DE69225329T2

DE69225329T2 - Gebäude in form einer doppelgekrümmten oberfläche

Info

Publication number: DE69225329T2
Application number: DE69225329T
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Jacobus J Huisman; Bernadinus F A Siemerink
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2012-07-25
Also published as: NL9101309A; DE69225329D1; US5483774A; EP0605457A1; WO1993003233A1; EP0605457B1

Description

5 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine sphärische oder domförmige Konstruktion, insbesondere auf eine Konstruktion; die gemäß einer zweifach-gekrümmten in etwa sphärischen hautförmigen Fläche gebildet ist, die aufweist:
eine Anzahl von regelmäßig verteilten Primär-Hauptelementen, die sich radial längs der Konstruktion von der Mitte zum Rand der Konstruktion erstrecken;
eine Anzahl von Sekundär-Hauptelementen entsprechend der Anzahl der Primär-Hauptelemente, die sich radial zwischen den Hauptelementen erstrecken;
Primär-Hilfselemente, die sich parallel zum am nächsten liegenden Primär-Hauptelement von den Sekundär-Hauptelementen in Richtung auf den Rand erstrecken, so daß der Abstand zwischen den Primär-Hauptelementen und dem nächstliegendsten Primär-Hilfselement und der gegenseitige Abstand zwischen den Primär-Hilfselementen in etwa gleich ist;
Eine solche Konstruktion ist aus der US-A 2 908 236 bekannt.
Dieser bekannte Aufbau ist eine offene Struktur, die eine Verkleidung benötigt, um für den Innenraum der Konstruktion einen ausreichenden Schutz gegen Wettereinflüsse bereitzustellen.
Eine Schwierigkeit bei diesen bekannten Konstruktionen besteht darin, daß es nicht möglich ist, einen sphärischen, hautförmigen Aufbau mit einem Typus eines Elements, beispielsweise einem dreickförmigen Element zu verkleiden. Eine ebene Fläche wird in jedem Fall das Ergebnis von einem Zusammenfügen von Dreiecken sein. Dabei konvergieren sechs Dreiecke in einem Eckpunkt.
Wenn fünf Dreiecke in einem Eckpunkt konvergieren, hat dies einen regelmäßigen Zwanzigflächner zur Folge. Vier Dreiecke, die in einem Eckpunkt konvergieren, haben ein rechteckiges Oktaeder zur Folge; und drei Dreiecke, die zu einer Dreieckspitze zusammenlaufen, haben ein Vierflach zur Folge.
Wenn außerdem ein Verkleiden mit regelmäßigen Sechsekken stattfindet, wird sich eine ebene Fläche ergeben.
Es ist somit nicht möglich, eine in etwa sphärische hautförmige Fläche mit regelmäßig gebildeten geometrischen Elementen zu überdecken. Um eine sphärische Fläche zu überdecken, ist es daher notwendig, eine Anzahl von Elementen verfügbar zu haben, deren Dimensionen ungleichmäßig sind. Die Erfahrung hat gelehrt, daß eine große Anzahl von unterschiedlichen Elementen verwendet werden muß, um eine solche sphärische hautförmige Struktur zu bauen. Dies hat natürlich den Effekt, daß die Kosten eines solchen Aufbaus steigen.
Dies gilt sowohl für den Fall einer selbsttragenden Konstruktion als auch bei einer Konstruktion, wo Verkleidungselemente an einem Rahmen befestigt sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine in etwa sphärische hautförmige Konstruktion bereitzustellen, die mit vergleichsweise geringen Kosten und mit der kleinst möglichen Anzahl von Elementen hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine in etwa sphärische hautförmige Konstruktion gelöst, die aufweist:
Streifen aus einem in etwa flachen, leicht flexiblen Material, welche sich zum Rand von jedem Sekundär-Hauptelement zwischen einem Paar von Primär-Hilfselementen bzw. zwischen einem Primär-Hilfselement und einem Primär-Hauptelement erstrekken, wobei die Streifen durch die Primär-Hilfselemente bzw. durch ein Primär-Hilfselement und ein Primär-Hauptelement gela gert sind, und deren Breite zumindest gleich dem gegenseitigen Abstand zwischen den Primär-Hilfselementen ist.
Als Folge dieser Schritte müssen lediglich Primär- Hauptelemente, Sekundär-Hauptelemente und erste Hilfs-Elemente in einem Lager zusätzlich zu den Verkleidungsmaterial-Rollen gehalten werden.
Als Folge davon wird die Gesamtzahl von verschiedenen Komponenten, die für den Aufbau erforderlich sind, beträchtlich eingeschränkt, wobei die Primär-Haupt- und Hilfs-Elemente einander entsprechen können. Die Verkleidungsmaterialstreifen sind außerdem einfaches Material, welches mit der Länge geliefert wird, die gekürzt werden kann, so daß sie auf Rollen geliefert werden können. Die Verwendung von gefalteten oder gewellten Platten hat eine noch größere Kosteneinschränkung zur Folge.
In dieser Hinsicht sei angemerkt, daß es aus der DE-A 2 029 785 bekannt ist, Streifen zu verwenden, um eine doppeltgekrümmte Fläche zu verkleiden. Diese Anmeldung betrifft jedoch ein hyperbolisches Paraboloid, bei dem die Mantellinie eine Gerade ist.
Außerdem beschreibt die DE-A 153 006, wie eine einfach gekrümmte Konstruktion durch gewellte Eisenstreifen verkleidet wird, die sich schräg über die Konstruktion erstrecken.
Die sekundären Hilfs-Elemente, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, haben lediglich einen kleinen Kostenvergrößerungseffekt zur Folge; sie bilden jedoch einen beträchtlichen Beitrag bezüglich der Stärke der Konstruktion.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Elemente durch Stäbe gebildet, die gegenseitig an Verbindungspunkten verbunden sind. Diese Elemente könnten durch Längsträger oder Wände gebildet sein. Es ist außerdem möglich, eine Gitterkonstruktion zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung liefert somit eine sphärische, hautförmige Konstruktion, deren Herstellungskosten beträchtlich im Vergleich zu dem gegenwärtig bekannten Stand der Technik zum Aufbauen solcher Strukturen reduziert sind.
Die vorliegende Erfindung wird anschließend mit Hilfe der Zeichnungen erklärt, bei denen:
Fig. 1 eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht einer Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Konstruktion in sechs Segmente unterteilt ist;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht der Konstruktion nach der Erfindung ist, wobei die Anordnung eines Primär-Hauptträgers, eines Primär-Hilfsträgers und einer Reihe von Sekundär-Haupt- und Hilfsträgern, die dazwischen angeordnet sind und Tertiär-Trägern, die zwischen den Verbindungsstellen angeordnet sind, gezeigt ist;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht einer Dachkonstruktion nach der Erfindung ist, wobei die Anordnung der Träger und die Richtung der Falten, die in den Abdeckstreifen angeordnet sind, gezeigt sind, und wobei die Konstruktion in sechs Sektoren unterteilt ist;
Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 3 ist, bei der jedoch die Konstruktion in vier Segmente unterteilt ist;
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht von zwei Abdeckstreifen gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht eines Dichtungsstreifens gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 und 8 eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform eines Abdeckstreifens zeigt; und
Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer noch weiteren Ausführungsform des Abdeckstreifens zeigt.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Ausführungsform, die in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, der sphärischen hautförmigen Konstruktion 1, wobei die sphärische Haut in sechs gleichförmige Segmente unterteilt ist.
Primär-Hauptträger 4 und Sekundär-Hauptträger 5 sind zu Anfang auf einer Bodenfläche 2 errichtet, welche durch einen Rand 3 umschlossen ist, und wobei die Träger gegenseitig in der Mitte der Konstruktion 1 verbunden sind.
Obwohl es im Prinzip keinen Unterschied weder in der Form noch in der Funktion der Primär-Hauptträger 4 und der Sekundär-Hauptträger 5 gibt, wurde diese Unterscheidung gemacht, um die sprachliche Verwendung in den Ansprüchen zu erleichtern. Es ist natürlich möglich, beide Arten von Hauptträgern 4, 5 so zu dimensionieren, daß sie unterschiedlich sind.
Die Primär-Hilfsträger 6 sind folglich so angeordnet, daß in jedem Sektor 8, der durch einen Primär-Hauptträger 4 und einem Sekundär-Hauptträger 5 eingegrenzt ist, sich diese vom Sekundär-Hauptträger 5 in etwa parallel zum Primär-Hauptträger 4 erstrecken.
Die gegenseitigen Abstände zwischen den Primär- Hilfsträgern 6 sind gleich dem Abstand zwischen dem Primär- Hauptträger 4 und dem nächsten Primär-Hilfsträger 6.
Schließlich sind Sekundär-Hilfsträger 7 angeordnet, die sich parallel zum nächsten Sekundär-Hauptträger 5 erstrecken. Die Primär-Hilfsträger 6 werden hierdurch unterteilt. Aus Dimensionierungserwägungen ist der Abstand zwischen den Sekundär- Hilfsträgern gleich. Diese Primär-Hilfsträger sind jedoch nicht für die Erfindung wesentlich. Sie können weggelassen werden, wenn die Konstruktion ausreichend kleine Abmessungen hat.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wo Tertiär-Träger 4 zwischen den Verbindungspunkten der Primär- und Sekundär-Träger angeordnet sind. Diese Tertiär-Träger 4 erstrecken sich in etwa tangential in bezug auf den Mittelpunkt. Diese Tertiär-Träger bilden somit Polygone, die um den Mittelpunkt zentriert sind. Die Dimensionierungserfordernisse für die Primär- und Sekundär-Träger sind hierdurch geringer. Eine solche Konstruktion ist als Dom bekannt. Dabei werden hier oft stabförmige Elemente als Träger verwendet.
Die tatsächliche Verkleidung der Konstruktion wird anschließend in Form von zickzack-gefalteten Streifen 9 ausgeführt. Die Breite dieser zickzack-gefalteten Streifen 9 ist etwas größer als der Abstand zwischen zwei Primär-Hilfsträgern, bzw. dem Abstand zwischen einem Primär-Hauptträger und dem nächstliegenden Primär-Hilfsträger. Die Streifen 9 sind dann in jedem Sektor 8 auf dem Kopf von zwei Primär-Hauptträgern angeordnet, und zwar so, daß sich ein jeder Streifen soweit wie der Rand von den relevanten Primär-Hilfsträgern über zwei Primär- Hauptträger erstreckt, bzw. über einen Primär-Hauptträger und einen Primär-Hilfsträger.
Es ist hierbei vernünftig, vom Boden zu beginnen, so daß die Zickzack-Streifen aufeinander wie Dachziegel ruhen und man eine gute Entwässerung erhalten kann.
Es sei außerdem angemerkt, daß aufgrund der Zickzack- Form die Streifen 9 einen gewissen Grad Elastizität besitzen; sie sind so elastisch, daß sie in einer Richtung sich der Krümmung der sphärischen Haut in zwei Richtungen anpassen können. Es ist außerdem möglich, von einem Dacheinkleidungsmaterial Gebrauch zu machen, welches ohne Faltungen schon den erforderlichen Grad an Elastizität besitzt. Es kann somit beispielsweise ein bestimmtes Kunststoffmaterial dafür verwendet werden.
Diese Elastizität ist außerdem wichtig, um die Zickzack-Wellen von verschiedenen Streifen 8 zusammenzufügen, so daß wie "zusammengefügt" auf der Grenze zwischen zwei benach barten Streifen sind. Damit wird eine gute Wasserableitung erzielt. Außerdem ist die Richtung der Falten der Streifen 9 wichtig. Diese Richtung ist so, daß die Streifen, die sich am Sekundär-Hauptträger treffen, gegenseitig parallel sind.
Um außerdem einen Kontakt an der Stelle der Sekundär- Hauptträger herzustellen, bilden die Streifen von benachbarten Sektoren 8 einen Kontakt an der Position von den Primär-Hauptträgern 4. Im allgemeinen werden die Falten 10 in den Streifen 9 dann nicht gegenseitig parallel sein, so daß sie nicht gegenseitig sich überlappen können. Für diesen Zweck werden separate Dichtungsstreifen 11 angeordnet, die gemäß einem Fischgrätenmuster gefaltet sind, so daß diese die relevanten Streifen 9 "gepaßt" überlappen. Es wird somit ein wasserdichter Verschluß von gegenseitig verbindenden Streifen an der Stelle der Primär- Hauptträger 4 erhalten, so daß die gesamte sphärische hautförmige Konstruktion wasserdicht gemacht werden kann.
Zusammengefaßt wird eine gute Abdichtung innerhalb des relevanten Sektors 8 erhalten, wobei die relevanten Streifen 9 gegenseitig verbunden sind, während an den Grenzen zwischen den Sektoren an der Lage der Sekundär-Hauptträger die Streifen gegenseitig in der Weise von Dachziegeln verbunden sind und an der Position der Primär-Hauptträger zusätzliche Dichtungsstreifen 11 angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt die somit erzielte Konstruktion in einer Draufsicht. Man kann sehen, wie in der Draufsicht die Struktur eines Schneekristalls durch Unterteilung in sechs Segmente erhalten wird. In gestrichelten Linien sind die Primär-Hauptträger 4 dargestellt, die Sekundär-Hauptträger 5, die Primär- Hilfsträger 6 und die Sekundär-Hilfsträger 7. Die Faltlinien 10 der Streifen 9 sind außerdem durch ausgezogene Linien gezeigt.
Als Vergleichsbeispiel ist in Fig. 4 eine Draufsicht einer ähnlichen Konstruktion gezeigt, die jedoch in vier Sektoren anstelle von sechs unterteilt ist. Die Sekundär-Hilfsträger 7 sind außerdem weggelassen. Die Konfiguration der Primär- Hauptträger 4, der Sekundär-Hauptträger 5 und der Primär- Hilfsträger 6 ist hier ebenfalls erkennbar.
Die Falten 10 der Streifen 9 erstrecken sich nicht gegenseitig parallel an der Position der Sekundär-Hauptträger 5. Bei der Ausführungsform ist es daher außerdem notwendig, besondere Dichtungsstreifen 11 an diesen Positionen anzuordnen. An der Position der Primär-Hauptträger 5 ist es dann ebenfalls notwendig, daß solche Dichtungsstreifen 11 angeordnet werden. In bezug auf den Faltwinkel der Streifen 9, der bei der vorliegenden Ausführungsform in etwa 60º beträgt, werden die Dichtungsstreifen 11 nicht die gleichen am Ort der Primär- bzw. Sekundär-Haupt träger sein.
Nur wenn der Faltwinkel der Falten in den Dichtungsstreifen 450 sein würde, wäre es möglich, die gleichen Dichtungsstreifen 12 zu verwenden.
In Fig. 5 ist eine Kombination von zwei Dichtungsstreifen 9 gezeigt, die sich einander an der Position des Primär- Hilfsträgers 5 treffen. Es ist hier klar gezeigt, daß die Falten 10 der beiden Streifen 9 sich gegenseitig parallel erstrekken, so daß die Streifen sich gegenseitig verbinden.
In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Dichtungsstreifens 11 gezeigt. Dieser besitzt eine Mittenfaltung 12 parallel zur Längsrichtung des Streifens. Außerdem sind Zick zack-Falten 13 angeordnet, die sich in einem Fischgrätenmuster erstrecken. Der Winkel, mit dem diese Falten sich relativ zur Hauptfaltung 12 erstrecken, ist natürlich auf den Winkel bezogen, bei dem die Falten 10 in den Streifen 9 sich erstrecken, um eine gute Abdichtung sicherzustellen.
Fig. 7 ist eine Längs-Querschnittsansicht des Streifens 9, der die Zickzack-Weise des Faltens zeigt.
Fig. 8 und 9 zeigen alternative Formen eines Faltens der Streifen 9. Wenn diese Faltprofile verwendet werden, wird es notwendig, die Faltung der Dichtungsstreifen 11 anzupassen. Anstelle der gezeigten Konstruktion ist es möglich, unterschiedlich geformte Konstruktionen gemäß der Erfindung herzustellen. Es ist somit möglich, Dreh-Paraboloide gemäß der Erfindung herzustellen.

Claims

1. Konstruktion, die gemäß einer zweifach-gekrümmten in etwa sphärischen hautförmigen Fläche gebildet ist, die aufweist:

eine Anzahl von regelmäßig verteilten Primär-Hauptelementen (4), die sich radial längs der Konstruktion von der Mitte zum Rand (3) der Konstruktion (1) erstrecken;

eine Anzahl von Sekundär-Hauptelementen (5) entsprechend der Anzahl der Primär-Hauptelemente, die sich radial zwischen den Hauptelementen erstrecken;

Primär-Hilfselemente (6), die sich parallel zum am nächsten liegenden Primär-Hauptelement (4) von den Sekundär- Hauptelementen (5) in Richtung auf den Rand (3) erstrecken, so daß der Abstand zwischen den Primär-Hauptelementen und dem nächstliegendsten Primär-Hilfselement (6) und der gegenseitige Abstand zwischen den Primär-Hilfselementen in etwa gleich ist; gekennzeichnet durch

Streifen (9) aus einem in etwa flachen, leicht flexiblen Material, welche sich zum Rand von jedem Sekundär-Hauptelement zwischen einem Paar von Primär-Hilfselementen bzw. zwischen einem Primär-Hilfselement und einem Primär-Hauptelement erstrecken, wobei die Streifen durch die Primär-Hilfselemente bzw. durch ein Primär-Hilfselement und ein Primär-Hauptelement gelagert sind, und deren Breite zumindest gleich dem gegenseitigen Abstand zwischen den Primär-Hilfselementen ist.

2. Konstruktion nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Sekundär-Hilfselemente (7), die sich zwischen dem Primär-Hauptelement und dem Rand erstrecken.

3. Konstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär-Hilfselemente (7) parallel zu den Sekundär-Hauptelementen (5) sind, und daß die Abstände zwischen den Sekundär-Elementen in etwa gleich sind.

4. Konstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Tertiär-Elemente (14) zwischen den Verbindungsstellen der Primär-Elemente (4) und der Sekundär-Elemente (5) angeordnet sind und sich in etwa konzentrisch in bezug auf den Mittelpunkt erstrecken.

5. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (Längs-)Träger sind.

6. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente Wände sind.

7. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente Stäbe sind, die gegenseitig an Verbindungsstellen verbunden sind.

8. Konstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daß die Streifen (9) durch Materialstreifen gebildet sind, die gemäß eines regelmäßigen Musters gefaltet sind, wobei die Streifen so gefaltet sind, daß die Faltrichtung in etwa parallel zu den nächstliegendsten Sekundär-Hauptelementen liegt.

9. Konstruktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Streifenmaterial (9) zickzackförmig gefaltet ist.

10. Konstruktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Streifenmaterial (9) sinusförmig gefaltet ist.

11. Konstruktion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Streifenmaterial (9) trapezförmig gefaltet ist.

12. Konstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzflächen zwischen benachbarten Streifensegmenten mit separaten Dichtungsstreifen (11) versehen sind.

13. Konstruktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstreifen (11) in der Längsrichtung gefaltet sind, und daß die so gebildeten Hälften jeweils mit Zickzack-Falten versehen sind, die in einem Fischgrätenmuster gebildet sind.