WO2014001045A1 - Wandelbares dachelement, dachkonstruktion und verfahren zum betrieb des dachelements - Google Patents

Wandelbares dachelement, dachkonstruktion und verfahren zum betrieb des dachelements Download PDF

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WO2014001045A1
WO2014001045A1 PCT/EP2013/061580 EP2013061580W WO2014001045A1 WO 2014001045 A1 WO2014001045 A1 WO 2014001045A1 EP 2013061580 W EP2013061580 W EP 2013061580W WO 2014001045 A1 WO2014001045 A1 WO 2014001045A1
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WO
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cable
membrane
edge
peripheral structure
roof element
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PCT/EP2013/061580
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Bodo Rasch
Jürgen Bradatsch
Otto FREI
Martin Leitner
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SL Rasch GmbH Special & Lightweight Structures
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    • E04B7/166—Roof structures with movable roof parts characterised by a translation movement of the movable roof part, with or without additional movements
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    • E04H4/06—Safety devices; Coverings for baths
    • E04H4/10—Coverings of flexible material

Definitions

  • the invention relates to a convertible roof element comprising a peripheral structure with an opening to be closed, a membrane, and at least one guide cable forming a cable set, the roof element having a parking position and at least one shading position, wherein the parking position along the peripheral structure and the shading position over the opening of the Circumferential structure runs.
  • Convertible roof elements for shading squares and courtyards have the advantage over static constructions that when shading is no longer needed, e.g. In the evenings, when the shadowing element can be moved and the warm air underneath can escape upwards, all surfaces that are no longer covered radiate energy to the cold night sky. In this way, the daytime shaded place can cool down overnight.
  • a disadvantage of this roof construction is that the guide cables can affect the aesthetic impression of the building when the roof is open (membrane in parking position). In addition, there is a risk of contamination of the underlying space by bird droppings.
  • the roof element according to the invention has an edge rope, which, both in the parking position and in the shading position and also during the transfer of the edge rope in one of the two positions, is braced against the group of cables.
  • the edge rope is fixed at its ends by means of a first tensioning device to two spaced fastening regions of the circumferential structure.
  • the cable share comprising the at least one guide cable is fastened to the peripheral cable between the two fastening areas and to the peripheral structure via a further tensioning device.
  • the tensile force of the first tensioning device and / or the further tensioning device can be varied, as a result of which the edge cable can be moved from the parking position into the shading position.
  • the tensile forces acting on the edge rope by the first and further tensioning devices are regulated such that the tensile force acting on the edge rope from the further tensioning device is stronger than the tensile force directly from the first tensioning device acts on the edge rope.
  • the edge rope is therefore pulled by the guide cables in the direction of the circumferential structure until the edge rope along the peripheral structure runs (parking position).
  • connection points are selected so that the edge rope in the parking position along the peripheral structure and in the shading position at least part of the edge rope extends over the opening of the peripheral structure and preferably forms an arc over the opening of the peripheral structure.
  • the membrane is at least partially unfolded in the shading position, fixed to at least one connection point of the edge rope and covers part of the opening of the peripheral structure.
  • the fixation of the membrane on the edge rope can be done directly or via a suspension, which is moved to clamp the membrane to the edge rope.
  • a fixation of the membrane in addition to the fixation of the membrane on the edge cable at at least two other points, a fixation of the membrane, namely on the peripheral structure and / or on the guide cables.
  • the attachment of the membrane on the edge rope can thereby be releasable (eg via a movable suspension device (see below)) or permanent.
  • the cable share comprises a plurality of guide cables, one end of which is fastened to a respective connection point of the edge rope and the other end to each of a peripheral point of the peripheral structure, wherein the connection points between the attachment portions of the edge rope are arranged.
  • a set of cables is formed by repeated to and Herspannen a single guide rope between the edge rope and the peripheral structure.
  • the guide cable is then deflected over the edge rope attached pulleys to the peripheral structure.
  • both ends of the guide cable are preferably attached to the peripheral structure via the further tensioning device.
  • peripheral structure The design of the peripheral structure therefore depends on the size / weight of the membrane to be tensioned and the expected wind conditions.
  • the membrane is preferably made of a weather-resistant and highly ductile material, e.g. Teflon or a material with similar properties in terms of tensile load and weather resistance.
  • the roof element according to the invention serves for shading a space arranged within the peripheral structure. Due to the construction according to the invention, the movable elements of the roof element (guide cables, edge rope, membrane) - if no shading is desired - are completely moved into a parking position in which no disturbing elements of the roof element are visible.
  • tensioning device serve preferably winches on which the guide cables are rolled up in the park position.
  • the guide cables can be accommodated to save space in the parking position.
  • a separate winch is provided for each guide rope.
  • the peripheral structure has a different shape than the tensioned in the shading position edge rope.
  • the guide cables can thus be rolled up at different speeds (different number of revolutions and / or different cable diameters) in order to adapt the shape of the edge rope to the peripheral structure.
  • the winches are synchronized to allow a uniform transfer of the edge rope and the membrane in the various positions.
  • the synchronization takes place by means of a control device.
  • the membrane is attached to suspension devices, wherein the suspension devices along the guide cables are movable and can be fixed to suspension points of the guide cables.
  • suspension devices Per guide rope several suspension devices are preferably provided.
  • the fixation of the suspension devices on the guide cable can be done mechanically or electromechanically.
  • the suspension points can be equipped with coupling devices to which the suspension devices can be coupled.
  • the suspension devices are clamped or firmly pressed to the guide cables.
  • the fixation of the suspension is carried out on each guide rope preferably at regular intervals. The distances are chosen so that the arranged between two suspension membrane piece is stretched as soon as the two hangers are fixed to the guide cable. Since the circumferential structure i.A.
  • the suspension of the membrane on the suspension means is preferably gimbaled to avoid twisting of the membrane during tensioning.
  • the suspension points of adjacent guide cables are preferably arranged offset, so that the membrane can be folded to save space when transferring the roof element in the parking position.
  • the membrane is permanently fixed to the edge rope.
  • the membrane will then extended simultaneously with the edge rope. There are then no further devices for tightening the membrane along the guide cables necessary.
  • the edge cable and the membrane are buried in the peripheral structure or in a housing surrounding the peripheral structure.
  • the peripheral structure for receiving the membrane, the guide cables and the edge rope must be configured.
  • the peripheral structure or the housing preferably has pivotable flaps, with which the peripheral structure or the housing can be closed, so that the individual elements of the roof element according to the invention are not visible in the parking position.
  • the guide cables are spaced from each other, preferably arranged substantially parallel.
  • a parallel arrangement of the guide cables allows in particular a simple folding of the membrane during the transfer of the roof element in the parking position.
  • a special embodiment of the roof element according to the invention provides that the edge rope is fixed at at least one of its ends to a fixed point of the peripheral structure and that the first tensioning device comprises a cable pull with a loose roller and a pulling device which moves the loose roller along the Moves peripheral structure, the edge rope serves as a traction cable of the cable.
  • the first tensioning device comprises a cable pull and a pulling device for each edge rope end.
  • the further tensioning device comprises a traction device movable along the peripheral structure, to which the edge rope is fixed with one of its ends.
  • the pulling device must be movable so far along the peripheral structure, that the portion of the peripheral structure over which the edge rope extends in the parking position, at least equal to the length of the arc stretched over the opening of the edge rope in the shading position.
  • the first tensioning device comprises a movable pulling device for each edge of the rope.
  • both ends of the edge rope are fixed in the same way to the peripheral structure.
  • a slide which can be moved on a rail and which is driven via a gear drive is provided as the pulling device.
  • a hydraulic cylinder is provided as a pulling device.
  • the membrane may have ventilation openings, preferably in the form of parallel to the guide cables extending slots.
  • the membrane may comprise a multiplicity of membrane segments (in particular membrane strips), wherein adjacent membrane strips are connected to one another by the suspension devices and fastened to the suspension cable for transferring the roof element from the parking position into the shading position at common suspension points become.
  • the ventilation openings are formed which, for example, can be designed as almond-shaped slots. Alternatively, however, it is also possible to provide a one-piece membrane with slots.
  • the ventilation openings extend arcuately between the suspension points and are preferably provided for surface biasing of the membrane with flexible edge reinforcements.
  • the membrane thus runs concave between the suspension points.
  • the peripheral structure may be part of one or more building walls.
  • the building walls must then be reinforced accordingly to absorb the forces occurring.
  • a peripheral structure for example, serve a steel girder construction, which is placed on a building to be shaded.
  • the edge rope of the roof element according to the invention is preferably movable into a plurality of shading positions, which differ by the course of the edge rope over the opening of the peripheral structure, wherein in at least one of the shading positions, the membrane is not completely unfolded.
  • different cover openings can be selected by extending the edge rope and the membrane more or less far.
  • the invention also relates to a roof construction comprising a plurality of roof elements described above.
  • the roof elements are preferably arranged distributed over the circumference of the peripheral structure, so that a possible lends large shading surface can be realized. Due to the arrangement of several roof elements can also be shaded depending on the position of the sun, different areas of the courtyard, while a maximum large uncovered area (and thus optimal air circulation) can be realized. It may be sufficient if only a common peripheral structure is provided for different roof elements of a roof construction.
  • the roof elements overlap partially in their shading position. As a result, a comprehensive shading is guaranteed.
  • the invention also relates to a method for operating a previously described convertible roof element.
  • the transfer of the edge rope from the parking position to the shading position is effected by increasing the ratio: tensile force of the first tensioning device / traction of the further tensioning device, whereby the transfer of the edge rope from the shading position to the parking position is achieved by reducing the ratio "tensile force of the first tensioning device / Traction of the other clamping device "takes place.
  • the shading position is selected depending on the position of the sun and / or the surface to be shaded.
  • the membrane is extended simultaneously with the edge rope.
  • the guide cables are rolled up during the transfer of the edge rope from the shading position in the parking position on winches.
  • a speckeile variant of the method according to the invention provides that the membrane and the edge rope at the same time from the shading position be transferred to the parking position, wherein the membrane is fixed in the shading position by means of suspension on the edge rope and the suspension devices are released on reaching the parking position of the edge rope and stacked one behind the other.
  • the roof element according to the invention allows by the movable edge rope a flexible insert and can be inconspicuously integrated in its parking position in an existing building structure.
  • the roof element according to the invention can also be brought into the shading position at night, in order, for example, to avoid a cooling of the inner courtyard.
  • the membrane and / or the suspension devices may additionally be provided with illuminants, e.g. in the form of LEDs, be equipped to illuminate the courtyard.
  • FIG. 1a is a plan view of a first embodiment of the roof element according to the invention with along the peripheral structure movable train carriage in parking position.
  • FIG. 1b shows a plan view of the roof element from FIG. 1a in a first shading position;
  • Fig. Lc is a plan view of the roof element of Fig. La in a second
  • Fig. Ld is a plan view of a second embodiment of the roof element according to the invention with obliquely movable to the peripheral structure train carriage in shading position;
  • Figure 2 is a plan view of another embodiment of the roof element according to the invention with hydraulic cylinders in a shading position.
  • FIG. 3 shows a detailed view of a roof element according to the invention with folded membrane
  • FIG. 4a is a side view of a roof construction according to the invention with several convertible roof elements in shading position;
  • FIG. 4b shows a side view of a roof construction according to the invention with a plurality of convertible roof elements in parking position
  • Fig. 5 is a plan view of a roof structure according to the invention consisting of four convertible roof elements.
  • the convertible roof element la, lb according to the invention comprises a peripheral structure 2 with an opening 3. This may, for example, be walls of a building or walls.
  • the space within the peripheral structure 2 (inner courtyard) is to be shaded by means of the roof element 1a, 1b.
  • an edge rope 4 is prestressed over the opening 3 in the circumferential structure 2 (shading position).
  • Edge rope 4 and the peripheral structure 2 are also a set of cables from a plurality of guide cables 5 braced, which on the one hand hold the edge rope 4 in the desired position and shape and on the other serve as a guide device for unfolding and extending a membrane 6, which is guided along the guide cables 5 ,
  • the attachment of the guide cables 5 to the peripheral structure 2 takes place at spaced circumferential points 7 via winches 8, on which the guide cables 5 can be rolled up and clamped.
  • edge cable 4 By operating a first tensioning device, which acts on the edge cable 4, and rolling up the guide cables 5, the edge cable 4 is pulled in the direction of the circumferential points 7 until the edge cable 4 finally extends along the peripheral structure 2 and thus out of the field of view of the people are in the courtyard of the perimeter structure 2 disappears (parking position).
  • the guide cables 5 and the edge cable 4 are braced against each other, varying either the tensile force of the winches 8 and / or the first tensioning device for changing the edge cable position, so that the edge rope 4 is pulled into the desired position.
  • the tensioning of the guide cables 5 takes place in the examples shown by means of the rope winches 8.
  • the first tensioning device for pretensioning the edge cable 4 two preferred variants are described below:
  • Fig. La-c show a first embodiment of the roof element la invention.
  • the ends of the edge cable 4 are each attached to a carriage 9, which can be moved on rigidly connected to the peripheral structure 2 rails 10 a (first clamping device).
  • the slides 9 are preferably driven by means of a (schematically indicated) gear drive 21.
  • a (schematically indicated) gear drive 21 By moving the carriage 9 away from the circumferential points 7, at which the guide cables 5 with the Peripheral structure 2 are connected, the edge rope 4 from the circumference of the peripheral structure 2 (parking position - Fig. La) in the opening 3 of the circumferential structure 2 pulled (shading position - Fig. Lb, lc) and the guide cables 5 are unrolled from their winches 8.
  • Fig. Lb shows, for example, a shading position, in which the guide cables 5 are only partially unrolled from the winches 8.
  • the edge cable 4 extends in an arc over the opening 3 of the peripheral structure 2 and forms the boundary of the shading surface.
  • the rails 10a extend along the peripheral structure 2, so that in the process of carriage 9, the length of the over the opening 3 of the peripheral structure 2 stretched arc of the edge cable 4 remains the same. Only the curvature of the bow and the position of the rope ends change.
  • FIG. 1 d shows an embodiment of the roof element 1 a according to the invention, in which the first tensioning device is likewise realized by carriages 9 which can be moved on rails 10 b.
  • the rails 10b here do not run along the peripheral structure 2 but are arranged at an angle to the peripheral structure 2.
  • Such inclined rails 10b assist the biasing of the edge rope 4 when transferring the edge rope 4 in the shading position. It is also possible to provide rails which extend partly along the peripheral structure and partly obliquely to the peripheral structure (see Fig. 5).
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the roof element lb according to the invention, in which the ends of the edge rope 4 are fixed to a respective fixed point 11 on the peripheral structure 2. The position of the cable ends is thus not changed in this embodiment.
  • the edge cable 4 runs at both ends over a plurality of fixed pulleys 12 and each have a loose roller 13 which is fixed to a hydraulic cylinder 14.
  • the hydraulic cylinder 14 exerts a pulling force on the edge rope 4 which runs over the loose roller 13, as a result of which the edge rope 4 is pulled from the circumference of the circumferential structure 2 (parking position) into the opening 3 of the circumferential structure 2 (shading position - FIG. 2) and the guide cables 5 are unrolled from their winches 8.
  • edge rope 4 is pulled into the opening 3 of the peripheral structure 2, the more the length of the arch of the edge rope 4 stretched over the opening 3 of the peripheral structure 2 is shortened, the curvature of the arch becoming smaller.
  • the tensile force acting on the edge cable 4 by the winches 8 can be reduced.
  • the shade-providing membrane 6 is fastened to the edge cable 4 at selected connection points 15 and is pulled and clamped together with the edge cable 4 via the opening 3 of the peripheral structure 2.
  • the membrane 6 is connected to suspension points 16 with suspension devices 17 (FIG. 3), which are fastened, in particular clamped, to the guide cables 5 when the guide cables 5 are extended. In this way an excessive sagging of the membrane 6 is avoided.
  • the number of provided hanger 17 depends on the size of the membrane 6. In the shading position, the opening 3 of the peripheral structure 2 is partially covered by the membrane 6, which shadows the underlying courtyard.
  • the peripheral structure 2 is polygonal.
  • the shape that forms the edge rope 4 therefore changes from a circular arc to a polygon.
  • the suspension devices 17 are equipped with a gimbal. Once the hangers 17 have reached the peripheral structure 2, they release the guide cables 5 and are stacked one behind the other, resulting in a folding of the membrane 6 result.
  • the membrane 6 consists in the examples shown of a plurality of strip-shaped membrane segments, which are adapted to the shape of the spaces between the guide cables 5, so that the edges of the membrane segments each extend substantially along a guide cable 5.
  • the guide cables 5 are substantially parallel.
  • the membrane segments are accordingly in the form of strips.
  • the edges of the membrane segments are preferably attached to the suspension devices 17 at regular intervals, with adjacent membrane segments being connected to one another by these suspension devices 17.
  • the edges of the membrane segments may be concave in order to bias the membrane strips over flexible reinforcements of these arcuate edges and thus the flutter of individual membrane areas is avoided in wind. Due to the spaced suspension and the concave configuration of the membrane edges form 16 slots between the suspension points, through which the courtyard is ventilated in a natural way.
  • FIG. 3 shows a detailed representation of the peripheral structure 2 and the collapsed membrane 6, wherein only part of the membrane 6 is shown.
  • the peripheral structure 2 is designed as a truss with which the winches 8 are rigidly connected.
  • the part of the membrane 6 shown is in the folded state.
  • the guide cables 5 have already been partially rolled up on the winches 8 and the Suspension devices 17 are clamped by the guide cables 5 and pushed together, so that the membrane 6 is placed in folds.
  • the guide cables 5 are unrolled from the cable winches 8 and the suspension devices 17 - as soon as the corresponding suspension devices 17 preceding membrane fold is unfolded - clamped onto the edge cable 4, while the remaining membrane folds and the associated suspension devices 17 are initially held back. In this way, the membrane can be stretched 6 fold for fold.
  • the synchronization of the first tensioning device (hydraulic cylinder 14, slide 9) and the other tensioning device (winches 8) with the fixing mechanism of the suspension devices 17 is realized via a central control.
  • Fig. 4a, 4b show side views of a roof construction according to the invention with two roof elements.
  • the membranes 6a, 6b of the roof elements are arranged on two levels, with the guide cables 5 of the different roof elements being tensioned in different directions, so that the membranes 6a, 6b of the different roof elements partially overlap (see Fig. 5).
  • the individual roof elements can be operated independently of each other, so that, regardless of the position of the sun and the particular climatic situation, optimal shading and ventilation can always be guaranteed. However, synchronized operation is also possible.
  • Fig. 4a shows the edge rope 4 in its parking position.
  • the membrane 6 is completely folded and the guide cables 5 rolled up on the winches 8.
  • the fixations of the suspension devices 17 at the rungsseilen 5 are solved so that the suspension 17 can be accommodated in a row to save space.
  • the edge cable 4, the guide cables 5 and the membrane 6 are recessed in a cavity 18 which can be closed by means of pivotable flaps 19, so that the entire construction is no longer visible.
  • the peripheral structure 2 is integrated here on the top floor of a multi-storey, ring-shaped building and set back from the lower floors in order to influence the appearance of the building as little as possible.
  • the peripheral structure 2 may be part of the walls of the building or else be installed separately (subsequently) in the building.
  • the forces acting on the basis of the dead weight of the required components (edge rope 4, diaphragm 6, guide cables 5) and the tensile forces caused by the tension of the edge rope 4 and by the cable winches act on the peripheral structure 2, whereby the cable winches 8 and guide cables 5 distribute tensile forces over a large area of the perimeter of the perimeter structure 2.
  • the forces emanating from the edge cable 4 act punctually in the attachment areas, which must be taken into account in the construction of the peripheral structure 2.
  • the peripheral structure 2 must therefore be reinforced accordingly at these locations.
  • the complete roof construction is particularly suitable for large peripheral structures (circumference of a few hundred meters) and can be manufactured with prefabricated components. For shading a courtyard with a circumference of approx.
  • 600m are sufficient, for example, steel guide cables with a diameter of about 40mm.
  • a double steel cable with a diameter of approx. 180mm can be used.
  • 5 shows a plan view of a roof construction according to the invention with four roof elements 1b.
  • the membranes 6a, 6b partially overlap and form a canopy with a central opening 20, wherein the two dotted membrane shown 6a are located on the lower level and are partially covered by the two non-dotted membrane 6b shown.
  • the individual roof elements lb can be operated independently of each other, so that, regardless of the position of the sun and the particular climatic situation, optimal shading and ventilation can always be guaranteed. However, synchronized operation is also possible.
  • roof structures can be realized with an extraordinary design that provide a large shaded area, and - if they are not needed - can be integrated almost invisibly in the walls of the shaded courtyard, so that the architectural effect of the building is not affected ,
  • peripheral points attachment points of the guide cables to the peripheral structure
  • connection points places of the edge rope to which the membrane is attached

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein wandelbares Dachelement (1a, 1b) umfassend eine Umfangsstruktur (2) mit einer Öffnung (3), eine Membran (6), ein Randseil (4) und mindestens ein eine Seilschar bildendes Führungsseil (5), wobei das Randseil (4) und die Seilschar gegeneinander verspannt sind, wobei das Dachelement (la, 1b) eine Parkposition und eine Beschattungsposition aufweist, wobei das Randseil (4) an seinen Enden über eine erste Spannvorrichtung an zwei Befestigungsbereichen der Umfangsstruktur (2) fixiert ist, wobei das Führungsseil (5) zwischen den beiden Befestigungsbereichen am Randseil (4) und über eine weitere Spannvorrichtung an der Umfangsstruktur (2) befestigt ist, wobei die Zugkraft der ersten Spannvorrichtung und/oder der weiteren Spannvorrichtung variierbar ist, so dass das Randseil (4) von der Parkposition in die Beschattungsposition verfahrbar ist, und wobei die Membran (6) in der Beschattungsposition zumindest teilweise aufgefaltet, an mindestens einem Verbindungspunkt (15) des Randseils (4) fixiert ist und einen Teil der Öffnung (3) der Umfangsstruktur (2) bedeckt. Hierdurch kann eine flexible Beschattung eines Innenhofs mit einem ansprechenden Design realisiert werden.

Description

Wandelbares Dachelement, Dachkonstruktion und Verfahren
Betrieb des Dachelements
Die Erfindung betrifft ein wandelbares Dachelement umfassend eine Umfangsstruktur mit einer zu verschließenden Öffnung, eine Membran, und mindestens ein eine Seilschar bildendes Führungsseil, wobei das Dachelement eine Parkposition und mindestens eine Beschattungsposition aufweist, wobei die Parkposition entlang der Umfangsstruktur und die Beschattungsposition über die Öffnung der Umfangsstruktur verläuft.
Wandelbare Dachelemente zur Beschattung von Plätzen und Innenhöfen haben gegenüber statischen Konstruktionen den Vorteil, dass, wenn eine Beschattung nicht mehr benötigt wird, z.B. in den Abendstunden, das Schatten spendende Element verfahren werden kann und die darunter befindliche warme Luft nach oben entweichen kann weiterhin strahlen alle nicht mehr bedachten Oberflächen Energie an den kalten Nachthimmel ab. Auf diese Weise kann sich der tagsüber beschattete Platz über Nacht abkühlen.
Bei der aus http://www.sl-rasch.de/ („Convertible Roof for the Quba Mosque, Madinah, K.S.A") bekannten Dachkonstruktion sind über den Innenhof eines Gebäudes parallel verlaufende Führungsseile gespannt, die an gegenüberliegenden Seiten des den Innenhof umgebenden Gebäudes verspannt sind. Entlang der Führungsseile sind zwei Membrane verschiebbar angeordnet, die in eine Parkposition an jeweils einer Gebäudewand verschoben werden können, wo sie zusammengefaltet aufbewahrt werden.
Nachteilig an dieser Dachkonstruktion ist, dass die Führungsseile bei geöffnetem Dach (Membran in Parkposition) den ästhetischen Eindruck des Gebäudes beeinträchtigen können. Zudem besteht die Gefahr durch Verschmutzung des darunter liegende Platzes durch Vogelkot.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein wandelbares Dachelement, sowie eine Dachkonstruktion vorzuschlagen wodurch eine flexible Beschattung eines Innenhofs ermöglicht und die oben genannten Nachteile vermieden werden können.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Dachelement gemäß Anspruch 1 bzw. eine Dachkonstruktion gemäß Anspruch 14 gelöst. Das erfindungsgemäße Dachelement weist ein Randseil auf, das, sowohl in der Parkposition als auch in der Beschattungsposition und auch während der Überführung des Randseils in eine der beiden Positionen, gegen die Seilschar verspannt ist.
Das Randseil ist an seinen Enden über eine erste Spannvorrichtung an zwei voneinander beabstandeten Befestigungsbereichen der Umfangs- struktur fixiert. Die das mindestens eine Führungsseil umfassende Seilschar ist zwischen den beiden Befestigungsbereichen am Randseil und über eine weitere Spannvorrichtung an der Umfangsstruktur befestigt.
Erfindungsgemäß ist die Zugkraft der ersten Spannvorrichtung und/oder der weiteren Spannvorrichtung variierbar, wodurch das Randseil von der Parkposition in die Beschattungsposition verfahren werden kann. Beim Überführen des erfindungsgemäßen Dachelements in die Parkposition werden die durch die erste und weitere Spannvorrichtung auf das Randseil wirkenden Zugkräfte so reguliert, dass die von der weiteren Spannvorrichtung über die Führungsseile auf das Randseil wirkende Zugkraft stärker ist als die Zugkraft, die von der ersten Spannvorrichtung direkt auf das Randseil wirkt. Das Randseil wird daher durch die Führungsseile in Richtung Umfangsstruktur gezogen, bis das Randseil entlang der Umfangsstruktur verläuft (Parkposition). Die von der ersten und der weiteren Spannvorrichtung auf das Randseil wirkenden Zugkräfte bestimmen somit die Position, die Bewegungsrichtung und die Form des Randseils. Für die Formgebung des Randseils ist darüber hinaus entscheidend an welchen Punkten (Verbindungspunkten) die Seilschar am Randseil befestigt ist. Die Verbindungspunkte werden so gewählt, dass das Randseil in der Parkposition entlang der Umfangsstruktur und in der Beschattungsposition zumindest ein Teil des Randseils über die Öffnung der Umfangsstruktur verläuft und vorzugsweise einen Bogen über der Öffnung der Umfangsstruktur bildet. Bei dem erfindungsgemäßen Dachelement ist die Membran in der Beschattungsposition zumindest teilweise aufgefaltet, an mindestens einem Verbindungspunkt des Randseils fixiert und bedeckt einen Teil der Öffnung der Umfangsstruktur. Die Fixierung der Membran am Randseil kann direkt oder über eine Aufhängeeinrichtung erfolgen, die zum Aufspannen der Membran bis an das Randseil verfahren wird. Um die Membran über die Öffnung der Umfangsstruktur zu spannen, erfolgt neben der Fixierung der Membran am Randseil an mindestens zwei weiteren Punkten eine Fixierung der Membran, nämlich an der Umfangsstruktur und/oder an den Führungsseilen. Die Befestigung der Membran am Randseil kann dabei lösbar (z.B. über eine verfahrbare Aufhängeeinrichtung (s.u.)) oder permanent sein.
Vorzugsweise umfasst die Seilschar mehrere Führungsseile, deren eines Ende an jeweils einem Verbindungspunkt des Randseils und deren anderes Ende an jeweils einem Umfangspunkt der Umfangsstruktur befestigt sind, wobei die Verbindungspunkte zwischen den Befestigungsbereichen des Randseils angeordnet sind.
Es ist jedoch auch denkbar, dass durch mehrmaliges Hin- und Herspannen eines einzigen Führungsseiles zwischen Randseil und Umfangstruktur eine Seilschar gebildet wird. Das Führungsseil wird dann über am Randseil angebrachte Umlenkrollen zur Umfangsstruktur umgelenkt. In diesem Fall sind vorzugsweise beide Enden des Führungsseils über die weitere Spannvorrichtung an der Umfangsstruktur befestigt. Durch Vergrößern der Zugkraft der weiteren Spannvorrichtung (und/oder Reduzieren der Zugkraft der ersten Spannvorrichtung) wird der Teil des Führungsseils verkürzt, der die Seilschar bildet, und das Randseil in Richtung Umfangsstruktur gezogen.
Die durch die Verspannung des Randseils und der Führungsseile, sowie die durch Wind auftretenden Zugkräfte werden von der Umfangsstruktur auf- genommen. Die Auslegung der Umfangstruktur hängt daher von der Größe/dem Gewicht der aufzuspannenden Membran und den zu erwartenden Windverhältnissen ab.
Die Membran ist vorzugsweise aus einem witterungsbeständigen und auf Zug hochbelastbaren Material gefertigt, z.B. Teflon oder einem Material mit ähnlichen Eigenschaften bzgl. Zugbelastung und Witterungsbeständigkeit.
Das erfindungsgemäße Dachelement dient zur Beschattung eines innerhalb der Umfangsstruktur angeordneten Platzes. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion können die verfahrbaren Elemente des das Dachelement (Führungsseile, Randseil, Membran) - wenn keine Beschattung gewünscht ist - komplett in eine Parkposition verfahren werden, in der keine störenden Elemente des Dachelements sichtbar sind.
Vorteilhafte Ausführunqsformen der Erfindung
Als weitere Spannvorrichtung dienen vorzugsweise Seilwinden, auf denen die Führungsseile in der Parkposition aufgerollt sind. Auf diese Weise können die Führungsseile platzsparend in der Parkposition untergebracht werden. Vorzugsweise ist für jedes Führungsseil eine separate Seilwinde vorgesehen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Umfangsstruktur eine andere Form aufweist als das in der Beschattungsposition gespannte Randseil. Zum Überführen des Randseils in die Parkposition können somit die Führungsseile mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (unterschiedliche Umdrehungszahl und/oder unterschiedlicher Seilwindendurchmesser) aufgerollt werden, um die Form des Randseils an die Umfangsstruktur anzupassen. Alternativ hierzu können als weitere Spannvorrichtung auf Schienen verfahrbare Schlitten dienen. Diese Möglichkeit ist bspw. für eine Ausführungsform interessant, bei der die Seilschar durch ein einziges Führungsseil gebildet wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Seilwinden synchronisiert, um eine gleichmäßige Überführung des Randseils und der Membran in die verschiedenen Positionen zu ermöglichen. Die Synchronisation erfolgt mittels einer Kontrolleinrichtung.
Vorzugsweise ist die die Membran an Aufhängeeinrichtungen befestigt, wobei die Aufhängeeinrichtungen entlang der Führungsseile verfahrbar und an Aufhängepunkte der Führungsseile fixierbar sind. Pro Führungsseil sind vorzugweise mehrere Aufhängeeinrichtungen vorgesehen. Die Fixierung der Aufhängeeinrichtungen am Führungsseil kann mechanisch oder elektromechanisch erfolgen. Dazu können die Aufhängepunkte mit Koppeleinrichtungen ausgestattet sein, an denen die Aufhängeeinrichtungen angekoppelt werden können. Vorzugsweise werden die Aufhängeeinrichtungen jedoch an die Führungsseile aufgeklemmt oder fest gepratzt. Die Fixierung der Aufhängeinrichtungen erfolgt an jedem Führungsseil vorzugsweise in regelmäßigen Abständen. Die Abstände werden so gewählt, dass das zwischen zwei Aufhängevorrichtungen angeordnete Membranstück gespannt ist, sobald die beiden Aufhängevorrichtungen an dem Führungsseil fixiert sind. Da die Umfangsstruktur i.A. eine andere Form (z.B. polygonal) aufweist als das über die Öffnung gespannte Randseil (bogenförmig), erfolgt die Aufhängung der Membran an den Aufhängeeinrichtungen vorzugsweise kardanisch, um ein Verwinden der Membran beim Aufspannen zu vermeiden. Die Aufhängepunkte von benachbarten Führungsseilen sind vorzugsweise versetzt angeordnet, so dass die Membran beim Überführen des Dachelements in die Parkposition platzsparend gefaltet werden kann.
Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements ist die Membran permanent am Randseil fixiert. Die Membran wird dann gleichzeitig mit dem Randseil ausgefahren. Es sind dann keine weiteren Vorrichtungen zum Nachziehen der Membran entlang der Führungsseile notwendig. Alternativ ist es jedoch auch möglich eine lösbare Fixierung der Membran am Randseil vorzusehen. Die Membran kann dann nachträglich aufgespannt werden, wenn sich das Randseil bereits in der Beschattungsposition befindet.
Um das erfindungsgemäße Dachelement möglichst unauffällig zu positionieren, ist es vorteilhaft, wenn in der Parkposition das Randseil und die Membran in der Umfangsstruktur oder in ein die Umfangsstruktur umgebendes Gehäuse versenkt sind . Im ersten Fall muss die Umfangsstruktur zur Aufnahme der Membran, der Führungsseile und des Randseils ausgestaltet sein. Die Umfangsstruktur bzw. das Gehäuse weisen vorzugsweise schwenkbare Klappen auf, mit der die Umfangsstruktur bzw. das Gehäuse verschließbar ist, so dass die einzelnen Elemente des erfindungsgemäßen Dachelements in der Parkposition nicht sichtbar sind.
Um ein großflächiges Aufspannen der Membran zu ermöglichen, sind die Führungsseile voneinander beabstandet, vorzugsweise im Wesentlichen parallel, angeordnet. Eine parallele Anordnung der Führungsseile ermöglicht insbesondere ein einfaches Zusammenfalten der Membran beim Überführen des Dachelements in die Parkposition.
Eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements sieht vor, dass das Randseil zumindest mit einem seiner Enden an einem Fixpunkt der Umfangsstruktur fixiert ist und dass die erste Spannvorrich- tung einen Seilzug mit einer losen Rolle sowie eine Zugeinrichtung um- fasst, welche die lose Rolle entlang der Umfangstruktur bewegt, wobei das Randseil als Zugseil des Seilzugs dient. Vorzugsweise umfasst die erste Spannvorrichtung für jedes Randseilende einen Seilzug und eine Zugeinrichtung. Bei einer alternativen Variante umfasst die weitere Spannvorrichtung eine entlang der Umfangstruktur verfahrbare Zugeinrichtung, an der das Randseil mit einem seiner Enden fixiert ist. Die Zugeinrichtung muss so weit entlang der Umfangsstruktur verfahrbar sein, dass der Abschnitt der Umfangsstruktur, über den sich das Randseil in der Parkposition erstreckt, mindestens der Länge des über die Öffnung gespannten Bogens des Randseils in der Beschattungsposition entspricht. Vorzugsweise umfasst die erste Spannvorrichtung für jedes Randseilende eine verfahrbare Zugeinrichtung.
Vorzugsweise sind also beide Enden des Randseils auf die gleiche Weise an der Umfangsstruktur fixiert. Es ist jedoch auch möglich, nur ein Ende des Randseils über eine Zugeinrichtung zu fixieren bzw. die beiden Enden mittels unterschiedlich ausgestalteter Zugeinrichtungen an der Umfangsstruktur zu befestigen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist als Zugeinrichtung ein auf einer Schiene verfahrbarer Schlitten vorgesehen, der über einen Zahnradantrieb angetrieben wird.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist als Zugeinrichtung ein hydraulischer Zylinder vorgesehen.
Um eine Belüftung des Raums unter dem Dachelement, sowie eine Reduzierung der auf das Dachelement einwirkenden Windkräfte zu realisieren, kann die Membran Lüftungsöffnungen aufweisen, vorzugsweise in Form von parallel zu den Führungsseilen verlaufenden Schlitzen. Insbesondere kann die Membran eine Vielzahl an Membransegmenten (insbesondere Membranstreifen) umfassen, wobei jeweils benachbarte Membranstreifen durch die Aufhängeeinrichtungen miteinander verbunden sind und zum Überführen des Dachelements von der Parkposition in die Beschattungsposition an gemeinsamen Aufhängepunkten am Führungsseil befestigt werden. Zwischen den Membranstreifen bilden sich die Lüftungsöffnungen aus, die bspw. als mandelförmige Schlitze ausgestaltet sein können. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich eine einteilige Membran mit Schlitzen vorzusehen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform verlaufen die Lüftungsöffnungen bogenförmig zwischen den Aufhängepunkten und sind vorzugsweise zum flächigen Vorspannen der Membran mit flexiblen Randverstärkungen versehen. Die Membran verläuft also zwischen den Aufhängepunkten konkav. Durch die Randverstärkung werden Abschnitte der Membran (bspw. als Membranstreifen ausgebildete Membransegmente) vorgespannt und ein Flattern einzelner Membranbereiche bei Wind kann somit vermieden werden.
Die Umfangsstruktur kann Teil einer oder mehrerer Gebäudewände sein. Die Gebäudewände müssen dann entsprechend verstärkt sein, um die auftretenden Kräfte aufzunehmen. Alternativ hierzu kann als Umfangsstruktur bspw. auch eine Stahlträgerkonstruktion dienen, die auf ein zu beschattendes Gebäude aufgesetzt wird.
Das Randseil des erfindungsgemäßen Dachelements ist vorzugsweise in mehrere Beschattungspositionen verfahrbar, die sich durch den Verlauf des Randseils über der Öffnung der Umfangsstruktur unterscheiden, wobei in mindestens einer der Beschattungspositionen die Membran nicht vollständig aufgefaltet ist. Je nach Sonnenstand oder der zu beschattenden Fläche können unterschiedliche Bedeckungen der Öffnung ausgewählt werden, indem das Randseil und die Membran mehr oder weniger weit ausgefahren werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Dachkonstruktion umfassend mehrere zuvor beschriebene Dachelemente. Die Dachelemente sind vorzugsweis über den Umfang der Umfangsstruktur verteilt angeordnet, so dass eine mög- liehst große Beschattungsfläche realisiert werden kann. Durch die Anordnung mehrerer Dachelemente können zudem, je nach Sonnenstand, unterschiedliche Bereiche des Innenhofes beschattet werden, während ein maximal großer nicht überdachter Bereich (und damit optimale Luftzirkulation) realisiert werden kann. Dabei kann es ausreichend sein, wenn für verschiedene Dachelemente einer Dachkonstruktion lediglich eine gemeinsame Umfangsstruktur vorgesehen ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dachkonstruktion überlappen sich die Dachelemente in ihrer Beschattungsposition teilweise. Hierdurch wird eine flächendeckende Beschattung gewährleistet.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines zuvor beschriebenen wandelbaren Dachelements. Erfindungsgemäß erfolgt die Überführung des Randseils von der Parkposition in die Beschattungsposition durch eine Erhöhung des Verhältnisses: Zugkraft der ersten Spannvorrichtung / Zugkraft der weiteren Spannvorrichtung, wobei die Überführung des Randseils von der Beschattungsposition in die Parkposition durch eine Reduzierung des Verhältnisses„Zugkraft der ersten Spannvorrichtung / Zugkraft der weiteren Spannvorrichtung" erfolgt.
Vorzugsweise wird die Beschattungsposition in Abhängigkeit vom Sonnenstand und/oder der zu beschattenden Fläche gewählt.
Bei einer besonders bevorzugten Variante wird die Membran gleichzeitig mit dem Randseil ausgefahren.
Vorzugsweise werden die Führungsseile bei der Überführung des Randseils von der Beschattungsposition in die Parkposition auf Seilwinden aufgerollt.
Eine spezieile Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Membran und das Randseil gleichzeitig von der Beschattungsposition in die Parkposition überführt werden, wobei die Membran in der Beschattungsposition mittels Aufhängevorrichtungen am Randseil fixiert ist und die Aufhängeeinrichtungen bei Erreichen der Parkposition vom Randseil gelöst und hintereinander gestapelt werden.
Das erfindungsgemäße Dachelement ermöglicht durch das verfahrbare Randseil einen flexiblen Einsatz und kann in seiner Parkposition unauffällig in eine bestehende Gebäudestruktur integriert werden. Neben seiner Funktion als Beschattungsvorrichtung kann das erfindungsgemäße Dachelement auch nachts in die Beschattungsposition gebracht werden, um bspw. eine Abkühlung des Innenhofs zu vermeiden. Die Membran und/oder die Aufhängeeinrichtungen können für einen nächtlichen Einsatz zusätzlich mit Leuchtmitteln, z.B. in Form von LEDs, ausgestattet sein, um den Innenhof zu beleuchten.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht afs abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführunqsformen Es zeigen :
Fig. la eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements mit entlang der Umfangsstruktur verfahrbaren Zugwagen in Parkposition; Fig. Ib eine Aufsicht auf das Dachelement aus Fig. la in einer ersten Beschattungsposition;
Fig. lc eine Aufsicht auf das Dachelement aus Fig. la in einer zweiten
Beschattungsposition;
Fig. ld eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements mit schräg zur Umfangsstruktur verfahrbaren Zugwagen in Beschattungsposition;
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements mit hydraulischen Zylindern in einer Beschattungsposition ;
Fig. 3 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Dachelements mit gefalteter Membran ;
Fig. 4a eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Dachkonstruktion mit mehreren wandelbaren Dachelementen in Beschattungsposition;
Fig. 4b eine Seitenansicht einer erfindungsgemäße Dachkonstruktion mit mehreren wandelbaren Dachelementen in Parkposition; und
Fig. 5 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Dachkonstruktion bestehend aus vier wandelbaren Dachelementen.
Das erfindungsgemäße wandelbare Dachelement la, lb umfasst eine Umfangsstruktur 2 mit einer Öffnung 3. Dabei kann es sich bspw. um Wände eines Gebäudes oder um Mauern handeln. Der Raum innerhalb der Umfangstruktur 2 (Innenhof) soll mittels des Dachelements la, lb beschattet werden. Dazu wird ein Randseil 4 über die Öffnung 3 hinweg in der Umfangsstruktur 2 vorgespannt (Beschattungsposition). Zwischen dem Randseil 4 und der Umfangsstruktur 2 ist zudem eine Seilschar aus einer Vielzahl an Führungsseilen 5 verspannt, welche einerseits das Randseil 4 in der gewünschten Position und Form halten und andererseits als Führungsvorrichtung zum Auffalten und Ausfahren einer Membran 6 dienen, die entlang der Führungsseile 5 geführt wird. Die Befestigung der Führungsseile 5 an der Umfangsstruktur 2 erfolgt an voneinander beabstandeten Umfangspunkten 7 über Seilwinden 8, auf denen die Führungsseile 5 aufgerollt und verspannt werden können. Durch Betätigen einer ersten Spannvorrichtung, welche auf das Randseil 4 wirkt, und Aufrollen der Führungsseile 5 wird das Randseil 4 in Richtung der Umfangs- punkte 7 gezogen bis sich das Randseil 4 schließlich entlang der Umfangsstruktur 2 erstreckt und somit aus dem Sichtfeld der Leute, welche sich im Innenhof der Umfangstruktur 2 befinden, verschwindet (Parkposition).
Sowohl in der Parkposition als auch in der Beschattungsposition und während der Überführung in die verschiedenen Positionen sind die Führungsseile 5 und das Randseil 4 gegeneinander verspannt, wobei zum Ändern der Randseil-Position entweder die Zugkraft der Seilwinden 8 und/oder der ersten Spannvorrichtung variiert werden, so dass das Randseil 4 in die gewünschte Stellung gezogen wird. Das Spannen der Führungsseile 5 erfolgt in den gezeigten Beispielen mittels der Seilwinden 8. Als erste Spannvorrichtung zum Vorspannen des Randseils 4 werden im Folgenden zwei bevorzugte Varianten beschrieben :
Fig. la-c zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements la. Die Enden des Randseils 4 sind jeweils an einem Schlitten 9 befestigt, welche auf starr mit der Umfangsstruktur 2 verbundenen Schienen 10a verfahren werden können (erste Spannvorrichtung). Die Schlitten 9 werden vorzugsweise mittels eines (schematisch angedeuteten) Zahnradantriebs 21 angetrieben. Durch Verfahren der Schlitten 9 weg von den Umfangspunkten 7, an denen die Führungsseile 5 mit der Umfangsstruktur 2 verbunden sind, wird das Randseil 4 vom Umfang der Umfangsstruktur 2 (Parkposition - Fig . la) in die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 gezogen (Beschattungsposition - Fig. lb, lc) und die Führungsseile 5 werden von ihren Seilwinden 8 abgerollt. Je nachdem wie groß die beschattete Fläche sein soll, wird das Randseil 4 mehr der weniger in die die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 gezogen. Fig. lb zeigt bspw. eine Beschattungsposition, bei der die Führungsseile 5 nur teilweise von den Seilwinden 8 abgerollt sind. In der Beschattungsposition verläuft das Randseil 4 in einem Bogen über die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 und bildet die Grenze der Beschattungsfläche. Bei der in Fig. la-c gezeigten Ausführungsform verlaufen die Schienen 10a entlang der Umfangsstruktur 2, so dass beim Verfahren der Schlitten 9 die Länge des über die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 gespannten Bogens des Randseils 4 gleich bleibt. Lediglich die Krümmung des Bogens und die Position der Seilenden ändern sich.
Fig. ld zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements la, bei dem die erste Spannvorrichtung ebenfalls durch auf Schienen 10b verfahrbare Schlitten 9 realisiert ist. Im Gegensatz zu dem in Fig. la-c gezeigten Beispiel verlaufen die Schienen 10b hier jedoch nicht entlang der Umfangsstruktur 2, sondern sind winkelig zur Umfangsstruktur 2 angeordnet. Derartig schrägstehende Schienen 10b unterstützen das Vorspannen des Randseils 4 beim Überführen des Randseils 4 in die Beschattungsposition. Es ist auch möglich, Schienen vorzusehen, die teilweise entlang der Umfangsstruktur und teilweise schräg zur Umfangsstruktur verlaufen (s. Fig. 5).
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachelements lb, bei der die Enden des Randseils 4 an jeweils einem Fixpunkt 11 an der Umfangsstruktur 2 fixiert sind . Die Position der Seilenden wird bei dieser Ausführungsform also nicht verändert. Das Randseil 4 verläuft an beiden Enden über mehrere feste Umlenkrollen 12 und über jeweils eine lose Rolle 13, welche an einem hydraulischen Zylinder 14 befestigt ist. Der hydraulische Zylinder 14 übt eine Zugkraft auf das über die lose Rolle 13 verlaufende Randseil 4 aus, wodurch das Randseil 4 vom Umfang der Umfangsstruktur 2 (Parkposition) in die Öffnung 3 der Umfangsstruk- tur 2 gezogen wird (Beschattungsposition - Fig. 2) und die Führungseile 5 von ihren Seilwinden 8 abgerollt werden. Je weiter das Randseil 4 in die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 gezogen wird, desto mehr verkürzt sich die Länge des über die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 gespannten Bogens des Randseils 4, wobei die Krümmung des Bogens kleiner wird. Alternativ oder zusätzlich kann die von den Seilwinden 8 auf das Randseil 4 wirkende Zugkraft verringert werden.
Die Schatten spendende Membran 6 ist in den gezeigten Beispielen an ausgewählten Verbindungspunkten 15 am Randseil 4 befestigt und wird zusammen mit dem Randseil 4 über die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 gezogen und aufgespannt. Die Membran 6 ist hierzu an Aufhängepunkten 16 mit Aufhängeeinrichtungen 17 (Fig . 3) verbunden, die beim Ausfahren der Führungsseile 5 an den Führungsseilen 5 befestigt, insbesondere verklemmt, werden. Auf diese Weise wird ein übermäßiges Durchhängen der Membran 6 vermieden. Die Anzahl der vorgesehenen Aufhängevorrichtungen 17 richtet sich nach der Größe der Membran 6. In der Beschattungsposition ist die Öffnung 3 der Umfangsstruktur 2 teilweise von der Membran 6 verdeckt, welche den darunter liegende Innenhof beschattet.
Bei den gezeigten Beispielen ist die Umfangsstruktur 2 polygonförmig. Bei der Überführung des Randseils 4 von der Beschattungsposition in die Parkposition verändert sich die Form, die das Randseil 4 ausbildet, daher von einem Kreisbogen zu einem Polygon . Um dabei ein Tordieren der Membran 6 zu vermeiden, sind die Aufhängevorrichtungen 17 mit einer kardanischen Aufhängung ausgestattet. Sobald die Aufhängevorrichtungen 17 die Umfangsstruktur 2 erreicht haben, geben sie die Führungsseile 5 frei und werden hintereinander gestapelt, was ein Zusammenfalten der Membran 6 zur Folge hat.
Die Membran 6 besteht in den gezeigten Beispielen aus einer Vielzahl an streifenförmigen Membransegmenten, die der Form der Zwischenräume zwischen den Führungsseilen 5 angepasst sind, so dass die Ränder der Membransegmente jeweils im Wesentlichen entlang eines Führungsseils 5 verlaufen . In den gezeigten Beispielen verlaufen die Führungsseile 5 im Wesentlichen parallel. Die Membransegmente haben dementsprechend die Form von Streifen. Es ist jedoch auch denkbar, die Führungsseile 5 winkelig zueinander anzuordnen und entsprechend dreieckige oder trapezförmige Membransegmente vorzusehen. Die Ränder der Membransegmente sind vorzugsweise in regelmäßigen Abständen an den Aufhängeeinrichtungen 17 befestigt, wobei benachbarte Membransegmente durch diese Aufhängeeinrichtungen 17 miteinander verbunden sind. Zwischen den einzelnen Aufhängeeinrichtungen 17 können die Ränder der Membransegmente konkav ausgebildet sein, um über flexible Verstärkungen dieser bogenförmigen Ränder die Membranstreifen flächig vorspannen zu können und so das Flattern einzelner Membranbereiche bei Wind vermieden wird. Durch die beabstandete Aufhängung und die konkave Ausbildung der Membranränder bilden sich zwischen den Aufhängepunkten 16 Schlitze aus, durch die der Innenhof auf natürliche Weise belüftet wird .
Fig. 3 zeigt eine Detaildarstellung der Umfangsstruktur 2 und der zusammengefalteten Membran 6, wobei lediglich einen Teil der Membran 6 dargestellt ist. Die Umfangsstruktur 2 ist als Fachwerkträger ausgebildet, mit dem die Seilwinden 8 starr verbunden sind. Der gezeigte Teil der Membran 6 befindet sich im zusammengefalteten Zustand. Die Führungsseile 5 wurden bereits teilweise auf den Seilwinden 8 aufgerollt und die Aufhängeeinrichtungen 17 von den Führungsseilen 5 abgeklemmt und zusammengeschoben, so dass die Membran 6 in Falten gelegt ist.
Wird das Randseil 4 wieder in eine Beschattungsposition verfahren, werden die Führungsseile 5 von den Seilwinden 8 abgerollt und die Aufhängeeinrichtungen 17 werden - sobald die der entsprechenden Aufhängeeinrichtungen 17 vorangehende Membranfalte aufgefaltet ist - auf das Randseil 4 angeklemmt, während die restliche Membranfalten und die dazugehörigen Aufhängeeinrichtungen 17 zunächst noch zurückgehalten werden. Auf diese Weise kann die Membran 6 Falte für Falte aufgespannt werden. Dies ermöglicht es, die beschattete Fläche zu variieren, z.B. können Beschattungspositionen gewählt werden, bei denen nicht alle Membranfalten aufgefaltete werden, sondern ein Teil der Membran 6 in der Umfangsstruktur 2 gefaltet bleibt. (Fig. lb) . Die Synchronisation der ersten Spannvorrichtung (hydraulischer Zylinder 14, Schlitten 9) und der weiteren Spannvorrichtung (Seilwinden 8) mit dem Fixiermechanismus der Aufhängeeinrichtungen 17 wird über eine zentrale Steuerung realisiert.
Fig. 4a, 4b zeigen Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Dachkonstruktion mit zwei Dachelementen. Die Membrane 6a, 6b der Dachelemente sind auf zwei Ebenen angeordnet, wobei die Führungsseile 5 der verschiedenen Dachelemente in verschiedene Richtungen gespannt sind, so dass sich die Membrane 6a, 6b der verschiedenen Dachelemente teilweise überlappen (s. Fig. 5). Die einzelnen Dachelemente können unabhängig voneinander betrieben werden, so dass unabhängig vom Sonnenstand und der jeweiligen klimatische Situation immer eine optimale Beschattung und Belüftung gewährleistet werden kann. Es ist jedoch auch ein synchronisierter Betrieb möglich.
Fig. 4a zeigt das Randseil 4 in seiner Parkposition. Die Membran 6 ist vollständig zusammengefaltet und die Führungsseile 5 auf den Seilwinden 8 aufgerollt. Die Fixierungen der Aufhängeeinrichtungen 17 an den Füh- rungsseilen 5 sind gelöst, so dass die Aufhängeeinrichtungen 17 platzsparend hintereinander aufgereiht untergebracht werden können. Das Randseil 4, die Führungsseile 5 und die Membran 6 sind in einem Hohlraum 18 versenkt, der mittels verschwenkbarer Klappen 19 verschlossen werden kann, so dass die gesamte Konstruktion nicht mehr sichtbar ist. Die Umfangsstruktur 2 ist hier im obersten Stockwerk eines mehrstöckigen, ringförmigen Gebäudes integriert und gegenüber den unteren Stockwerken zurückversetzt, um die Optik des Gebäudes möglichst wenig zu beeinflussen. Die Umfangsstruktur 2 kann Teil der Wände des Gebäudes sein oder aber auch separat (nachträglich) in das Gebäude eingebaut werden.
Die aufgrund des Eigengewichts der benötigten Komponenten (Randseil 4, Membran 6, Führungsseile 5) wirkenden Kräfte und die aufgrund der Vorspannung des Randseils 4 und der durch die Seilwinden verursachten Zugkräfte wirken auf die Umfangsstruktur 2, wobei sich die durch die Seilwinden 8 und Führungsseile 5 verursachten Zugkräfte über einen großen Bereich des Umfangs der Umfangsstruktur 2 verteilen. Die von dem Randseil 4 ausgehenden Kräfte wirken jedoch punktuell in den Befestigungsbereichen, was bei der Konstruktion der Umfangsstruktur 2 beachtet werden muss. Die Umfangsstruktur 2 muss daher an diesen Stellen entsprechend verstärkt werden. Die komplette Dachkonstruktion eignet sich insbesondere für große Umfangsstrukturen (Umfang von einigen hundert Metern) und kann mit vorgefertigten Bauteilen hergestellt werden. Zur Beschattung eines Innenhofs mit einem Umfang von ca . 600m sind bspw. Stahl-Führungsseile mit einem Durchmesser von ca. 40mm ausreichend. Als Randseil kann bspw. ein doppeltes Stahlseil mit einem Durchmesser von ca . 180mm verwendet werden. Bei derart großen zu beschattenden Flächen ist es ratsam eine Windüberwachungsvorrichtung vorzusehen, die ab einer bestimmten Windstärke ein automatisches Überführen der Dachelemente in die Parkposition veranlasst. Fig. 5 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Dachkonstruktion mit vier Dachelementen lb. Die Membrane 6a, 6b überlappen sich teilweise und bilden eine Überdachung mit einer zentralen Öffnung 20, wobei sich die beiden gepunktet dargestellten Membrane 6a auf der unteren Ebene befinden und von den beiden nicht gepunktet dargestellten Membrane 6b teilweise überdeckt werden. Die einzelnen Dachelemente lb können unabhängig voneinander betrieben werden, so dass unabhängig vom Sonnenstand und der jeweiligen klimatischen Situation immer eine optimale Beschattung und Belüftung gewährleistet werden kann. Es ist jedoch auch ein synchronisierter Betrieb möglich.
Mit den erfindungsgemäßen Dachelementen können Dachkonstruktionen mit einem außergewöhnlichen Design realisiert werden, die eine große Beschattungsfläche bieten, und - sofern sie nicht benötigt werden - nahezu unsichtbar in die Wände des zu beschattenden Innenhofs integriert werden können, so dass die architektonische Wirkung des Gebäudes nicht beeinträchtigt wird.
Bezugszeichenliste la, lb Dachelement
2 Umfangsstruktur
3 Öffnung der Umfangsstruktur
4 Randseil
5 Führungsseile
6 Membran
7 Umfangspunkte (Befestigungspunkte der Führungsseile an Umfangsstruktur)
8 Seilwinden (weitere Spannvorrichtung)
9 Schlitten
10a Schienen
11 Fixpunkte (Befestigungspunkte des Randseils an Umfangsstruktur)
12 Umlenkrollen
13 lose Rolle
14 hydraulischen Zylinder (erste Spannvorrichtung)
15 Verbindungspunkte (Stellen des Randseils, an der die Membran befestigt ist)
16 Aufhängepunkten (Stellen der Membran, an der die Membran an den Führungsseilen befestigt wird)
17 Aufhängeeinrichtungen
18 Hohlraum der Umfangsstruktur
19 Klappen
20 zentrale Öffnung
21 Zahnradantrieb

Claims

Patentansprüche
1. Wandelbares Dachelement (la, lb) umfassend eine Umfangsstruk- tur (2) mit einer zu verschließenden Öffnung (3), einer Membran (6), einem Randseil (4) und mindestens ein eine Seilschar bildendes Führungsseil (5), wobei das Randseil (4) und die Seilschar gegeneinander verspannt sind, wobei das Dachelement (la, lb) eine Parkposition und mindestens eine Beschattungsposition aufweist, wobei die Parkposition entlang der Umfangsstruktur (2) und die Beschattungsposition über die Öffnung (3) der Umfangsstruktur (2) verläuft, wobei das Randseil (4) an seinen Enden über eine erste Spannvorrichtung an zwei voneinander beabstandeten Befestigungsbereichen der Umfangsstruktur (2) fixiert ist, wobei das Führungssei! (5) zwischen den beiden Befestigungsbereichen am Randseil (4) und über eine weitere Spannvorrichtung an der Umfangsstruktur (2) befestigt ist, wobei die Zugkraft der ersten Spannvorrichtung und/oder der weiteren Spannvorrichtung variierbar ist, so dass das Randseil (4) von der Parkposition in die Beschattungsposition verfahrbar ist, und wobei die Membran (6) in der Beschattungsposition zumindest teilweise aufgefaltet, an mindestens einem Verbindungspunkt (15) des Randseils (4) fixiert ist und einen Teil der Öffnung (3) der Umfangsstruktur (2) bedeckt.
2. Wandelbares Dachelement (la, lb) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Spannvorrichtung Seilwinden (8) dienen, auf denen die Führungsseile (5) in der Parkposition aufgerollt sind.
3. Wandelbares Dachelement (la, lb) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilwinden (8) synchronisiert sind.
4. Wandelbares Dachelement (la, lb) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) permanent am Randseil (4) fixiert ist.
5. Wandelbares Dachelement (la, lb) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Parkposition das Randseil (4) und die Membran (6) in der Umfangsstruktur (2) oder in ein die Umfangsstruktur (2) umgebendes Gehäuse versenkt sind.
6. Wandelbares Dachelement (la, lb) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsseile (5) voneinander beabstandet, vorzugsweise im Wesentlichen parallel, angeordnet sind.
7. Wandelbares Dachelement (lb) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Randseil (4) zumindest mit einem seiner Enden an einem Fixpunkt (11) der Umfangsstruktur (2) fixiert ist und dass die erste Spannvorrichtung einen Seilzug mit einer losen Rolle (13) sowie eine Zugeinrichtung umfasst, welche die lose Rolle (13) entlang der Umfangstruktur (2) bewegt, wobei das Randseil (4) als Zugseil des Seilzugs dient.
8. Wandelbares Dachelement (la) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Spannvorrichtung eine entlang der Umfangstruktur (2) verfahrbare Zugeinrichtung um- fasst, an der das Randseil (4) mit einem seiner Enden fixiert ist.
9. Wandelbares Dachelement (la) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugeinrichtung ein auf einer Schiene (10a, 10b) verfahrbarer Schlitten (9) vorgesehen ist, der über einen Zahnradantrieb (21) angetrieben wird.
10. Wandelbares Dachelement (lb) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugeinrichtung ein hydraulischer Zylinder (14) vorgesehen ist.
11. Wandelbares Dachelement (la, lb) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) an den Aufhängeeinrichtungen (17) befestigt ist, wobei die Aufhängeeinrichtungen (17) entlang der Führungsseile (5) verfahrbar und an Aufhängepunkten (16) der Führungsseile (5) fixierbar sind.
12. Wandelbares Dachelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) Lüftungsöffnungen aufweist.
13. Wandelbares Dachelement gemäß Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsöffnungen bogenförmig zwischen den Aufhängepunkten (16) verlaufen und zum flächigen Vorspannen der Membran mit flexiblen Randverstärkungen versehen sind.
14. Wandelbares Dachelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsstruktur (2) Teil einer oder mehrerer Gebäudewände ist.
15. Wandelbares Dachelement (la, lb) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Randseil (4) in mehrere Beschattungspositionen verfahrbar ist, die sich im Verlauf des Randseils (4) über der Öffnung (3) der Umfangsstruktur (2) unterscheiden, wobei in mindestens einer der Beschattungspositionen die Membran (6) nicht vollständig aufgefaltet ist.
16. Wandelbare Dachkonstruktion umfassend mehrere Dachelemente (la, lb) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
17. Wandelbare Dachkonstruktion gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dachelemente (la, lb) in ihrer Beschattungsposition teilweise überlappen.
18. Verfahren zum Betrieb eines wandelbaren Dachelements (la, lb) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung des Randseils (4) von der Parkposition in die Beschattungsposition durch eine Erhöhung des Verhältnisses von Zugkraft der ersten Spannvorrichtung zur Zugkraft der weiteren Spannvorrichtung erfolgt, und dass die Überführung des Randseils (4) von der Beschattungsposition in die Parkposition durch eine Reduzierung des Verhältnisses von Zugkraft der ersten Spannvorrichtung zu der Zugkraft der weiteren Spannvorrichtung erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschattungsposition in Abhängigkeit vom Sonnenstand und/oder der zu beschattenden Fläche gewählt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) gleichzeitig mit dem Randseil (4) ausgefahren wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsseile (5) bei der Überführung des Randseils (4) von der Beschattungsposition in die Parkposition auf Seilwinden (8) aufgerollt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) und das Randseil (4) gleichzeitig von der Beschattungsposition in die Parkposition überführt werden, wobei die Membran (6) in der Beschattungsposition mittels Aufhängeeinrichtungen (17) am Randseil (4) fixiert ist und die Aufhängeeinrichtungen (17) bei Erreichen der Parkposition vom Randseil (4) gelöst und hintereinander gestapelt werden.
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