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System zur Befestigung dünnwandiger flexibler Häute,
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z.B. Folien, Gewebearten und dgl. an einer statisch tragenden Unterkonstruktion
Die Erfindung bezieht sich auf ein System entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches
1. Die Befestigung dünnwandiger Häute, z.B. Kunststoff-Folien, Textilgewebe und
dgl., auch aus Kombinationen dieser Materialien an einer statisch tragenden Unterkonstruktion
erfolgt beim Bau von Zelten, Gewächshäusern, Lagerräumen, Behelfsarbeitsräumen oder
dergleichen.
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Bisher ist es allgemein üblich, Häute in Form von Folien aus Kunststoff
oder Leichtmetall oder Textilgeweben an Gerippekonstruktionen mit Hilfe von Ösen
und Schnüren zu befestigen. Dieses Verfahren schafft zwar sichere Ralmabschlüsse,
jedoch nimmt die Auswechslung im Falle eines Schadens an der Haut oder bei einem
Ortswechsel (z.B. von Zelten) zu viel Zeit und Mühe in Anspruch. Durch die DE-PS
1 265 965 ist ferner ein Befestigungssystem bekannt geworden, bei dem die Ränder
einer "starren" Haut in sogenannten Spannschienen eingespannt werden, die dann mit
ihrem hakenförmigen Ansatz an Gegenprofilen an der statisch tragenden Unterkonstruktion
lösbar befestigt werden.
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Bekannt ist es auch, nach der DE-OS 2 549 503 derartige Spannschienen
, die aus einer Hüllprofilleiste und einer Füllprofilleiste bestehen, für Häute
z.B. in Form von Folien zu verwenden, die nicht starr sind, wobei die Spannschienen
fest auf einer tragenden Konstruktion angeschraubt werden.
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Wird dieses Spannschienen-I3efestigungsprinzip für nicht-
starre
Häute, wie Kunststoff-Folien oder Textilgewebe bei großflächigen Bauwerken, wie
z.B. Großgewächshäusern angewandt, so ist durch die Befestigung der Spannschienen
an der tragenden Konstruktion nicht automatisch gewährleistet, daß die Haut "formstabil",
d.h. festgespannt ist und bleibt. Infolgedessen werden die Hautflächen durch die
Windeinwirkungen in Bewegung gesetzt und flattern, wodurch Schäden entstehen können.
Durch Wind und Niederschläge (Regen, Hagel, Schnee) treten außerdem hohe Belastungen
senkrecht zur Oberfläche der Haut auf. Ferner muß das Niederschlagswasser abgeleitet
werden. Hinzu kommt das Toleranzproblem: Werden nämlich die Hautelemente einerseits
serienmäßig zugeschnitten und konfektioniert und andererseits die Gerippekonstruktionen
(von einem anderen Hersteller) industriell hergestellt, so tritt das Problem der
"Passung" auf. Wenn z.B. die Haut im Verhältnis zu den Skelettlücken des Gerippes
zu klein ist, kann sie nicht in die Skelettlücken eingesetzt werden; ist umgekehrt
die Haut zu groß, hängt sie durch, so daß sich z.B.
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im Fall eines heftigen Regens Wassersäcke bilden, die sich mit Wasser
füllen, nicht entwässert werden und die Gefahr des Berstens der Haut erzeugen. Daher
kommt es darauf an, die flexiblen Häute nicht nur wirtschaftlich und schnell, sondern
auch formstabil zu befestigen, auch bei Wind und Wetter unter Spannung am Gerippe
sicher festzuhalten und trotzdem im Schadensfall die beschädigten Teile schnell,
einfach und zuverlässig ohne spezielle Hand-ertigkeiten (wie z.B. Schweissen oder
dgl.) auswechseln zu können.
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Schließlich müssen diese Bedingungen auch bei verschiedenen und wechselnden
Temperaturen erfüllbar sein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch
bei natürlichen Maßabweichungen zwischen der vorgeformten Haut einerseits und der
tragenden Unterkonstruktion andererseits in regelbarer Weise eine optimale Spannung
in der Haut herbeiführen und eine bestimmte Raum-
form sichern zu
können, die den Beanspruchungen durch Wind und Wetter und Temperaturwechsel standhält.
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Das Lösungsprinzip der vorliegenden Erfindung geht aus dem Kennzeichen
des Patentanspruches 1 hervor.
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Dadurch kann die Haut in regelbarer Form unter Spannung gesetzt werden,
so daß eine vorbestimmte Raumform sichergestellt wird. Die Haut hält so vorteilhaft
den Beanspruchungen durch Wind und Wetter stand, bleibt aber auch bei Temperaturveränderungen
stets gespannt. Das Problem der Wassersäcke, aber auch der Ableitung des Niederschlags
wassers ist durch die Erfindung gelöst. Die bekannten Vorteile einer schnellen Montage
und Demontage der Häute bleiben erhalten.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor. So kann der Vorspannmechanismus über die beweglich an der Unterkonstruktion
angeordneten Hüllprofilleisten an der Haut angreifen. Dabei genügt es, ann mindestens
eine von zwei gegenüberliegenden Hüllprofilleiin ihrer räumlichen Lage verstellt
werden kann, um den Abstand zwischen beiden gegenüberliegenden Hüllprofilleisten
zu verändern und damit der gegebenen Länge der Haut anzupassen und dadurch schließlich
die Haut mehr oder weniger unter Spannung zu setzen.
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Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Vorspannmechanismus
mittelbar über beweglich an der Unterkonstruktion angeordnete Gegenprofile, an welche
die Hüllprofilleisten angehakt sind, an der Haut angreifen. Bei dieser Version wird
folglich die Raumlage mindestens eines Gegenprofils relativ zu einem aegenüberliegenden
Gegenprofil geändert.
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Nach noch einer wei Weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann
bei
feststehenden Hüllprofilleisten und gegebenenfalls Gegenprofilen der einstellbare
Vorspannmechanismus direkt an der Haut angreifen und die Form und/oder Raumlage
der Haut und damit die Spannung in der Haut im Sinne einer Formstabilisierung einstellen.
Es sei noch bemerkt, daß vorstehende ivlaBnahmen auch kombiniert werden können.
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Nach noch einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der einstellbare
Vorspannmechanismus zur Vorspannung der Haut aus Druckelementen oder Zugelementen
oder aus einer Kombination beider Elementenarten bestehen.
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Der einstellbare Vorspannmechanismus kann ferner zur Reduzierung der
Schattenerzeugung bei Lichtdächern aus Spanndrähten oder -Seilen bestehen oder auf
diesen abgestützt sein, die ihrerseits durch längsverstellbare Glieder vorspannbar
sind.
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Zur Kompensierung von Temperatureinflüssen auf die Haut kann der einstellbare
Vorspannmechanismus Ausgleichselemente, z.B. in Form von Federn besitzen, welche
Dehnungen oder Schrumpfungen der Haut infolge Temperaturänderungen ausgleichen.
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Der einstellbare Vorspannmechanismus kann ferner zwischen zwei Hautsystemen
angeordnet sein, die übereinander und/ oder nebeneinander an der gleichen tragenden
Unterkonstruktion angeschlossen sind.
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Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Zunächst zeigen Fig. 1 und 2 eine Hüllprofilleiste 4 mit einer Ansatzleiste
z.B. in Form eines hakenförmigen Ansatzes 2a oder winkelförmigen Ansatzes 2b und
die zunächst getrennt erscheinende Füllprofllleiste 5, z.B. in Form
eines
Rundstabes, dessen Außendurchmesser Da entsprechend dem Volumen der Haut zuzüglich
eines "Einbau-Spiels" geringer ist als der Innendurchmesser Di des Hohlraumes der
Hüllprofilleiste 4. Die Haut 1 wird am Rand so umgeschlagen, daß ein Hohlsaum 1a
entsteht. Man kann den Hohlsaum in traditioneller Weise durch eine Naht 1b (mit
einem Nähfaden und mittels eine Nähmaschine) fixieren. Man kann ferner den Hohlsaum
mit einem Klebestreifen 1c abschließen und endlich sogar den Klebestreifen noch
mit einer zusätz-10 lichen Naht sichern.
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Fig. 7 zeigt wie die am Rande der Haut 1 befestigte Hüllprofilleiste
4 mit ihrem hakenförmigen Ansatz 2a an ein Gegenprofil 8 angeschlossen ist, das
seinerseits beispielhaft auf Knotenstücken 30 einer tragenden Gerippekonstruktion
befestigt ist. Um eine sichere Abdichtung zu erzielen, wird in dem hakenförmigen
Ansatz 2a oder auf dem Gegenprofil 8 ein Dichtungsstreifen 3 angeordnet, der verhindert,
daß Niederschlagswasser von der Oberfläche der Haut 1 unter die Haut gerät. Im Falle
der Figuren 6 und 7 ist vorgesehen, daß das auf den Knotenstücken 30 angeordnete
Gegenprofil 8 entsprechend einem gesonderten Vorschlag den Charakter einer Regenrinne
hat.
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Wendet man dieses Prinzip für den Bau eines Großgewächshauses=nach
den Figuren 3 und 4 an, so sind jeweils vier Stützen 20 durch rinnenförmige Gegenprofile
15 zu einem Tragwerk mit quadratischem Grundriß verbunden. Auf dieses Tragwerk werden
vier Stäbe 24 so aufgesetzt, daß sie eine vierseitige Pyramide bilden, deren Spitze
von einem Knotenstück 27 gebildet wird. In diesem Falle wird über der tragenden
Gerippekonstruktion eine transparente Haut 25 angeordnet, die ebenfalls die Form
einer Pyramide besitzt und die ganze Fläche über dem Quadrat abdeckt. Hier tritt
nun das Problem auf, die Haut 25 derart zu spannen, daß sie formstabil ist und zugleich
die an ihren Rändern an-
geordneten Hüll- und Füllprofilleisten
4, 5 durch die Spannung in der Haut 25 an den Gegenprofilen 15 festgehalten werden,
die denjenigen "8" in Figur 6 und 7 entsprechen.
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Das Problem wird dadurch gelöst, daß das Knotenstück 27 an der Spitze
der Pyramide ein Druckelement in Form einer längsverstellbaren Stütze 28 besitzt,
die an ihrem oberen Ende einen Teller 28a trägt, der seinerseits die Haut 25 unterstützt
und unter Spannung setzt. Bei großen Flächen wird ferner die Haut als Gitterfolie
ausgebildet oder in der Haut oder unter der Haut ein System von Drähten oder Drahtseilen
angeordnet, das die Haut unterstützt. Wird nun die längsverstellbare Stütze 28 in
der Spitze der Konstruktion verstellt, so kann die Spannung in der Haut 25 eingestellt
werden.
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Fig. 3 zeigt im Querschnitt ferner eine Variante derart, daß auch
unterhalb der Stäbe 24 eine zweite transparente Haut 26 angeordnet wird, die ihrerseits
wiederum Pyramidenform besitzt. In diesem Falle wird im Gegensatz zu der oberen
Haut 25 die Spitze der unteren Hautpyramide durch ein Zugelement «ln Form einer
verstellbaren Aufhängung gehalten und unter Spannung versetzt. Am Rande der unteren
Haut 26 sind dann sinngemäß wieder Gegenprofile angeordnet, in die die Hüllprofilleisten
4 der unteren Haut 26 eingreifen. Die Hüllprofilleisten 4 können z.B. an Gegenprofilen
eingehakt sein, die an den oberen Enden der Stützen 20 befestigt sind und parallel
zu den Gegenprofilen 15 verlaufen.
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Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen Teile einer Gerippekonstruktion, die
aus Knotenstücken 30 sowie Stäben 31 zusammengesetzt ist und dazu dient, eine größere
Fläche mit einzelnen Hautelementen 1 zu überdecken. Hier ist also wieder eine in
allen Teilen addierbare Konstruktion vorhanden, so daß durch Aneinanderreihung von
Elementgruppen beliebig große Flächen überdeckt werden können. Andererseits besteht
die Möglichkeit, im Falle der Beschädigung eines Haut-
elementes
1 dieses schnell, einfach und kostengünstig aus zuwechseln. Gemäß Figuren 5 und
6 ist die polygonförmige Haut 1 (hier in Quadratform) an allen vier Rändern durch
Hüllprofillei-ten 4 gefaßt, die mit ihrem hakenförmigen Ansatz 2a (Fig. 1 und 2)
an Gegenprofilen 8 angehakt werden, die auf den Knotenstücken 30 befestigt sind.
Da nu der Abstand der Knotenstücke 30 durch deren Abmessung und die Abmessung der
Stäbe 31 festgelegt ist, andererseits die einzelnen Hautelemente 1 mit ihren Hüll-
und Füllprofilleisten 4, 5 an den Rändern eine im Fertigungsbetrieb festgelegte
Abmessung haben, wird beim Zusammenbau die Haut 1 nicht von vornherein unter Spannung
gesetzt. Wäre die Haut 1 zu knapp bemessen, könnten die hakenförmigen Ansätze 2a
der Hüllprofilleisten 4 nicht in die Gegenprofile 8 eingehakt werden. Besitzt hingegen
die Haut 1 das notwendiqe Übermaß zum Einhaken, so muß die qewünschte ,zusätzlicha
Spannung nachträgtmict zeugt werden. Dies geschieht im vorliegenden Falle dadurch,
daß zwischen den Knotenstücken 30 Spanndrähte oder Seile 32 gespannt werden, auf
die längsverstellbare Stützen 28 als Druckelemente mit einem Teller 34 aufgesetzt
werden. Durch Verlängern der Stütze 28 wird der Teller 34 von unten gegen die Haut
1 gepreßt.
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Dadurch wird nicht nur die erwünschte Spannung in der Haut, sondern
auch ein Gefälle erzeugt, das das Niederschlagswasser in das C - förmige Gegenprofil
8 ableitet, das hier die Funktion einer Ablaufrinne für das Niederschlagswasser
ausübt. Damit auch die Spanndrähte 32 die notwendige Spannung erhalten um die Belastung
aus der Stütze 28 und den Teller 34 von der Haut 1 aufzunehmen, werden die Spanndrähte
32 an den Knotenstücken 30 jeweils mit zwei Schrauben 35 und 36 befestigt und durch
entsprechende Drehung der Schrauben ihrerseits unter Spannung gesetzt.
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In den Figuren 8, 9 und 10 ist eine großflächige Abdeckung einer Gerippekonstruktion
(Raumfachwerk) mit einer dünnen, flexiblen Haut 1 dargestellt, die für die verschiedenar-
tigsten
Zwecke, wie z.B. ein Großgewächshaus, eine temporäre Ausstellung oder dgl. angewandt
werden kann. Die Gerippekonstruktion besteht aus einer Vielzahl von Knotenstücken
30 und Stäben 31, die in bekannter Weise zu einer räumlichen Tragkonstruktion so
zusammengesetzt sind, daß die Abstützung über rinnenförmige Rand-Träger 150 für
jedes Raumfachwerk-Feld auf vier an den Ecken angeordneten Stützen 20 erfolgt, die
als Ableitung für das Niederschlagswasser dienen können. Im vorliegenden Falle sind
die Gegenprofile 108 mit einer Auf ständerung an den oberen Knotenstücken 30 befestigt
und an ihnen sind Hüllprofilschienen 4 eingehakt, in welchen die Haut-Ränder befestigt
sind. Der Vorteil der vorliegenden Anordnung liegt darin, daß die Hautelemente 102,
104 usw. in Form langer Streifen in Fabrikationsbreite mit parallelen Rändern und
parallliegenden Hüll- und Füllprofilleisten 4, 5 zwischen je zwei Gegenprofilen
108 eingespannt werden können, wobei der Hauptteil über der Gerippekonstruktion
im wesentlichen liegend angeordnet ist, während nur an den Enden ein senkrecht stehender
Hautabschnitt 101 und an zwei gegenüberliegenden Seiten des Raumfachwerks ein schrägliegender
Hautabschnitt 102 der seitlichen Verkleidung der Gerippekonstruktion dient. Im Gegensatz
zu dem Beispiel der Fig.3 und 4 werden im vorliegenden Falle die über der großen
Hauptfläche liegend angeordneten Hautelemente 104 nicht durch eine eine Stützeinrichtung
mit einem Teller nach oben gedrückt, sondern durch ein Spannseil 103 in dem Mittelbereich
der einzelnen Hautelemente 104 nach unten gezogen, so daß die rechteckigen Hautabschnitte
104 die Form einer flachen Rinne annehmen, über die das Niederschlagswasser seitlich
abströmen kann. Die Spannseile 103 sind so ausgeführt, daß eine optimale Material
spannung in der Haut sichergestellt werden kann. Durch Einschaltung eines elastischein
Gliedes, z.B. in Form einer Spiralfeder können die Spannseile 103 (ebenso wie bei
der Stützvorrichtung 28 der Fig. 3) automatisch temperaturbedingten Spannungsschwan-
kungen
angepaßt werden, um entsprechende Dehnungen oder Schrumpfungen der Haut 104 auszugleichen.
Im Beispiel der Figuren 8, 9 und 10 ist lediglich bei der schrägen Seitenwand das
in den Figuren 3 und 4 dargestellte Prinzip der Vorspannung und Verformung der Haut
mittels Stütze und Teller angewandt.
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In Fig. 11 ist eine Kuppelkonstruktion dargestellt, die beispielsweise
für ein Gewächshaus oder zur Aufnahme eines Spiegels für ein Solar-Kraftwerk dient.
Damit möglichst viel Licht in das Innere der aus Knotenstücken 30 und Stäben 31
zusammengesetzten Gerippekonstruktion eindringen kann, erfolgt die Abdeckung durch
lichtdurchlässige Hautelemente. Durch die vorliegende Erfindung wird die Anwendung
einer preisgünstigen Kunststoff-Folie mit hoher Lichtdurchlässigkeit ermöglicht.
In Fig. 11 ist erkennbar, wie durch Zusammenbau von je drei Stäben 31 zwischen je
drei Knotenstücken 30 ein Skelett mit zahlreichen Skelettlücken in Form von Einzeldreiecken
zusammengesetzt wird. Zur Abdeckung der Skelettlücken mit transparenter Kunststoff-Folie
als Hautelemente können nun grundsätzlich verschiedene Wege beschritten werden.
Entweder kann man jede einzelne Skelettlücke in Form eines Dreiecks mit einem in
Dreiecksform zugeschnittenen Nutelement 37 abdecken, das an seinen Rändern die Hüll-
ind Füllprofilleisten 4, 5 trägt; oder man kann zwei Dreiecke zu einem Rhombus 36
zusammenfassen, dessen vier Ränder in Hüll- und Füllprofilleisten 4, 5 gefaßt sind;
oder man kann schließlich sechs Dreiecke zu einem Sechseck 39 zusammenfassen, dessen
sechs Ränder in Hüll- und Füllprofilleisten gefaßt sind. In allen drei Fällen ist
es aber notwendig, die Häute in Form von Plastikfolien mit ihren Hüll- und Füllprofilleisten
dann an der Gerippekonstruktion aus Knoten 30 und Stäben 31 so zu befestigen, daß
im Falle der Beschädigung eines Hautele mentes eine schnelle, einfache undkostengünstige-Auswechslung
möglich ist.
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Zunächst kann nach dem Beispiel der Figuren 5, 6 und 7 an den Knoten
30 ein System von Gegenprofilen 8 angeschraubt werden, im vorliegenden Falle als
Rand für ein dreieckförmiges Hautelement 37 oder ein rhombusförmiges Hautelement
38 oder ein sechseckförmiges Hautelement 39. Sodann kann zwischen den Knotenstücken
30 wieder ein System von Spanndrähten 32 gespannt werden, das Stützen 33 und Teller
34 trägt, die ihrerseits die Elautelemente unter Spannung versetzen. Hier stehen
also sowohl die Gegenprofile 8 wie die Hüll- und Füllprofilleisten 4, 5 im Raume
fest, und es wird nur die Haut durch den Vorspannmechanismus 33, 34 gespannt. Beim
Beispiel der Fig. 12 ist hingegen vorgesehen, daß an den Stäben ein Ansatz 40 angeordnet
ist, in den ein Gewindezapfen 41 eingesetzt ist, wobei diese Teile wie auch der
Ansatz 40 am Stab 31 wie das ganze Gerippe unveränderliche Raumpositionen besitzen.
Hingegen sind im vorliegenden Falle sowohl die am Rande der Haut 1 angeordnete Hüllprofilleiste
4 wie auch das in diesem Falle U - förmige Gegenprofil 42 raumveränderlich angeordnet.
Diese Teile werden gehalten durch den Gewindezapfen 41 und in ihren Raumlagen durch
die Muttern 43a und 43bperstellt. Zu Beginn der Montage werden die Gegenprofile
42 mit den Hüllprofilleisten 4 über die Gewindezapfen 41 geschoben; dann werden
die Muttern 43a, 43b auf die Gewindezapfen 41 aufgedreht, und schließlich wird durch
weiteres Drehen der Muttern das Gegenprofil 42 mit der Hüllprofilleiste 4 immer
mehr gegen den Ansatz 40 herangezogen, so daß ein Weg a zurückgelegt wird. Dadurch
wird die Haut 1 unter Spannung gesetzt. Um zu verhindern, daß Niederschlagswasser
an den Rändern in das Innere des Bauwerks eindringt, werden gleichzeitig durch Betätigung
der Schrauben 43 die Hüllprofilleisten gegen eine Dichtung 44 gepreßt. Die Halterung
für die Haut 1 mit den Leisten 4, 5 bestehend aus den Elementen 40, 41, 42, 43 muß
nicht an dem Stab 31 befestigt sein; sie kann vielmehr auch an die Knoten 30 als
"Paket" angeschlossen werden. Mit 45 ist ein Dichtungs-
streifen
zwischen den Gegenprofilen 42 bezeichnet.
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Das gleiche, hier dargestellte Prinzip der Verstellbarkeit der Hüll-
undFüllprofilleisten und der Gegenprofile in ihren Raumlagen kann auch bei andersartigen
Gerippekonstruktionen angewandt werden, so beispielsweise bei Konstruktionen, die
aus einzelnen Rahmenelementen (und nicht aus einzelnen Knotenstücken und Stäben)
zusammengesetzt sind.
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Die Figuren 13 - 17 zeigen einen Gewächshaustyp mit wärmedämmender
energiesparender Doppelhaut, dessen tragende Dachträger aus C - Profilen zusammengesetzt
sind. An die Profile 120a und 120b sind die Spannschienen 4, 5 für die Außenhaut
121a und die Innenhaut 121b (wie oben beschrieben) fest, aber demontierbar angeschlossen.
Durch einen von oben außen nach unten drückenden Stab mit Drahtseilzug 103 wird
die Außenhaut 121a so verformt, daß eine in der Hautebene wirkende Spannung entsteht,
die die Hautform stabilisiert. Sinngemäß wird die Innenhaut durch ein Spannung erzeugendes
bewegliches Element 103a in der Mitte nach oben gedrückthlnd mit einer Spannung
in der Hautebene stabilisiert. Die einzelnen Dachträger 120 werden untereinander
durch parallel angeordnete Rohrstäbe 122 verbunden, wobei z.B. das eine Stabende
122a einen Gewindezapfen, das andere Stabende 122b ein Innengewinde besitzt.