DE3029465C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dach gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dächer der vorstehend genannten Art sollen die Nutzung von Spielflächen, Fußgängerzentren, Kommunikationsbereichen und Freiflächen aller Art bei den verschiedenen Wetterverhältnissen erlauben und verbessern helfen. Textile Überdachungen mit biegeschlaffen Membranwerkstoffen sind schon seit Jahrzehnten bekannt, z. B. als wandelbare Dächer, Zelte, leichte Flächentragwerke, Traglufthallen, Sonnensegel oder sogenannte Membrankonstruktionen. So zeigt die "Deutsche Bauzeitung", Heft 12, 1972, Seite 1346 ein Dach der eingangs genannten Art, bei dem an Stützen knotenfreie Kunststoffnetze aus Trevira befestigt sind. Dabei wurde vor allem an zwei Verwendungsmöglichkeiten gedacht, nämlich Netze zur Beschattung von landwirtschaftlichen Kulturen und Netze zur Beschattung von Wohn- und Arbeitsbereichen in Verbindung mit besonderen Klimaregulatoren in heißen und trockenen Ländern zu schaffen. In dieser Schrift ist jedoch nicht angegeben, wie die Dachelemente an den Stützen befestigt werden und in welcher Weise sie gegebenenfalls verstellt und gespannt werden können. Die leichte Verstellbarkeit und Spannbarkeit der Dachelemente ist jedoch eine Voraussetzung, um das Dach auf einfache Weise den örtlichen Gegebenheiten und den Wetterbedingungen anpassen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dach der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem das Spannen und Verstellen der Dachelemente einfach durchzuführen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Stützen können in an sich bekannter Weise in Fundamenten mit eingearbeiteten Rundrohrhülsen und fest oder demontierbar befestigt sein. Dabei können die Stützen aus Rohren oder Stäben bestehen. Die Stützen können auch je nach Einsatzzweck unterschiedliche Höhe über Grund aufweisen. Der Abstand oder die Lage der Stützen zueinander wird nur durch statische bzw. funktionelle Bedingungen festgelegt. Das erfindungsgemäße Dach kann aufgrund der einfachen Konstruktion auch von fachlich nicht besonders geschultem Personal aufgebaut und eingestellt werden. Die Dachelemente können nicht nur auf einfache Weise und rasch verstellt und gespannt, sondern bequem ausgewechselt werden.

Zur Festlegung der Hülsen an den Stützen können die Hülsen beispielsweise radial gerichtete Klemmschrauben aufweisen.

Die Hülsen sind ihrer Lage nach in Hochpunkthülsen und Tiefpunkthülsen eingeteilt und können Seilbefestigungen in jedem Winkel tragen. Die Tiefpunkthülsen dienen der Befestigung tiefer liegender Punkte des Dachelementes, wobei mit Hilfe dieser Tiefpunkthülsen zunächst auf einfache Weise eine Vorspannung des Dachelementes erfolgen kann. Die Hochpunkthülsen dienen der definierten Halterung von hochliegenden Dachelementpunkten. Die Hochpunkthülse ist an ihrer einen Stirnseite geschlossen, wobei das Stellelement eine Stellschraube ist, die in ein Gewinde in der Stirnseite eingeschraubt ist und sich an einer von der jeweiligen Stütze getragenen Druckplatte abstützt. Mit Hilfe dieser Stell- oder Spannschraube kann eine hohe Spannkraft eingebracht werden, die zum Spannen von Rundseilen erforderlich ist.

Bei kleinen Spannweiten, d. h. kleinen Stützenabständen, reichen die richtig dimensionierten Stützen aus, die Spannkräfte des Dachelementes zu übernehmen, ohne daß die Standsicherheit gefährdet ist. Sollen jedoch größere Spannweiten überbrückt werden oder kompliziertere Dachelementformen zum Einsatz kommen, müßten wiederum Seilabspannungen mit den ihnen eigenen Nachteilen verwendet werden. Um dies zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jeder Stütze eine weitere Hülse zugeordnet ist, die mindestens zwei Rohrstücke zur Aufnahme je eines Endes einer zwei benachbarte Stützen miteinander verbindenden Querstrebe aufweist. Diese Querstrebe nimmt dann die Membran- oder Seilkräfte beim Spannen des Dachelementes als Druckstab auf. Die Querstreben können auf den jeweiligen Stüzen mit Hilfe der Hülsen in ihrer Höhe verstellt werden. Die Querstreben dienen nicht nur der Kraftübertragung, sondern können auch zur Befestigung von Spielgeräten, Seitenwänden oder weiteren Membranen dienen. Durch geeignete Formgebung der Querstreben sind sogar runde oder kuppelförmige überkragende Überdachungen möglich. Die Querstreben können auch mit Hilfe von Drucklagern an ihren Stirnenden um ihre Längsachse drehbar gelagert werden. Damit können sich selbsttätig nachspannbare Membranhalterungen oder sogenannte Rollmembranen verwendet werden.

Um auch bei komplizierteren Formen der Dachelemente diese einwandfrei spannen zu können, ist es zweckmäßig, wenn an den Rändern einer ein Dachelement bildenden Membran dehnungsarme Seile eingesäumt sind, die mit der Membran nicht fest verbunden sind, wobei an der Hülse jeweils mindestens ein zweites Befestigungselement zur Halterung eines Spannelementes angeordnet ist, das an einer Ecke der Membran angreift. Durch Kenntnis der mechanischen Eigenschaften des Dachelementes und in Abhängigkeit davon werden die Ränder des Dachelementes so vorgeformt, daß sich bei Befestigung desselben mit Hilfe eines Beschlages und des Spannelementes an nur einem Hochpunkt und durch das Spannen des Dachelementes an den Tiefpunkten eine stabile Lage des Dachelementes ergibt. Bei einfachen geometrischen Formen, wie dreieckigen oder viereckigen Dachelementen kommt man meist auch ohne zusätzliche Membranspanner aus. Hierbei genügt der allseitige Zug durch die Spannseile, um auch bei den üblichen Belastungen des Dachelementes eine straffe Glätte desselben zu gewährleisten.

Das erfindungsgemäße Dach kann somit nach Art eines Baukastensystems gestellt werden und eignet sich insbesondere zur Überdachung von Spielplätzen und ähnlichen Freiräumen. Die Dachelemente können aus textilen Stoffen, Kunststoffolien oder textilen Verbundstoffen bestehen. Bevorzugt werden geometrisch einfache Flächen für die Dachelemente, um Kosten zu sparen und eine möglichst große Vielzahl von Dachformen zu ermöglichen. Damit lassen sich aus einer Menge einheitlicher kombinierbarer Bauteile unzählige Formen von Dächern erstellen, wobei je nach Konstruktion und Spannung die Funktion Sonnenschutz, Regenschutz oder allgemeiner Wetterschutz im Vordergrund stehen kann. Montage und Demontage sind problemlos, da wegen der einfachen Bauelemente Verwechslungen und damit Montagefehler kaum möglich sind. Die auf einfache Weise zu erzielende glatte und dauerhafte Spannung der Dachelemente ist wesentlich für die Verminderung des Wartungsaufwandes und die Lebensdauer der Dachelemente. Die Spannfunktion an den oben beschriebenen Hochpunkthülsen erlaubt die Verwendung extrem dehnungsarmer Materialien für die Dachelemente, bei denen hohe Spannkräfte erforderlich sind. In Kombination mit den beschriebenen Querstreben oder Druckstäben lassen sich Mehrfachmembranen oder pneumatische Membranen einsetzen.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit den Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 die perspektivische Ansicht zweier miteinander gekoppelter Elemente in einer beispielhaften Ausführung als Sonnenschutz,

Fig. 2 einen Schnitt durch die gekoppelte Anlage mit dem System der Hoch- und Tiefpunkte und Spannmöglichkeiten,

Fig. 3 die Draufsicht der gleichen Elemente mit Membrane,

Fig. 4 den Schnitt durch einen Hochpunkt auf Stütze montiert,

Fig. 5 den Schnitt durch einen Tiefpunkt auf Stütze montiert,

Fig. 6 die Verbindung von Seil, Membran und Stütze im Hochpunkt, dem Spannpunkt,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Querstreben,

Fig. 8 die fertige Membran in Draufsicht,

Fig. 9 das Vorgehen bei der Membranverspannung,

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung für eine sternförmige Überdachung,

Fig. 11 eine perspektivische Ausführung als Pavillon mit selbsttätiger Nachspannung der Membran,

Fig. 12 eine perspektivische Zeichnung als Doppelmembran mit Hoch-Tief-Punkten und allseitiger Krümmung der Membran.

Auf dem natürlichen oder angelegten Boden 1 sind in rasterförmigem Abstand und beliebiger geometrischer Anordnung die parallelen, vorzugsweise senkrechten Stützen 2 aus Stahl, Aluminium oder GFK und Holz in Fundamenthülsen statisch fest, jedoch lösbar mit dem Boden verankert. Anstelle der Fundamenthülsen 3 können selbstverständlich auch andere Befestigungsmittel, insbesondere Fundamentverschraubung benutzt werden. Vorteilhaft sind runde Hülsen und Stützen 4, um die Drehbarkeit beizubehalten. Auf den Stützen sind die Tiefpunkthülsen 5 mit bekannten Klemmverbindungen so befestigt, daß vertikale sowie radiale Bewegungen zur Stütze möglich werden. Gleiches gilt für die Hochpunkthülsen 6, nur mit dem Unterschied, daß der Weg der Hochpunkthülsen durch Spannmittel und Stützendeckel in vertikaler Richtung begrenzt ist. Jede Stütze kann also eine Hochpunkthülse und mehrere Tiefpunkthülsen aufnehmen, die mit verschiedenen Seilanschlüssen versehen sind. In den Hoch- und Tiefpunkthülsen sind Befestigungen für Rundseile 7 oder direkt der Membranen 8 vorgesehen. Die Spannseile bestehen vorzugsweise aus ummantelten Stahlseilen oder hochfesten Textilseilen je nach Einsatzzweck. Die sich bei größeren Membranflächen ergebenden, nach innen gerichteten Rundspannungen werden von Druckstäben in Form von Querstreben 9 aufgenommen. Diese können auch weggelassen werden bei entsprechender Dimensionierung der parallelen Stützen 2. Der besondere Vorteil der waagerechten Druckstäbe 9 ist die Möglichkeit, hieran Seitenteile, Membranen oder Spielgeräte zu befestigen, wobei die Druckstäbe beliebig in der Höhe und in mehrfacher Anordnung verwendet werden, auch gebogen sein können, und damit weitere Aufgaben für das erfindungsgemäße Dach denkbar sind. Befestigt sind die Druckstäbe in Hülsen 10, die über die Stützen zügig passen, und kurze, von oben geteilte Rohrstücke 51 in winkelförmiger oder kreuzförmiger Anordnung zur vereinfachten horizontalen Aufnahme der Druckstützen tragen. Damit kann eine Person diese Teile montieren. Diese Hülsen sind wiederum auf den Stützen angeklemmt, und mit den Druckstäben einfach bei Montage verbunden. Die universelle Spannmöglichkeit der Membran ist vor allem in den parallelen Lagen der Stützen zueinander begründet, und durch die lineare und translatorische Bewegungsmöglichkeit 11 und 12 und 13 und 14 von den gewissermaßen als System von Gleitlagern und Geradführungen anzusehenden Funktionselementen Fundamenthülse, Stütze, Hochpunkt- und Tiefpunkthülse. Damit lassen sich wie leicht ersichtlich alle denkbaren Formen und Verspannungen einbringen. Dies bedeutet aber nicht, daß das Hauptanwendungsgebiet bei komplizierten Bedachungsgebilden zu finden ist, sondern dies sind nur aufgezeigte Möglichkeiten. Zweckmäßig wird aus Kostengründen mit einfachen, durch Material, Form und Farbe wirkenden Membranen und Bedachungen 15 gearbeitet, wie bei reiner Sonnenschutzfunktion, und zur aufgelockerten Beschattung von Flächen. Die Öffnung 16 muß bei Einsatz als Wetterschutz natürlich geschlossen werden, was durch ganzflächige, viereckige oder sonstige Membransegel mit Hochpunkt 17 und Tiefpunkten 18 geschehen kann. In 19 ist durch die Addierbarkeit angedeutet, wie vom Einzelelement 20 ausgehend größere Flächen in beliebiger Anordnung bedacht werden können, wobei die Koppelbarkeit durch Hoch- und Tiefpunkt- und Kreuzhülsen gegeben ist.

Die Hochpunkthülse 6 ist im wesentlichen eine Geradführung, bestehend aus einem Rohr 21 mit in der geschlossenen Stirnseite eingelassenem Feingewinde und dem Stellelement 22 als Schraube, ebenfalls mit Feingewinde und aus hochfestem Werkstoff, um Zug- und Druckkräfte einwandfrei zu übertragen. Dazu ist diese Stellschraube in dem Kopfdeckel der Stütze 2 durch zwei Gleitringe 23 drehbar gelagert. Diese Gleitringe sind mit hochfesten Stiften auf der Stellschraube befestigt und mit der Stütze vormontiert. Ist die Vorspannung in Seilen und Membranen über den Spannweg 26 eingebracht, wird der Hochpunkt mit den Klemmschrauben 24 festigkeitsgerecht, jedoch lösbar verbunden. Am Befestigungselement 25 werden die Seile und Spannelemente befestigt. Erfindungsgemäß sind die Hochpunkthülsen mit bestimmten geometrischen Verhältnissen entsprechend den Abmessungen 27, 28 auszubilden, um ein Verkanten bei Wirken von Spannkräften zu vermeiden und um die Flächenpressung in den Rohren zu vermindern. In der Regel kommt die Hochpunkthülse lotrecht zum Einsatz, was jedoch nicht ausschließt, daß bei komplizierten Gestaltungen auch waagrechte oder andere Lagen zweckmäßig sind. Die Tiefpunkthülsen 5 sind ebenfalls auf den Stützen 2 befestigt mit der Klemmschraube 30. Sie tragen die Befestigungselemente 29 und erlauben die allseitige Verschiebung 31 und Verdrehung der Hülsen. Auch diese können senkrecht und in anderen Lagen eingesetzt werden. Zu beachten sind wiederum die mechanisch-geometrischen Verhältnisse bei einer Geradführung. Mit den Tiefpunkthülsen dieser Ausführung sind nur geringe Spannkräfte möglich, denkbar ist aber wiederum eine mechanische Spannvorrichtung mit einem Stellelement 32 analog den Hochpunkthülsen. Im allgemeinen wird diese aber nicht erforderlich sein.

In der Hochpunkthülse 6 sind Seile 7 und Membranen 8 wie gezeichnet befestigt mit der Stellschraube 22. Die Seile sind, wie hinlänglich bekannt, mit Seilbefestigungen 33, z. B. Kauschen und Schäkeln, am Befestigungselement 29 zu befestigen, wobei die Seilspannung und Membranspannung durch Verlagern von Hochpunkt- und Tiefpunkthülse erfolgt. Zusätzlich wird jedoch bei schwieriger Membrangeometrie ein Spannelement 36 in einem auf der Membran befestigten Beschlag 34 für Beseitigung von Dehnfalten vorgesehen, wobei zur Entlastung der Membran und zur zusätzlichen Kraftübertragung ein Keder 35 in der Ecke 38 eingearbeitet ist, um den Schlupf zu verhindern. Es bleibt zu erwähnen, daß die Seilbefestigung 33 statt durch Schäkel und Kauschen auch durch Gabelköpfe möglich ist. Ebenso kann der Beschlag 34 auch über die Seile hinausgehen und in Form eines Ober- und Unterteils klemmend ausgebildet werden.

Die Membran 8 ist in der einfachen, dreieckigen Ausführung durch Verbinden von Bahnen und Nähten 37 entstanden. Die Nähte werden zweckmäßig nach fertigungstechnischen Gesichtspunkten angeordnet, können jedoch auch in die Kraftrichtungen 40 gelegt werden. In den Ecken 38 sind abgestufte Verdoppelungen vorgesehen, die der Verstärkung und zur sicheren Befestigung von Beschlag 34 und Keder 35 in den Hochpunkten bzw. Spannpunkten dienen. Die äußere Profilierung der Membran ergibt sich durch Berechnung in einem Koordinatensystem XY unter Zugrundelegen der Werkstoffeigenschaften und Kraftrichtungen, wobei sich geometrische Punkte 39 als Begrenzung der ungespannten Membran ergeben. Die Linie 43 ist durch die Ortsfunktion der Stützen gegeben, wobei Verzerrungen durch Abwicklungen zu beachten sind. In gespanntem Zustand ergibt sich sodann die gewünschte Geometrie 44. Die Säume 41, 42 sind den Seildurchmessern angepaßt, wobei in der Regel gleiche Seildurchmesser verwendet werden. Je nach Kraftwirkung und Seillänge kann es aber auch erforderlich sein, unterschiedliche Seildurchmesser einzusetzen, um geometrisch ähnliche Dehnverhältnisse zu erhalten.

Das Spannen einer Membran erfolgt so, daß zuerst die Tiefpunkte in Richtung 45, einzeln oder alle, abgesenkt werden, um eine gleichmäßige Vorspannung zu erzielen, sodann wird der Hochpunkt mechanisch durch die beschriebene Hochpunkthülse in Richtung 46 angehoben, um die Seile definiert zu spannen, und abschließend die Membran in Richtung 47 faltenfrei mechanisch gespannt. Mit dieser universellen Spannmöglichkeit sind Anforderungen an die Zuschnittgenauigkeit und die Montageabweichungen in weit geringerem Maße als bei bisherigen Konstruktionen zu stellen, womit Kostenvorteile verbunden sind sowie auch textiles Bauen in Selbsthilfe möglich werden soll. Die Leistungsfähigkeit des Systems ist durch weitere Anwendungen in den Fig. 9, 10 und 11 beschrieben, wobei die sternförmige Variante direkt aus der hier beispielhaft beschriebenen Variante ableitbar ist und ohne die Verbindungsstreben zum Einsatz kommt. Etwas anderes ist das Beispiel des Pavillons ausgebildet. Hier werden viereckige Membranen 48 eingesetzt und dachförmig angeordnet, und die Stützen und Membranen wiederum über die Hochpunkthülsen 6 und Tiefpunkthülsen 5 mit den Querstreben 9 gekoppelt. Hinzu kommen unterschiedlich hohe Stützen 2, um den Pavilloncharakter zu betonen. Ebenso sind auch Doppelmembranen 49 und 50 denkbar, wobei die innere aus netzartigem Membranwerkstoff besteht, was besonders bei Musikpavillons oder Spielplätzen zur kontrollierten Schallberechnung vorteilhaft sein kann. Die Hoch- und Tiefpunkte gelangen wieder in beschriebener Art und Weise zum Einsatz. Im Bedarfsfalle ist es möglich, bei den erfindungsgemäßen Textilbedachungen eine oder mehrere offene Seiten durch zusätzliche Membranen, im Tiefpunkt befestigt, abzuschließen, die auch leicht wieder entfernt werden können. Die erfindungsgemäße Überdachung kann fest und fliegend von einer bis zwei Personen schnell montiert werden, wobei man sie an jedem beliebigen Ort wieder aufstellen und abbauen oder fest belassen könnte, so daß es für beliebige und unterschiedlichste Zwecke in unzähligen Varianten in Kommunen, im kommerziellen und privaten Bereich eingesetzt werden kann.

Claims (8)

1. Dach, umfassend im Boden verankerte Stützen, mindestens ein biegeschlaffes Dachelement und Halterungs- und Spannmittel zum Befestigen und Spannen des Dachelementes an den Stützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungs- und Spannmittel für jede Stütze (2) mindestens eine auf dieser axial verschiebbare und in einer gewünschten Stellung feststellbare Hülse (5; 6) umfassen, an der jeweils mindestens ein Befestigungselement (29; 25) für das Dachelement angeordnet ist, und daß jede Hülse (5; 6) an der Stütze (2) durch jeweils ein Stellelement (32; 22) höhenverstellbar gelagert ist.

2. Dach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5; 6) radial gerichtete Klemmschrauben (30; 24) aufweist.

3. Dach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hülsen (5; 6) an ihrer Stirnseite geschlossen ist und daß das Stellelement (22) eine Stellschraube ist, die in ein Gewinde in der Stirnseite eingeschraubt ist und sich an einer von der jeweiligen Stütze (2) getragenen Druckplatte abstützt.

4. Dach nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stütze (2) eine weitere Hülse (10) zugeordnet ist, die mindestens zwei Rohrstücke (51) zur Aufnahme je eines Endes einer zwei benachbarte Stützen (2) miteinander verbindenden Querstrebe (9) aufweist.

5. Dach nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (51) in einer die Rohrachse enthaltenden horizontalen Ebene geteilt sind.

6. Dach nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (2), die Querstreben (9) und die Hülsen (5; 6) jeweils einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Dach nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern einer ein Dachelement bildenden Membran (8) dehnungsarme Seile (7) eingesäumt sind, die mit der Membran (8) nicht fest verbunden sind, und daß an der Hülse (6) jeweils mindestens ein zweites Befestigungselement (25) zur Halterung eines Spannelementes (36) angeordnet ist, das an einer Ecke der Membran (8) angreift.

8. Dach nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dachelement aus textilen Stoffen, Kunststoffolien oder textilen Verbundstoffen besteht.