkreten Fall darin, dass man auf dem Boden ein Fundament 1 von ringförmiger, vorzugsweise kreisförmiger Form giesst, im vom Fundament 1 begrenzten Raum eine Membrane 2 anordnet, die befähigt ist, durch elastische Verformung eine wenigstens teilweise der zu errichtenden Konstruktion entsprechende Form anzunehmen, die Membrane 2 abdichtend mit dem Fundament verbindet, die schematisch mit 3 bezeichneten ersten Bewehrungselemente unter Verbindung der ersten Bewehrungselement« 3 mit dem Fundament 1 aufbreitet, die ganze Anordnung mit einer ersten schicht aus Zementmaterial 4 bedeckt und die Membrane aufblast, bis sie die gewünschte Form annimmt. Es ist wesentlich zu beachten, dass die ersten Bewehrungselemente 3, obgleich sie, ahnlich denen gemass dem erwähnten bekannten Verfahren, elastisch verformbar sind und sich wahrend des Auf-
blasens der Membrane 2 selbsttätig anordnen, besonders
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vereinfacht und verbilligt werden können, da sie auf dem zu bildenden Kuppelteil 5 mit herabgesetzter Dicke angeordnet werden. Auch fur die erste Schicht 4 aus Zementmaterial, die auf dem Boden liegende Membrane aufgebracht vird, benötigt man eine geringere Materialmenge·
Vorzugsweise werden bei der Aufbringung der ersten Schicht aus Zementmaterial Öffnungen 6 freigelassen, welche die ersten Bewehrungselemente 3 teilweise freilegen.
Sobald der erste Teil der Konstruktion nach Aufblasen der Membrane und Abbinden des Betons beendet ist, werden auf dem ersten Kuppelteil 5 zweite Bewehrungselemente 7 aufgelegt, die je nach den Erfordernissen bemessen und verlegt werden. Diese zweiten Bewehrungselemente 7 werden in beliebiger Weise mit den ersten Bewehrungselementen 3 durch die in der ersten Schicht 4 aus Zementmaterial freigelassenen Öffnungen 6 verbunden. Diese Arbeit wird unter Ausnutzung der Abstutzung des ersten Kuppelteils 5 durchgeführt, weshalb es erforderlich ist, dass letzterer ausreichend abgebunden hat und erhärtet ist, wenigstens so weit, dass er begangen werden kann.
Wahrend sich noch die Membrane 2 unter Spannung befindet, vird auf der ausseren Volbflache der ersten Schicht 4 aus Zementmaterial ein Halfmaterial 8 aufgetragen und sodann mit Betonspritzmaschinen oder Betonpumpen eine zweite Schicht aus Zementmaterial mit bedeutend grosserer Dicke als die der ersten Schicht 4 aufgebracht, um einen zweiten Kuppelteil zu bilden, der in konstruktiver Hinsicht den Hauptteil der Konstruktion darstellt.
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Gleichzeitig werden erfindungsgemäss die Verstärkungseinfassungen der in der Kuppel angebrachten öffnungen vorgesehen.
Der ausreichende flüssige gegossene Beton kann sodann einer "Vakuum"-Behandlung zur Verbesserung einer Eigenschaften unterworfen werden.
Wenn auch dieser zweite Guss nach etwa 2 Tagen ausreichend abgebunden hat, wird die Membrane 2 entleert und die erste Schicht 4 aus Zementmaterial im Bereich der vorgesehenen öffnungen ausgeschnitten, so dass die Konstruktion vollendet ist und die Membrane zur wiederverwendung entnommen werden kann.
Zur Durchfuhrung dieses Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, die in ihrer Gesamtheit aus einer Membrane 2, die verformbar und im wesentlichen zu der vom ortsfesten, gewohnlich ringförmigen Fundament begrenzten Fläche gegengeformt ist; Einrichtungen zur Verbindung der Ränder der Membrane 2 mit dem ortsfesten Fundament 1, um zwischen der Membrane und dem Boden eine im wesentlichen abgedichtete Aufblaskammer zu bilden; Einrichtungen zur Verteilung eines ersten Zementmaterials 4 auf der Membrane 2, nachdem auf der Membrane 2 erste elastisch verformbare und beim Aufblasen der Membrane sich selbst anordnende Bewehrungselemente 3 angeordnet worden sind, wobei diese Einrichtungen aufgrund der geringen Menge an auf dem Boden zu verteilenden Zementmaterial auch sehr einfach ausgebildet sein können; Einrichtungen zum Einfuhren eines Gases in die erwähnte
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Aufblaskammer und zum Aufblasen der Membrane 2; Einrichtungen zur Verteilung eines zweiten Zementmaterials 9 auf dem bereits geformten ersten Zementmaterial 4» nachdem auf letzterem zweite oder weitere Bevehrungselemente 7 angeordnet worden sind, wobei diese Einrichtungen beispielsweise aus Betonspritzmaschinen oder Betonpumpen bestehen können; und Einrichtungen zur starren Verbindung der übereinanderliegenden Schichten des gebildeten Kuppelbauwerkes, die beispielsweise, durch Verbindungselemente, welche die Bewehrungselemente 3 und 7 direkt miteinander verbinden und durch ein direkt zwischen den beiden Zementmaterialschichten 4 und 9 angeordnetes Haftmaterial 8 gebildet sein können, besteht·
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemass der Erfindung wird ein kuppelformiges Bauwerk erhalten, das im wesentlichen aus zwei übereinanderliegenden, jeweils mit einer eigenen Bewehrung versehenen Schichten besteht. Die Innenschicht bildet einen ersten Kuppelteil 5, die Aussenschicht einen zweiten Kuppelteil 10· Der erste Kuppelteil hat eine deutlich geringere Dicke als der zweite Teil und ist im Gegensatz zu diesem mit einer elastisch verformbaren und sich selbsttätig anordnenden Bewehrung versehen· Die beiden Bewehrungen sind miteinander verbunden und die beiden übereinanderliegenden Schichten im Bereich der Kontaktflachen durch ein Haftmaterial vereinigt·
Durch die originelle Kombination der Errichtung eines ersten Kuppelteiles vor dem Aufblasen der elastischen Membrane und eines zweiten Kuppelteiles von bedeutend grosserer Dicke als
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die des ersten Teiles nach Aufblasen der Membrane und nachdem der erste Teil im vesentlichen ausgehärtet ist (anstatt, wie bisher verfahren wurde, ein vollständiges Gerüst der Kuppel auf dem Boden oder auf der vorher aufgeblasenen Membrane vorzusehen) verden bedeutende technologische und wirtschaftliche Vorteile erreicht.
Technologische Vorteile sind darin au erblicken, dass die Möglichkeit geboten vird, Kuppelbauten mit einem Durchmesser von 40 m und mehr in besonders schwierigem Terrain zu errichten und dabei die Anordnung der Bewehrungen und die Betonschüttung genau durchzufuhren, da die Menge an rasch, auf dem Boden aufzubringendem Beton, d.h. ehe ein Teil des Betons die notige Fliessfähigkeit verliert, aufgrund der geringen Dicke des ersten Kuppelteiles sehr gering ist und da der zweite Kuppelteil, der gebaut vird, wenn die Membrane aufgeblasen ist, mit grosser Genauigkeit bewehrt werden kann und es möglich ist, gleichzeitig die Umrisse und Verstarkungseinfassungen der vorgesehenen öffnungen auszubilden.
Wirtschaftliche Vorteile sind die geringen Kosten an Material und Gerat und die Reduzierung und bessere Organisation der Arbeitskräfte» da die elastisch verformbare und sich selbst anordnende Bewehrung des ersten Kuppelteiles reduziert und vereinfacht ist und die Arbeit besser aufgeteilt und ohne der Erfordernis» eine umfangreiche Betonschüttung durchzufuhren, abgewickelt verden kann.
Die genannten Vorteile werden, was ein fundamentales Merkmal der Erfindung darstellt, mit einem Verfahren und einer
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♦Vorrichtung zur Errichtung eines Kuppelbaues erreicht, wobei keine oder nur in geringstem Ausmass Brücken und Stutzschalungen eingesetzt werden müssen, da auch der zweite Kuppelteil durch direkte Abstutzung auf dem ersten Teil gebaut wird. Weiters ist zu bemerken, dass der Guss des zweiten Kuppelteils, fur den eine merklich geringere Menge an Zementmaterial als fur die Bildung der Kuppel in ihrer Gesamtheit erforderlich ist, zu keinerlei besonderen Problemen hinsiehtlieh der erforderlichen Spritzgeraten oder Pumpen Anlass gibt.
Veiters ist zu bemerken, dass die Herstellung des Kuppelbaues in Form von zwei getrennten Schichten insoferne auch vorteilhaft sein kann, als es möglich ist, die innere Schicht aus feinem Material zu bilden, das auch die Funktion des Innenputzes übernehmen kann, so dass die Bildung der Kuppel noch rascher und wirtschaftlicher durchfuhrbar ist.
Die Erfindung kann in vieler. Hinsicht abgeändert und variiert werden, ohne dadurch ihren Rahmen zu überschreiten, desgleichen können alle Einzelheiten durch technisch äquivalente Teile ersetzt, die angewendeten Materialien und Abmessungen, je nach den Erfordernissen, beliebig gewählt werden.
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Claims (3)

  1. Dipl.-Ing. Wasmeier
    Dipl.-Ing. Graf D-8400 REGENSBURG 1
    Postf. 582 Telex 06-5709 _—
    Telefon (0941) 547 53 28. δβΡ· '9''
    BINISHELLS NET? SYSTEiIS Limited - .
    St. Julian's Court -St.Julian's Avenue- ST. PETER PORT-GUERNSEY -CHANNEL ISLANDS
    VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERRICHTUNG VON IM WESENTLICHEN KUPPELFÖRKIGEN BAUWERKEN O.DGL. .SOWIEDACTT ERRICHTETES BAWSBg
    PATENTANSPRÜCHE
    (1 ·) Verfahren zur Errichtung von im wesentlichen kuppelformigen Bauwerken od.dgl., bei welchem an einem Fundament eine Membrane verankert wird, die, wenn sie durch Einblasen eines gasformigen Mediums aufgeblasen ist, wenigstens teilweise eine der zu errichtenden Konstruktion entsprechende Form annimmt, wobei auf der noch nicht aufgeblasenen Membrane elastisch verformbare Bewehrungselemente angeordnet und mit dem Fundament verbunden werden und auf die noch nicht aufgeblasene Membrane und auf die Bewehrungselemente eine Schicht aus Zementmaterial aufgebracht und die Membrane bis zur gewünschten Form aufgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Zementmaterial hinsichtlich ihrer Dicke derart dimensioniert wird, dass sie einen ersten, in bezug auf die endgültige Dicke dünnen Kuppelteil bildet, und dass auf die aussere Volbfläche dieses ersten Kuppelteiles, sobald er ausreichend hart geworden ist und wahrend die Membrane noch gespannt ist,weitere Bewehrungselemente und wenigstens eine weitere Schicht aus Zementmaterial aufgebracht werden, welche derart dimensioniert ist, dass sie wenigstens einen weiteren Kuppelteil, der in bezug auf die Dicke des ersten Kuppelteiles
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    eine grossere Dicke aufweist, bildet, vobei die veiteren Bevehrungselemente und die veitere Schicht aus Zementmaterial mit den erst genannten Bewehrungselementen und der erst genannten Schicht aus Zementmaterial fest verbunden verden·
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erst genannten Bewehrungselemente mit den weiteren Bewehrungselementen vor der Aufbringung der weiteren Schicht aus zementmaterial verbunden werden und dass auf der ausseren Wolbflache der Schicht aus Zementmaterial vor der Abdeckung mit der weiteren Schicht ein Haftmaterial aufgetragen wird«
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Phase der Aufbringung der weiteren Schicht aus Zementmaterial und der weiteren Bewehrungselemente gleichzeitig die im Bauwerk vorgesehenen öffnungen und die betreffenden Einfassungen erzeugt werden·
    4· Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einer an einem gewöhnlich ringförmigen Fundament verankerten Membrane, die befähigt ist, beim Einblasen eines gasformigen Mediums eine wenigstens teilweise der zu errichtenden Konstruktion entsprechende Form anzunehmen und die die elastisch verformbaren und sich selbst auf der Membrane, wenn diese aufgeblasen ist, anordnenden Bewehrungselement e tragt, aus Einrichtungen zur Verteilung eines Zementmaterials auf der Membrane und den Bewehrungselementen zur Bildung eines Teiles der Kuppel und aus Einrichtungen zu« Einblasen eines gasformigen Mediums und zum Aufblasen der
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    Membrane unter Überwindung des GevLchtes der Bewehrungselemente und des Zementmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass sie veiters Einrichtungen zur Aufbringung wenigstens eines weiteren Zementmaterials (9) direkt auf das bereits geformte ersterwähnte Zementmaterial (4) und auf weitere, auf dem Zementmaterial (4) angeordnete Bewehrungselemente (7), um wenigstens einen weiteren Kuppelteil zu bilden, und Einrichtungen zur starren Verbindung der beiden Kuppelteile miteinander aufweist·
    5, Baukonstruktion von im wesentlichen Kuppelform, erhalten nach dem Verfahren gemass den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppel im wesentlichen von zwei übereinanderliegenden und jeweils mit einer eigenen Bewehrung versehenen Schichten gebildet ist und dass die innere Schicht eine geringere Dicke als die aussere Schicht und eine sich selbst anordnende Bewehrung besitzt.
    6· Baukonstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden übereinanderliegenden Schichten miteinander fest im Bereich der Bewehrungen und der gegenseitigen Berührungsflächen verbunden sind.
    7· Baukonstruktion nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kuppelschichten Verbindungselemente, welche direkt die Bewehrungen miteinander verbinden, und ein zwischen den Kuppelschichten angeordnetes Haftmaterial (8) aufweisen·
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DE19772743737 1976-10-07 1977-09-29 Verfahren und vorrichtung zur errichtung von im wesentlichen kuppelfoermigen bauwerken o.dgl., sowie damit errichtetes bauwerk Ceased DE2743737A1 (de)

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