DE4201857A1 - Zeltartiges bauwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein zeltartiges Bauwerk, das auf zwei symmetrisch zu einer Mittellinie angeordneten Stützbogen, die einen stumpfen Winkel zueinander bilden, mehreren senkrechten Stützen und einer sattelförmig gekrümmten Dachfläche aus kunststoffbeschichtetem Planenstoff, Folie oder anderen Ma­ terialien besteht. Wenn die Seiten offen ausgeführt sind, handelt es sich um eine Überdachung, ein Sonnendach o. ä., wenn die Seiten geschlossen sind, kann das Bauwerk als Zelt, Halle Zelthalle u. ä. bezeichnet werden. Bei größeren Ausführungen des zeltartigen Bauwerkes können zusätzlich noch ein oder meh­ rere Bogenbinder verwendet werden, die ebenso wie die Stütz­ bogen an den zwei Fundamentpunkten verankert sind, die die Mittellinie begrenzen. So werden die Einzelflächen des Daches und die Krümmungsradien der Sattelflächen und damit die Bela­ stungen verringert.

Zeltartige Bauwerke der vorgenannten Art sind bekannt und reichen größenmäßig von kleineren Zelten mit Stützbögen aus Rohr (deutsche Patentschriften 14 34 859, 17 09 186, 19 00 657) bis zu imposanten Bauwerken aus Beton, Stahl und Glas wie z. B. dem Olympic Saddledom von Calgary (Kanada), der Eissporthalle der olympischen Winterspiele von 1988. In Fachbüchern und anderen Veröffentlichungen, z. B. Frei Otto "Das hängende Dach" Berlin 1954, Frei Otto "Zugbeanspruchte Konstruktionen" Band 2 Frankfurt/Berlin 1965, Conrad Roland "Frei Otto - Spannweiten, Ideen und Versuche zum Leichtbau" Verlag Ullstein Berlin/ Frankfurt/Wien 1965, ist ausführlich über die Problematik der doppelten gegensinnigen Krümmungen von Dachflächen, auch als Sattelflächen bezeichnet, berichtet worden. Die Hauptvorteile dieser Sattelflächen sind, daß durch die Vorspannung der ge­ krümmten Flächen Windlasten nicht zum Flattern und Schneela­ sten nicht zum Verformen der Dachflächen führen im Gegensatz zu zeltartigen Bauwerken in den Formen von Häusern mit ebenen Flächen für Dächer und Seitenwände und daß sich das Regenwas­ ser an den zwei Tiefpunkten des Bauwerkes sammelt und dort problemlos entsorgt werden kann.

Nachteilig ist bei den vorgenannten zeltartigen Bauwerken die Schwierigkeit der Herstellung von Stützbögen in mehr oder weniger ausgeprägten elliptischen Formen und die rela­ tiv schwierige Montage der zeltartigen Bauwerke ab einer ge­ wissen Größe, die ohne erhebliche technische Hilfsmittel, wie Kräne, Hubbühnen und andere Hebezeuge, kaum zu bewerk­ stelligen ist. So sind für jeden Typ oder jede Größe der zeltartigen Bauwerke unterschiedliche Stützbögen oder Stütz­ bogenelemente herzustellen und zu bevorraten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System von Mon­ tageelementen für die Stützbogen bereitzustellen, das die Errichtung unterschiedlich langer und breiter zeltartiger Bauwerke der vorbeschriebenen Art mit einer geringen Anzahl verschiedenartiger Montageelemente ermöglicht, wobei die Montage selbst leicht und ohne erhebliche technische Hilfs­ mittel zu bewerkstelligen sein soll. Dabei ist besonders die Forderung zu beachten, daß Stützbögen unterschiedlicher Grö­ ße mit unterschiedlichen Montageelementen stets symmetrische, annähernd halbelliptische Formen bilden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützbögen aus Bogensegmenten zusammengesetzt sind, die ein Verhältnis des Radius zur Nennlänge von 0,955 oder dem ganz­ zahligen Vielfachen davon haben, z. B. Radius 4 m bei Nenn­ länge 4,188 m oder Radius 3×3 = 9 m bei Nennlänge 3,141 m. Es wurde gefunden, daß die Länge der Bogensegmente in Ver­ bindung mit den Bogenradien bei sinnvoller Kombination der verschiedenartigen Bogensegmente stets symmetrische Stütz­ bögen als annähernde Halbellipsen gewährleisten. Solche Kom­ binationen werden in den Ausführungsbeispielen genannt.

In Fortbildung der Erfindung sollten ab einer von statischen und festigkeitsbedingten Gesichtspunkten bestimmten Größe der zeltartigen Bauwerke zusätzlich zu den Stützbögen noch ein oder mehrere Bogenbinder montiert werden zur Erhöhung der Stabilität und Verringerung der Größe der Einzeldachflächen und Krümmungsradien. Diese Bogenbinder können aus den glei­ chen Bogensegmenten bestehen wie die Stützbögen und an den­ selben zwei Fundamentpunkten verankert werden wie die zwei Stützbögen. Die Bogensegmente können in beliebiger Art und Weise aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Zweck­ mäßigerweise sollten die Bogensegmente als Dreigurt- oder Viergurt-Fachwerkträger ausgeführt sein und miteinander ver­ schraubt werden. Mit Paßstücken sind die Stützbögen und auch die Bogenbinder drehbar an den Punkten des Fundamentes befe­ stigt. Die Fundamentpunkte sollten zweckmäßigerweise als Fundamentplatten in quadratischer oder rechteckiger Form aus­ gebildet sein, die je nach Einsatzzweck der zeltartigen Bau­ werke auf dem Erdboden durch Erdanker verankert oder mit ei­ nem festen Fundamentblock starr verbunden sind. Mit mehreren Stützen werden die Stützbögen gegen den Boden abgestützt. Mit zwei waagerecht angeordneten Druckbalken werden die Stütz­ bögen im erwünschten Winkel zueinander fixiert. Zwischen den Stützbögen und an einer Kante der Druckbalken wird die sat­ telförmige Dachfläche befestigt und unterhalb der Stützbögen und Druckbalken werden die Wandteile angehängt und am Boden befestigt, sofern das zeltartige Bauwerk als Halle ausgeführt werden soll. Eingebundene Tore, Türen, Fenster, Entlüftungen usw. komplettieren das zeltartige Bauwerk.

Das erfindungsgemäße zeltartige Bauwerk wird an Hand von Aus­ führungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das zeltartige Bauwerk in der Draufsicht,

Fig. 2 das zeltartige Bauwerk in der Seitenansicht,

Fig. 3 eine Ausführung mit einem Bogenbinder,

Fig. 4 eine Ausführung mit zwei Bogenbindern,

Fig. 5 verschiedene Möglichkeiten der Kombination von Bo­ gensegmenten zu Stützbögen und Bogenbindern, als Halbbögen dargestellt.

In Fig. 1, der Draufsicht, sind die Bogensegmente 2 mit unter­ schiedlichen Radien zu erkennen, die miteinander verbunden die Stützbögen 1 bilden. Diese sind mit den Paßstücken 7 an den beiden Fundamentplatten 3 drehbar angeordnet. Die Dachfläche 5 ist mit Hilfe der Dachflächenverbindung 6 mit den Stützbögen 1 und den Druckbalken 8 verbunden.

In Fig. 2, der Seitenansicht, ist einer von zwei Druckbalken 8 zu erkennen, die die Stützbögen 1 in stumpfem Winkel mitein­ ander verbinden. Mehrere Stützen 9 stützen die Stützbögen 1 zum Boden hin ab und bestimmen die Scheitelhöhe des zeltar­ tigen Bauwerkes. Die Dachfläche 5 in ihrer jetzt erkennbaren Sattelform ist über die Dachflächenverbindung 6 an den Stütz­ bögen 1 und in der Nähe der Fundamentplatten 3 mit den Druck­ balken 8 verbunden. Wenn das zeltartige Bauwerk geschlossen ausgeführt sein soll, so komplettieren die Wandteile 10 die Halle.

In Fig. 3, einer schematisierten Darstellung des zeltartigen Bauwerkes, ist zusätzlich ein Bogenbinder 4 mittig eingefügt, der die Dachfläche 5 halbiert.

In Fig. 4 sind gegenüber Fig. 3 zwei Bogenbinder 4 eingefügt, die die Dachfläche 5 in drei etwa gleich große Teile unter­ teilt. Die Handhabung der Dachflächen 5 wird damit verein­ facht und die Krümmungsradien werden verkleinert, wodurch sich die Beanspruchung bei Schnee- und Windlast verringert. In Fig. 5 sind verschiedene Möglichkeiten der Kombination von Bogensegmenten 2 zu Stützbogen 1 und Bogenbindern 4 schema­ tisch dargestellt. Dabei ist jedes Bogensegment als Linie und jeweils nur ein halber Stützbogen 1 bzw. Bogenbinder 4 ge­ zeigt. Die Zahlen geben den Radius der Bogensegmente 2 an. Die Abbildungen sind nur ein Bruchteil der tatsächlichen Mög­ lichkeiten, Bogensegmente 2 zu Stützbögen 1 und Bogenbindern 4 zusammenzufügen. Auf der waagerechten Linie ist bei einem entsprechenden Maßstab die Breite und auf der senkrechten Linie die Länge des zeltartigen Bauwerkes ersichtlich. So sind lange schmale und breite gedrungene Stützbögen 1 zusam­ menzusetzen. Die flach dargestellten Bögen sind vorzugsweise als Bogenbinder 4 zu verwenden. Die in Fig. 5 aufgezeigten Möglichkeiten betreffen den Radius 4 und seine ganzzahligen Vielfachen von 2 bis 6 entsprechend Radius 8 bis 24 bei einer Nennlänge von 4,188. Andere Radien und Nennlängen sind eben­ falls möglich und denkbar.

Das erfindungsgemäße zeltartige Bauwerk wird in der Weise er­ richtet, daß zuerst die Fundamentplatten 3 entsprechend der vorgewählten Größe des Bauwerkes im richtigen Abstand zueinan­ der entweder bei zeitlicher Begrenzung auf dem Boden oder bei Dauereinsatz auf Fundamentblöcken befestigt werden. Die Paß­ stücke 7 befinden sich auf den Fundamentplatten 3. Danach wer­ den die Bogensegmente 2 in vorbestimmter Reihenfolge auf dem Boden ausgelegt und miteinander und mit den Paßstücken 7 ver­ bunden, z. B. verschraubt zu den beiden Stützbögen 1. Daran werden, falls erforderlich, die Wandteile 10 angebracht. An einem Stützbogen 1 wird die Dachfläche 5 mit Hilfe der Dach­ flächenverbindung 6 befestigt. Dieser Stützbogen 1 wird da­ nach steil aufgerichtet und vorläufig fixiert. Danach wird die Dachfläche 5 mit dem anderen liegenden Stützbogen 1 in glei­ cher Weise verbunden. Sodann erfolgt das Absenken des ersten und Anheben des zweiten Stützbogens 1 bei provisorischer An­ bringung der Druckbalkens 8, wobei sich die vorher in lockerem Zustand befindliche Dachfläche 5 leicht strafft. Durch geeig­ nete Hilfsmittel werden die beiden Stützbögen 1 gleichförmig und symmetrisch nach unten gezogen und damit die Dachfläche 5 in erforderlicher Weise vorgespannt. Die Druckbalken 8 werden jetzt fest mit den Stützbögen 1 verbunden und halten so die Vorspannung der Dachfläche 5 aufrecht. Jetzt werden die Stüt­ zen 9 aufgerichtet und mit den Stützbögen 1 fest verbunden und am Boden verankert. Die Wandteile 10 werden an den Stützen 9 und am Boden auf geeignete Weise straff angebunden. Mit dem Anbringen von Dichtschürzen zwischen Dachfläche 5 und den Wandteilen 10 und dem Einbau von Türen, Toren, Fenstern, Ent­ wässerungsvorrichtungen, Entlüftungen usw. wird das zeltartige Bauwerk komplettiert.

In ähnlicher Weise werden auch die in Fig. 3 und 4 dargestell­ ten Bauwerke montiert, nur daß hierbei noch ein oder zwei Bo­ genbinder 4 zusätzlich aufgerichtet werden müssen. Die Demon­ tage ist auf ähnliche Weise in umgekehrter Reihenfolge vor­ zunehmen.

Das erfindungsgemäße zeltartige Bauwerk hat neben der schon genannten Vorteile von Bauwerken mit Satteldachflächen, wie Flatterfreiheit bei Wind, Formstabilität bei Schneelast und Entwässerung zu den beiden Fundamentpunkten hin weitere Vor­ teile, wie die Möglichkeiten der Kombination von Bogensegmen­ ten zu unterschiedlichen Stützbögen und Bogenbindern, Leicht­ bau durch Fachwerk-Stützbögen und Fachwerk-Bogenbinder, die Montage am Boden und Aufrichten durch einfache Zugvorrichtun­ gen und die Vorbereitung des Baugrundes nur an den zwei Stel­ len der Befestigung der Fundamentplatten. Die Verankerungen der Stützen können einfach beschaffen sein, da sie nur Last­ ungleichmäßigkeiten, wie z. B. Zug und Druck bei böigem Wind aufnehmen müssen. Die Schneelast wird in die Fundamentplatten eingeleitet.

Durch die Druckbalken und Stützen ist die Standfestigkeit des zeltartigen Bauwerkes auch bei Zerstörung der Dachfläche gewährleistet.

Vorgeschlagene Klassifikation:
E 04 B 1/347

Bezugszeichenliste:
 1 = Stützbogen
 2 = Bogensegment
 3 = Fundamentplatte
 4 = Bogenbinder
 5 = Dachfläche
 6 = Dachflächenverbindung
 7 = Paßstück
 8 = Druckbalken
 9 = Stütze
10 = Wandteil

Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften:
DE 14 34 859
DE 17 09 186
DE 19 00 657
DE 23 38 826
DE 25 14 718
DE 72 16 888

Frei Otto: "Das hängende Dach" Berlin 1954
Frei Otto: "Zugbeanspruchte Konstruktionen" Band 2 Frankfurt/Berlin 1965
Conrad Roland: "Frei-Otto-Spannweiten, Ideen und Versuche zum Leichtbau" Verlag Ullstein 1965 Berlin/Frank­ furt/Wien

Claims (5)

1. Zeltartiges Bauwerk mit zwei symmetrisch in stumpfem Win­ kel zueinander angeordneten Stützbögen, senkrechten Stüt­ zen und einer sattelförmig gekrümmten Dachfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützbögen (1) aus mehreren Bogen­ segmenten (2) bestehen, die ein Verhältnis des Radius zur Nennlänge von 0,955 oder dem ganzzahligen Vielfachen davon haben und miteinander in zweckmäßiger Reihung verbunden sind.

2. Zeltartiges Bauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bogensegmente (2) vorzugsweise als Dreigurt- oder Viergurt-Fachwerkträger ausgeführt sind.

3. Zeltartiges Bauwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bogensegmente (2) auch für die Bogenbinder (4) innerhalb der Stützbögen (1) einsetzbar sind.

4. Zeltartiges Bauwerk nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützbögen (1) und Bogenbinder (4) an zwei Fundamentplatten (3) drehbar befestigt sind.

5. Zeltartiges Bauwerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützbögen (1) miteinander im stumpfen Winkel durch Druckbalken (8) verbunden sind.