EP1512804A2 - Method for producing a wall of a construction - Google Patents
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- E04B7/10—Shell structures, e.g. of hyperbolic-parabolic shape; Grid-like formations acting as shell structures; Folded structures
Definitions
- the invention relates to a method for producing the wall of a building according to Preamble of claim 1.
- Non-permanent loads such as snow or wind
- Non-permanent loads can be removed from these structures by adapting the shape of the surface to the new load cases and re-establishing a state of equilibrium via this change in shape.
- This change in shape is dependent on the degree of bias. The higher the bias, the lower the change in shape and vice versa.
- All occurring forces within the prestressed membrane can be removed only by tensile forces and a corresponding change in shape. It could be recorded no pressure forces or even bending moments. Shearing forces are absorbed only to a very limited extent by the fabric stiffness of the textile material. Individual loads perpendicular to the surface can be absorbed only by strong local changes in shape, or punch through the component, resulting in damage or destruction.
- the structure must therefore by a not insignificant change in its shape on the Load changes can react even under changed loads a new one To reach equilibrium state.
- This dynamic structure of the structure is often undesirable and leads to connection problems, especially when creating fixed space cells should be.
- such a structure has virtually no sound and Heat protection on. It does not serve as a permanent structure in which things or persons protected from the external influences can stop. The protection against intrusion foreign persons is low, there by means of a simple cutting tool (knife) a Penetration can be enabled.
- the inventive method differs from the cited prior art an already anticlastic curved membrane under bias substantially in that this membrane is in the prestressed state with a stiffening material is coated, which during the subsequent curing intimately with the first Membrane connects.
- membranes for carrying out the method according to the invention can all Membranes are used, which are due to their material properties in the Construction technology have proven or can prove.
- you can Polyester membranes, steel or glass fiber membranes, ethyltetrafluoroethylene membranes etc. are used.
- Possible reinforcing materials are fiber-reinforced polyester resins, wherein the reinforcement with plastic, aramid, carbon, glass fibers or with Steel fabric can be done. Furthermore, fiber-reinforced epoxy resins come into consideration where the reinforcement can also be made with the fibers and fabrics mentioned.
- Fibers or a fabric Another option instead of fibers or a fabric is the use of Expanded glass or expanded clay spheres or another inflated, stable material (Plastic, steel ...), which with the hardening material and the membrane a Verbund enters.
- the hardening material could also be an alternative to the mentioned glue or glue.
- the application of the stiffening material can be carried out in known methods be carried out, for example, by hand lamination, in the fiber spraying process, in Vacuum method, in the autoclave method, in the injection method, in the winding method, in Pressing process, in the pultrusion process and in the casting process, wherein the gypsum filler and The plastic plaster can also be applied in the spatula, spray, pumping and casting process can.
- the exact procedure of the described method is not closer since it is described in detail in the relevant literature.
- the thickness of the stiffening layer can be from a few millimeters to a few decimeters vary, with conventional wall thicknesses of a structure come into consideration in particular.
- the wall in a conventional manner be processed, for example with dowels or other fasteners for Aufoder Attachments are provided.
- recesses can be used for windows and doors be made, which then used in a conventional manner in these recesses become.
- another membrane may be arranged, which with the first membrane for example, is connected by spacers.
- the stiffening material placed in the space between the two membranes, z. B. by pumps, and combines intimately with these two membranes during the subsequent curing.
- the mechanical prestressing construction of the membrane retained or removed depends on whether a "stiffened tensile structure" or striving for shell-converted construction throughout. In most cases is the biasing structure as part of a hybrid-responsive structure, or to Retain protection against dents or failure of the shell. Basically exists but also the possibility to remove the clamping structure after the membrane intimately connected to the stiffening material.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der Wandung eines Bauwerks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing the wall of a building according to Preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Tragwerksstrukturen aufzubauen, die im wesentlichen aus einer relativ dünnen Membran und ggf. zusätzlichen Spann- bzw. Verstärkungselementen bestehen. Bekannte Beispiele für derartige Bauwerke sind Traglufthallen, wie sie beispielsweise zur Überdachung von Schwimmbädern eingesetzt werden. Hierbei wird eine relativ dünne Membran in dem Berührungsbereich mit dem Grundbauwerk luftdicht abgeschlossen und im Innenraum "aufgepumpt". Das Bauwerk wird durch den in seinem Inneren befindlichen erhöhten Luftdruck stabilisiert, selbstverständlich nur, solange Maßnahmen getroffen werden, die diesen Luftdruck aufrechterhalten. Bei diesen Traglufhallen handelt es sich um sog. synclastische Strukturen, welche im wesentlichen dadurch gekennzeichnet sind, dass ihre Krümmung über die gesamte Oberfläche in einer Richtung (synclastisch) verläuft, mit anderen Worten also Ballonstrukturen.From the prior art it is known to build structural structures that are in the essential from a relatively thin membrane and possibly additional clamping or Consist of reinforcing elements. Known examples of such structures are Inflatable halls, as used for example for the roofing of swimming pools become. Here, a relatively thin membrane in the contact area with the Foundation structure airtight completed and "inflated" in the interior. The building will be stabilized by the increased air pressure inside, of course only as long as measures are taken to maintain that air pressure. In these Traglufhallen are so-called. Synclastic structures which essentially characterized in that their curvature over the entire surface in one Direction (synclastic) runs, in other words, balloon structures.
Ferner sind aus dem Stand der Technik Tragwerksstrukturen bekannt, bei denen Membranen
in verschiedene Raumrichtungen gekrümmt sind, was man als anticlastische oder
sattelförmige Strukturen bezeichnet. Ein bekanntes Beispiel für eine derartige Form ist die
Überdachung des Olympiastadions in München. Alle mechanisch vorgespannten
Membrankonstruktionen und Seilnetzkonstruktionen können auftretende Eigenlasten und
Verkehrslasten lediglich als Zugkräfte abtragen. Aus diesem Grunde ist es notwendig, an
jedem Punkt der Membranfläche eine räumlich gegengekrümmte Oberfläche zu erzeugen, da
nur diese Voraussetzung eine Vektorzerlegung der auftretenden Kräfte in unterschiedliche
Richtungen auf Nur-Zugkräfte ermöglicht. Eine derartige Form kann zusätzlich nur stabilisiert
werden, indem sie unter ständiger Vorspannung gehalten wird. Hierbei erzeugen die ständigen
Lasten und die Vorspannung die Form der Bauwerks bzw. Bauteils. Um die Vorspannkräfte
einzubringen werden konstante mechanische Vorspannelemente benötigt. Diese sind integrale
Bestandteile einer Membrankonstruktion, da sie die Vorspannung ständig aufrecht erhalten
müssen.
Nicht ständige Lasten wie Schnee oder Wind können diese Konstruktionen dadurch abtragen,
dass sich die Oberfläche in ihrer Form den neuen Lastfällen anpasst und über diese
Formveränderung einen neuen Gleichgewichtszustand herstellt. Diese Formveränderung ist
abhängig vom Grad der Vorspannung. Je höher die Vorspannung desto geringer die
Formveränderung und ungekehrt. Alle auftretenden Kräfte innerhalb der vorgespannten
Membran können nur über Zugkräfte und eine entsprechende Formänderung abgetragen
werden. Es könne keine Druckkräfte oder gar Biegemomente aufgenommen werden.
Scherkräfte sind nur in ganz geringem Umfang über die Gewebesteifigkeit des textilen
Materials aufnehmbar. Einzellasten senkrecht zur Oberfläche können nur über starke lokale
Formveränderungen aufgenommen werden, bzw. stanzen durch das Bauteil, was zu
Beschädigung oder Zerstörung führt.Furthermore, structural structures are known from the prior art in which membranes are curved in different directions in space, which is referred to as anticlastic or saddle-shaped structures. A well-known example of such a form is the roofing of the Olympic Stadium in Munich. All mechanically prestressed membrane constructions and cable net constructions can only remove occurring dead loads and traffic loads as tensile forces. For this reason, it is necessary to produce at each point of the membrane surface a spatially counter-curved surface, since only this condition allows a vector decomposition of the forces occurring in different directions to tensile forces only. In addition, such a shape can only be stabilized by being kept under constant pretension. Here, the permanent loads and the bias generate the shape of the building or component. To introduce the preload forces constant mechanical biasing elements are needed. These are integral parts of a membrane design, as they must constantly maintain the bias.
Non-permanent loads, such as snow or wind, can be removed from these structures by adapting the shape of the surface to the new load cases and re-establishing a state of equilibrium via this change in shape. This change in shape is dependent on the degree of bias. The higher the bias, the lower the change in shape and vice versa. All occurring forces within the prestressed membrane can be removed only by tensile forces and a corresponding change in shape. It could be recorded no pressure forces or even bending moments. Shearing forces are absorbed only to a very limited extent by the fabric stiffness of the textile material. Individual loads perpendicular to the surface can be absorbed only by strong local changes in shape, or punch through the component, resulting in damage or destruction.
Das Tragwerk muss also durch eine nicht unerhebliche Veränderung seiner Form auf die Lastveränderungen reagieren können um auch unter veränderten Lasten einen neuen Gleichgewichtszustand zu erreichen. Diese dynamische Struktur des Tragwerks ist oft unerwünscht und führt zu Anschlussproblemen, vor allem wenn feste Raumzellen geschaffen werden sollen. Darüber hinaus weist ein solches Tragwerk praktisch keinen Schall- und Wärmeschutz auf. Es dient nicht als festes Bauwerk, in welchem sich Sachen oder Personen geschützt vor den äußeren Einflüssen aufhalten können. Der Schutz gegen Eindringen fremder Personen ist gering, da mittels eines einfachen Schneidewerkzeugs (Messer) ein Eindringen ermöglicht werden kann.The structure must therefore by a not insignificant change in its shape on the Load changes can react even under changed loads a new one To reach equilibrium state. This dynamic structure of the structure is often undesirable and leads to connection problems, especially when creating fixed space cells should be. In addition, such a structure has virtually no sound and Heat protection on. It does not serve as a permanent structure in which things or persons protected from the external influences can stop. The protection against intrusion foreign persons is low, there by means of a simple cutting tool (knife) a Penetration can be enabled.
Es besteht daher die Aufgabe, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der Wandung eines Bauwerks so weiterzubilden, dass ein geschütztes, dauerhaftes, stabiles, witterungsbeständiges und den Innenraum vor Umwelteinflüssen abschirmendes Bauwerk entsteht.There is therefore the task of a generic method for producing the wall of a building so that a protected, durable, stable, weather-resistant and the interior against environmental influences shielding building arises.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This problem is solved by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments are the dependent claims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention will be described in more detail below.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von dem genannten Stand der Technik einer bereits anticlastisch gekrümmten Membran unter Vorspannung im wesentlichen dadurch, dass diese Membran in dem vorgespannten Zustand mit einem Versteifungsmaterial beschichtet wird, welches sich während des anschließenden Aushärtens innig mit der ersten Membran verbindet.The inventive method differs from the cited prior art an already anticlastic curved membrane under bias substantially in that this membrane is in the prestressed state with a stiffening material is coated, which during the subsequent curing intimately with the first Membrane connects.
Mit dieser Maßnahme geht man den Schritt von einer gespannten Membran zu einem echten Bauwerk, da das Versteifungsmaterial durchaus die Stärke einer üblichen Wandung eines Bauwerks erreichen kann und alle Eigenschaften haben kann, welche an die Wandung eines Bauwerks gestellt werden, insbesondere Lichtschutz, Schallschutz, Wärme- und Kälteschutz, die Abtragung von Lasten etc.. Hierbei ist es unerheblich, ob die Wandung nur die Decke oder auch die Seitenwände umfasst oder kuppelartig (jedoch immer anticlastisch) ausgebildet ist.With this measure one goes the step from a strained membrane to a real one Structure, because the stiffening material quite the strength of a conventional wall of a Building can reach and have all the properties, which on the wall of a building Structure, in particular light protection, sound insulation, thermal and cold protection, the removal of loads etc .. It does not matter if the wall only the ceiling or the sidewalls comprises or dome-like (but always anticlastic) formed is.
Wichtig ist, dass sich das Versteifungsmaterial während des Aushärtens innig mit der Membran verbindet. Hierdurch wird ein Effekt erzeugt, wie er an sich aus Spannbetonkonstruktionen bekannt ist. Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung erzeugt die Vorspannung der Membran während des Aushärtens des darüber angebrachten Versteifungsmaterials ebenfalls eine besonders hohe Stabilität, die dann gewährleistet ist, wenn sich das Versteifungsmaterial innig mit der Membran verbindet, also sowohl Membran als auch Versteifungsmaterial zusammen die Wandung bilden und nicht mehr oder nur noch schwer voneinander trennbar sind. Es entsteht ein Bauwerk bzw. Bauteil, bestehend aus einem Verbundbaustoff, der lokal sowohl Druckkräfte, Scherkräfte und Biegemomente aufnehmen kann, in Verbindung mit einer Bauwerksform die eine optimale Lastabtragung von Normalkräften, also Zug- oder Druckkräften, bedingt durch ihre Formfindung als reine Zugkonstruktion, ermöglicht. Ob das Bauwerk mehr als Zugkonstruktion mit minimierter Formveränderung, oder als druckbeanspruchte Schale reagiert, hängt vom Grad der Versteifung ab. Lokales Ausbeulen wird durch die eingebrachte und über die Versteifung "eingefrorene" Vorspannung verhindert. Ebenso wird das Einbringen von Einzellasten ermöglicht ohne dass eine gravierende Formveränderung bzw. ein "Durchstanzen der Konstruktion" auftritt. Das Zerstören der Wandung mittels eines einfachen Werkszeugs wird durch die "bewehrte Versteifung" verhindert.It is important that the stiffening material during hardening intimately with the Membrane connects. As a result, an effect is generated, as he himself Prestressed concrete structures is known. In the practice of the present invention creates the bias of the membrane during curing of the overlying Stiffening material also a very high stability, which is then ensured when the stiffening material intimately bonds with the membrane, that is both membrane as well as stiffening material together form the wall and no more or only difficult to separate from each other. The result is a building or component, consisting of a Composite construction material that locally absorbs both compressive forces, shearing forces and bending moments Can, in conjunction with a building form the optimal load transfer of Normal forces, ie tensile or compressive forces, due to their form finding as pure Zugkonstruktion, allows. Whether the structure is more than a train construction with minimized Change in shape, or responds as a compressive shell, depends on the degree of Stiffening. Local bulging is introduced by the over and over the stiffening "frozen" pre-tension prevented. Likewise, the introduction of single loads allows without a serious change in shape or a "punching through the Construction. "Destroying the wall by means of a simple tool becomes prevented by the "reinforced stiffening".
Als mögliche Membranen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können alle Membranen zum Einsatz kommen, die sich aufgrund ihrer Materialeigenschaften in der Bautechnik bewährt haben oder bewähren können. Insbesondere können Polyestermembranen, Stahl- oder Glasfasermembranen, Ethyltetrafluorethylen-Membranen etc. eingesetzt werden.As possible membranes for carrying out the method according to the invention can all Membranes are used, which are due to their material properties in the Construction technology have proven or can prove. In particular, you can Polyester membranes, steel or glass fiber membranes, ethyltetrafluoroethylene membranes etc. are used.
Als mögliche Versteifungsmaterialien kommen faserverstärkte Polyesterharze in Betracht, wobei die Verstärkung mit Kunststoff-, Aramid-, Kohlenstoff-, Glasfasern oder mit Stahlgewebe erfolgen kann. Ferner kommen faserverstärkte Epoxidharze in Betracht, bei denen die Verstärkung ebenfalls mit den genannten Fasern und Geweben erfolgen kann.Possible reinforcing materials are fiber-reinforced polyester resins, wherein the reinforcement with plastic, aramid, carbon, glass fibers or with Steel fabric can be done. Furthermore, fiber-reinforced epoxy resins come into consideration where the reinforcement can also be made with the fibers and fabrics mentioned.
Eine andere Möglichkeit anstelle der Fasern oder eines Gewebes ist die Verwendung von Blähglas- oder Blähtonkügelchen oder einem anderen aufgeblähten, stabilen Material (Kunststoff, Stahl ...), welches mit dem aushärtenden Material und der Membran einen Verbund eingeht. Das aushärtende Material könnte alternativ zu den genannten auch Leim oder Kleber sein.Another option instead of fibers or a fabric is the use of Expanded glass or expanded clay spheres or another inflated, stable material (Plastic, steel ...), which with the hardening material and the membrane a Verbund enters. The hardening material could also be an alternative to the mentioned glue or glue.
Darüber hinaus kommt Gipsspachtel in Betracht oder auch Kunststoffputz.In addition, gypsum filler or plastic plaster comes into consideration.
Die Aufbringung des Versteifungsmaterials kann in an sich bekannten Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise durch Handlaminieren, im Faserspritzverfahren, im Vakuumverfahren, im Autoklav-Verfahren, im Injektionsverfahren, im Wickelverfahren, im Pressverfahren, im Pultrusionsverfahren und im Gießverfahren, wobei die Gipsspachtel und der Kunststoffputz auch im Spachtel-, Spritz-, Pump- und Gießverfahren aufgebracht werden können. Der genaue Verfahrensablauf der beschriebenen Verfahren wird hier nicht näher dargelegt, da er in der einschlägigen Literatur ausführlich beschrieben ist.The application of the stiffening material can be carried out in known methods be carried out, for example, by hand lamination, in the fiber spraying process, in Vacuum method, in the autoclave method, in the injection method, in the winding method, in Pressing process, in the pultrusion process and in the casting process, wherein the gypsum filler and The plastic plaster can also be applied in the spatula, spray, pumping and casting process can. The exact procedure of the described method is not closer since it is described in detail in the relevant literature.
Die Dicke der Versteifungsschicht kann von wenigen Millimetern bis zu einigen Dezimetern variieren, wobei übliche Wanddicken eines Bauwerks insbesondere in Betracht kommen.The thickness of the stiffening layer can be from a few millimeters to a few decimeters vary, with conventional wall thicknesses of a structure come into consideration in particular.
Nach Aushärtung des Versteifungsmaterials kann die Wandung in an sich bekannter Weise bearbeitet werden, beispielsweise mit Dübeln oder anderen Befestigungselementen für Aufoder Anbauten versehen werden. Darüber hinaus können Aussparungen für Fenster und Türen vorgenommen werden, die dann in an sich bekannter Weise in diese Aussparungen eingesetzt werden. After curing of the stiffening material, the wall in a conventional manner be processed, for example with dowels or other fasteners for Aufoder Attachments are provided. In addition, recesses can be used for windows and doors be made, which then used in a conventional manner in these recesses become.
Darüber hinaus kann während des Aufbringens des Versteifungsmaterials in diesem eine weitere Bewährung angeordnet werden, die jedenfalls bis zum Aushärten des Versteifungsmaterials etwa in Richtung der Zugspannung der Membran gespannt gehalten wird und mit der sich das Versteifungsmaterial auch innig verbindet. Dies erzeugt einen zusätzlichen "Spannbeton-Effekt".In addition, during the application of the stiffening material in this one be arranged further probation, in any case, until the curing of the Stiffening material held stretched about in the direction of the tension of the membrane and with which the stiffening material also intimately connects. This creates a additional "prestressed concrete effect".
In einer weiteren Ausgestaltung kann parallel und im wesentlichen Abstandsgleich zu der ersten Membran eine weitere Membran angeordnet sein, welche mit der ersten Membran beispielsweise durch Abstandshalter verbunden ist. Hier wird dann das Versteifungsmaterial in den Zwischenraum zwischen den beiden Membranen eingebracht, z. B. durch Pumpen, und verbindet sich während des anschließenden Aushärtens innig mit diesen beiden Membranen.In a further embodiment, parallel and substantially equidistant to the first membrane another membrane may be arranged, which with the first membrane for example, is connected by spacers. Here then becomes the stiffening material placed in the space between the two membranes, z. B. by pumps, and combines intimately with these two membranes during the subsequent curing.
Ob nach dem Aushärtevorgang die mechanische Vorspannkonstruktion der Membran beibehalten oder weggenommen wird hängt davon ab, ob eine "Versteifte Zugkonstruktion" oder gänzlich zur Schale konvertierte Konstruktion angestrebt wird. In den meisten Fällen wird die Vorspannkonstruktion als Teil eines hybrid reagierenden Tragwerks, oder zur Sicherung gegen Beulen oder Versagen der Schale beibehalten werden. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Spannkonstruktion zu entfernen, nachdem sich die Membran innig mit dem Versteifungsmaterial verbunden hat.Whether after the curing process, the mechanical prestressing construction of the membrane retained or removed depends on whether a "stiffened tensile structure" or striving for shell-converted construction throughout. In most cases is the biasing structure as part of a hybrid-responsive structure, or to Retain protection against dents or failure of the shell. Basically exists but also the possibility to remove the clamping structure after the membrane intimately connected to the stiffening material.
Claims (7)
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