WO2018149549A1 - Flächentragwerksmodul - Google Patents

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WO2018149549A1 PCT/EP2018/000066 EP2018000066W WO2018149549A1 WO 2018149549 A1 WO2018149549 A1 WO 2018149549A1 EP 2018000066 W EP2018000066 W EP 2018000066W WO 2018149549 A1 WO2018149549 A1 WO 2018149549A1
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    • E04B7/20—Roofs consisting of self-supporting slabs, e.g. able to be loaded

Definitions

  • the invention relates to a two-shell tensile structure module in which single-shell composite structures in the form of individual composite elements
  • Primary shell structures are formed, which are shortened in the further description referred to as primary shell structures.
  • CN 102 174 858 A a prefabricated building system with steel grid structure consisting of wall panels, ceiling panels and supporting columns is known, which has special structures of the components and connection solutions between the components.
  • DE 3 415 344 A1 describes a quick-release rib, in particular made of steel, as a load-bearing construction for ceiling and wall panels of a building. This solution is known as skeleton construction, which here with special connection solutions of
  • Rod components supports, latches
  • Rod components for quick assembly of skeletons is equipped.
  • EP 1 609 924 AI reversed reinforced concrete cassette ceilings with crossed ribs in 3 levels are known. In this case, the lower level 1 of a
  • GB 1,175,711 A describes crossed, parallel-belt trusses for ceiling and roof structures, provided as a support structure.
  • the object of the invention is to propose a solution which overcomes the disadvantages of the prior art and by joining together largely identical, industrially prefabricated in series modules primary shell structures economically produce, if necessary, in part preassembled, easily
  • Transportable and mountable surface areas in a variety of geometries in buildings of various designs is installed.
  • fig. 7 shows a schematic cross section of a possible embodiment of a uniaxially curved primary shell structure by the installation of spacer plates 14 and adapter wedges 15 with corresponding ones
  • fig. 8 as fig. 3 with lifted out of the space bed 18
  • fig. 9 as fig. 1 with shell elements with circumferential angle profile frame
  • Tensile structures formed from the secondary shell elements 1 and 2 and filler rods 3 and 6, as gable roof with adapter elements 21 on the eaves and the ridge.
  • plate is a planar component that is loaded by vertical forces and / or bending moments about the plane axes.
  • a disc is therefore a flat
  • Tensile structure which is loaded exclusively by forces in its plane.
  • a shell (with the special case flat shell) is a surface structure that can absorb loads both vertically and in its plane.
  • the tensile structure module is designed with two shells.
  • the tensile structure module according to the invention is in the form of one of six
  • Tensile structure in the form of a primary shell structure is formed with one or two-axis truss action, wherein the edges of the secondary shell elements 1 and 2 adjacent surface support modules are adjacent to each other.
  • the secondary shell elements 1 and 2 are components of several, mostly identical, prefabricated Zanzentragtechniksmoulen (fig. 1), which from the
  • the concept of the invention also includes other geometric shapes.
  • a truncated pyramid for the formation of biaxially curved primary shells is possible and expedient.
  • the secondary shell elements 1 and 2 with appropriate ground plan dimensions are preferably or predominantly square, rectangular or trapezoidal. They are connected to each other at their corners by cross bars 3 with appropriate length and spaced.
  • the cross bars 3 are fig. 1 formed from angle profiles, which are attached to the secondary shell elements 1 and 2 with screw and / or welded joints.
  • cross bars 3 In principle, other cross-sections or length-adjustable rods are possible as cross bars 3.
  • the secondary shell elements 1 and 2 have in a particular embodiment according to Figure 1 or detail la in each corner a top or bottom or top and bottom open connection pocket 4 of appropriate size, at least on the outside, so on the outer vertical surfaces of the secondary shell elements 1 and 2 is limited by preferably metal profiles or metal sheets and their vertical outer surfaces have holes 5 when used screw.
  • the modules according to fig. 1 with screws through the holes 5 are connected to each other in both planes of the secondary shell elements 1 and 2.
  • the diagonal bars 6 can either be between the modules, as in the overall picture of the fig. 1 or - with a spacer arrangement of the modules - per module a rod within the connection pockets 4, as in the alternative detail fig. la presented, be installed.
  • the connecting pockets 4 can be arranged replacing connecting straps 4a.
  • These connecting straps 4a are formed respectively in the direction of
  • the bore 5 to be used for connecting a plurality of primary shell elements is also arranged in the connecting straps 4 a in this particular embodiment.
  • connection tabs 4 a are the connections of the
  • FIG. 2 shows a detail of an example of a single module according to FIG. 1 formed primary shell structure in ceiling use with linear supports on walls 7, a single support 8 and a recess 9, for better understanding, the secondary shell elements 1 and 2 are skeletal and transparent and shown for clarity on the representation of
  • Diagonal bars 6 was omitted.
  • Shell interspaces hindered can substitute also subframe 10 according to fig. 3 are installed.
  • the primary shell structure can be supported at any convenient locations on the module nodes 22 that result at the corners of the secondary shell elements 1 and 2, eg by walls 7 or individual supports 8. If supports are desired or needed that are not directly adjacent to the module node 22, for example, those shown in fig. 4a, 4b, 4c additional trusses 11 shown in FIG. 4a, oblique struts 12 to the upper module corners according to fig. 4b or reinforcements 13 of the lower secondary shell elements 2 according to FIG. 4c are used, which derive the support load to the adjacent module node 22.
  • the ceiling grid dimensionally suitably correspond to the
  • trapezoidal secondary shell elements 1 and 2 also not rectilinear walled primary shell structures (fig. 5) are produced.
  • secondary shell elements 1 and 2 with dissimilar areas, such as e.g. in the formation of modules in the geometric shape of a
  • Truncated pyramid allows the production of biaxial curved
  • Fig. 6 shows an example of a cross section through a single-axis curved primary shell structure. Curvatures of primary shell structures can also be achieved by incorporation of orthogonal modules (fig. 1)
  • Spacer plates 14 and adapter wedges 15 are realized with corresponding wedge discs 16 for the screw (fig. 7).
  • Low curvatures of primary shell structures e.g. Deformations due to loads compensated or low drainage falls
  • Flat roofs can be realized can also by inserting spacers in the appropriate screw the modules according to fig. 1 are produced.
  • Tensile structure module in the secondary shell elements 1 and 2 heating or refrigerant pipes can be integrated, each of the floor (secondary shell element 1) are heated and cooled by the ceiling (secondary shell element 2), whereby a high energy efficiency and comfort is achieved.
  • FIG. 8 a way is given of moving a daytime table 17 up in the evening to use the same area for a bed 18 lifted out of the floor, as shown in FIG. 8 is shown.
  • Table 17 and bed 18 are thereby moved vertically by hydraulic or pneumatic cylinders, electric linear drives or telescopic supports with worm / screw drive or internal rope-roller systems.
  • rails can be installed in the intermediate level at or on which storage containers are moved, which are made accessible through one or more openings in one of the secondary shells. If a distance of the two secondary shell levels is selected, which no longer allows direct accessibility of the gap, the
  • Secondary shell elements 1 and 2 at least partially according to fig. 9 are made with encircling frame of angle sections 19, on the lower horizontal leg plates 20 are recessed with recesses in the corners made of suitable materials, the lateral edges to ensure the
  • Secondary shell elements 1 and 2 to adapt to the bending stresses (Fig 10).
  • the advantages of the surface structure according to the invention occur especially when used in a horizontal position, ie e.g. as building ceiling.
  • Another advantage of the surface structure described here compared to previously known constructions lies in the fact that it by the joining together of largely identical, industrially prefabricated in series and, if necessary, partially pre-assembled, easily transportable and mountable surface areas in
  • the use of the surface structure described here is not limited to horizontal primary shell structures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein zweischalig ausgeführtes Flächentragwerksmodul beliebiger geometrischer Form, gebildet aus einem oberen Sekundärschalenelement (1) und einem unteren Sekundärschalenelement (2), mit dem aus einzelnen zusammengesetzten Flächentragwerksmodulen dieser Art mit statisch notwendigen Füllstäben ein zweischaliges Flächentragwerk in Form eines Primärschalentragwerks zusammengefügt ist, wobei die Sekundärschalenelemente (1 und 2) in jeder Ecke eine oben oder unten oder oben und unten offene Verbindungstasche (4) von zweckmäßiger Größe zur Verbindung mehrerer Flächentragwerksmodule aufweisen, welche mindestens außenseitig, also an den äußeren vertikalen Flächen der Sekundärschalenelemente (1 und 2) von vorzugsweise Metallprofilen oder Metallblechen begrenzt wird. Ebenfalls ist es möglich, in jeder Ecke Verbindungslaschen (4a) anstelle von Verbindungstaschen (4) anzuordnen, welche gebildet werden aus jeweils in Richtung des Zwischenraumes zwischen den Sekundärschalenelementen (1 und 2) überstehenden winkelförmigen Flächen, vorzugsweise Metallblechen.

Description

Flächentragwerksmodul
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein zweischaliges Flächentragwerksmodul, bei dem aus einzelnen zusammengesetzten Elementen zweischalige Flächentragwerke in Form von
Primärschalentragwerken gebildet werden, die in der weiteren Beschreibung verkürzt als Primärschalentragwerke bezeichnet werden. Aus der CN 102 174 858 A ist ein vorgefertigtes Gebäudesystem mit Stahl- Gitterstruktur bestehend aus Wandplatten, Deckenplatten und tragenden Stützen bekannt, welches spezielle Aufbauten der Bauteile und Anschlusslösungen zwischen den Bauteilen aufweist. Die DE 3 415 344 AI beschreibt ein Schnellbaugerippe, insbesondere aus Stahl, als tragende Konstruktion für Decken- und Wandplatten eines Gebäudes. Diese Lösung ist bekannt als Skelettbau, welcher hier mit speziellen Anschlusslösungen der
Stabbauteile (Stützen, Riegel) zur schnellen Montage der Skelette ausgestattet ist. Aus der EP 1 609 924 AI sind umgedrehte Stahlbetonkassettendecken mit gekreuzten Rippen in 3 Ebenen bekannt. Dabei wird die untere Ebene 1 aus einer
Stahlbetonplatte, die Ebene 2 aus Rippen und Aussparungen und die Ebene 3 aus auf Kreuzungspunkten der Rippen aufliegenden Platten / Fliesen mit Aufständerung zur Verteilung von klimatisierter Luft oder Installationsleitungen gebildet. Dabei liegen die Deckenelemente an ihren Ecken auf stützen auf und werden durch spezielle
Vorrichtungen miteinander verbunden.
Die GB 1,175,711 A beschreibt gekreuzte, parallelgurtige Fachwerkträger für Decken- und Dachkonstruktionen, vorgesehen als Unterstützungskonstruktion.
Bekannt sind aus der US 2009/0282766 AI vorgefertigte Gittersektionen aus gekreuzten Biegestäben, aufgelegt auf parallel verlaufende, ebene, parallelgurtige Fachwerkträger aus gleichen oder ähnlichen Profilen wie die Gittersektionen. Die Fachwerkträger liegen dabei auf Haupttragelementen des Gebäudes (Träger, Wände) auf und die Gitterwaben werden durch abnehmbare Platten abgedeckt. Aus diesem System gebildete Unterdecken werden an den ebenen Fachwerkträgern oder an Haupttragelementen des Gebäudes abgehängt, damit wird eine annähernd vollflächige
BESTÄTIGUNGSKOPIE Zugänglichkeit zum Zwischenraum zwischen aufliegender Gitterdecke und abgehängter Unterdecke erreicht.
Nachteilig bei allen diesen bekannten Lösungen ist, dass kein Zusammenwirken beabstandeter Flächenelemente hinsichtlich der Plattentragwirkung erreicht wird und es sich außerdem um verhältnismäßig schwere Lösungen handelt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung vorzuschlagen, welche die Nachteile des Standes der Technik behebt und durch das Aneinanderfügen von weitgehend identischen, in Serie industriell vorzufertigenden Modulen Primärschalentragwerke wirtschaftlich herzustellen, die bei Bedarf in teilweise vormontierten, leicht
transportier- und montierbaren Flächenbereichen in unterschiedlichsten Geometrien in Bauwerken verschiedener Bauweisen einzubauen ist.
Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert werden.
Dabei zeigen die Figuren fig. 1 : isometrische Darstellung eines Moduls mit exemplarischen zwei
Diagonalstäben 6 und Verbindungstaschen 4,
fig. la : Alternativdetail zum Anschluss der Diagonalstäbe 6 bei abstandsloser
Anordnung der Module,
fig. lb: Alternativdetail mit Ausbildung von Verbindungstaschen 4 ersetzenden
Verbindungslaschen 4a,
fig. 2: Beispiel für eine Deckenstruktur mit skelettartiger transparenter
Darstellung der Sekundärschalenelemente 1 und 2 ohne Darstellung der Diagonalstäbe 6,
fig. 3 : Ersatz von Stäben 3 und 6 durch Hilfsrahmen 10,
fig. 4: Lastableitung bei Stützen, die nicht direkt unter einem Modulknoten liegen mit transparenter skelettartiger Darstellung der
Sekundärschalenelemente,
fig. 5 : schematische Draufsicht einer möglichen Ausbildung eines
Primärschalentragwerks mit teilweise trapezförmigen
Sekundärschalenelementen 1 und 2 zur Ausbildung nicht geradlinig berandeter Flächen,
fig. 6: schematischer Querschnitt einer möglichen Ausbildung eines einachsig gekrümmten Primärschalentragwerks,
fig. 7 : schematischer Querschnitt einer möglichen Ausbildung eines einachsig gekrümmten Primärschalentragwerks durch den Einbau von Abstandsplatten 14 und Adapterkeilen 15 mit entsprechenden
Keilscheiben 16 für die Schraubverbindungen,
fig. 8: wie fig. 3 mit aus dem Zwischenraum herausgehobenem Bett 18, fig. 9 : wie fig. 1 mit Schalenelementen mit umlaufenden Winkelprofilrahmen
19 mit eingelegten Platten 20,
fig. 10: schematischer Querschnitt einer möglichen Ausbildung der
Flächentragwerke mit veränderlichem Abstand der
Sekundärschalenelemente 1 und 2,
fig. 11 : schematischer Querschnitt einer möglichen schrägen Anordnung der
Flächentragwerke, gebildet aus den Sekundärschalenelementen 1 und 2 sowie Füllstäben 3 und 6 , als Satteldach mit Adapterelementen 21 an den Traufen und am First.
Die in den folgenden Ausführungen enthaltenen Begriffe Platte, Scheibe und Schale werden hier im Sinne der Technischen Mechanik benutzt. Somit ist definiert, dass eine Platte ein ebenes Bauteil ist, das durch senkrechte Kräfte und/oder Biegemomente um die Ebenenachsen belastet wird. Eine Scheibe ist demnach ein ebenes
Flächentragwerk, das ausschließlich durch Kräfte in seiner Ebene belastet wird. Eine Schale (mit dem Sonderfall ebene Schale) ist ein Flächentragwerk, das Belastungen sowohl senkrecht als auch in seiner Ebene aufnehmen kann. Erfindungsgemäß wird das Flächentragwerksmodul zweischalig ausgeführt.
Dabei wird das erfindungsgemäße Flächentragwerksmodul aus einem oberen
Sekundärschalenelement 1 und einem unteren Sekundärschalenelement 2 gebildet, welche mittels statisch notwendiger Füllstäbe zu einem Primärschalentragwerk mit Fachwerktragwirkung zusammengefügt werden.
Das erfindungsgemäße Flächentragwerksmodul wird in Form eines aus sechs
Vierecken gebildeten achteckigen konvexen Polyeders mit zwölf Kanten, der im speziellen Fall orthogonaler Ausführung einen Quader ergibt, hergestellt. Dabei sind zwei gegenüberliegende Ebenen als Flächen ausgebildet, welche obere und untere Sekundärschalenelemente 1 und 2 bilden, wobei entlang der vier übrigen Kanten Querstäbe 3 eingebaut werden und nach Ergänzung durch statisch erforderliche oder zweckmäßige Diagonalstäbe 6 durch Verbindungen an den Ecken der oberen und unteren Sekundärschalenelemente 1 und 2 mit Nachbarmodulen zweischaliges
Flächentragwerk in Form eines Primärschalentragwerks mit ein- oder zweiachsiger Fachwerktragwirkung gebildet ist, wobei die Kanten der Sekundärschalenelemente 1 und 2 benachbarter Flächentragwerksmodule aneinander liegen.
Die Sekundärschalenelemente 1 und 2 sind Bestandteile von mehreren, größtenteils gleichen, vorgefertigten Flächentragwerksmoulen (fig. 1), welche aus den
Sekundärschalenelementen 1 und 2 sowie 90° bzw. annähernd 90° zu diesen verlaufenden Querstäben 3 bestehen.
In fig. 1 wird ein Modul in orthogonaler Ausführung dargestellt.
Zum Erfindungsgedanken zugehörig sind auch andere geometrische Formen.
Beispielsweise ist ein Pyramidenstumpf zur Ausbildung zweiachsig gekrümmter Primärschalen möglich und zweckmäßig.
Die Sekundärschalenelemente 1 und 2 mit zweckmäßigen Grundrissabmessungen sind vorzugsweise bzw. überwiegend quadratisch, rechteckig oder trapezförmig ausgeführt. Sie werden an ihren Ecken durch Querstäbe 3 mit zweckmäßiger Länge miteinander verbunden und beabstandet.
Die Querstäbe 3 werden in der Darstellung fig. 1 aus Winkelprofilen gebildet, die an den Sekundärschalenelementen 1 und 2 mit Schraub- und/oder Schweißverbindungen befestigt sind.
Grundsätzlich sind als Querstäbe 3 auch andere Querschnitte oder längenverstellbare Stäbe möglich.
Die Sekundärschalenelemente 1 und 2 weisen in besonderer Ausführung gemäß Figur 1 bzw. Detail la in jeder Ecke eine oben oder unten oder oben und unten offene Verbindungstasche 4 von zweckmäßiger Größe auf, die mindestens außenseitig, also an den äußeren vertikalen Flächen der Sekundärschalenelemente 1 und 2 von vorzugsweise Metallprofilen oder Metallblechen begrenzt wird und deren vertikale Außenflächen bei verwendeter Schraubverbindung Bohrungen 5 aufweisen.
Zur Herstellung von ein- oder zweiachsig lastabtragenden Primärschalentragwerken, welche z.B. als Gebäudedecken genutzt werden, können beispielsweise die Module gemäß fig. 1 mit Schrauben durch die Bohrungen 5 miteinander in beiden Ebenen der Sekundärschalenelemente 1 und 2 verbunden werden. Zur Aufnahme der Schalenquerkräfte werden Diagonalstäbe 6, von denen in fig. 1 zwei Stäbe exemplarisch dargestellt sind, nach statischen Erfordernissen eingebaut und mit denselben Schrauben, die auch die Module miteinander verbinden, in weiteren Scherflächen angeschlossen.
Diese Diagonalstäbe 6 gehören ebenfalls zu den Füllstäben des
Primärschalentragwerks.
Die Diagonalstäbe 6 können entweder zwischen den Modulen, wie im Gesamtbild der fig. 1 dargestellt oder - bei abstandsloser Anordnung der Module - pro Modul ein Stab innerhalb der Verbindungstaschen 4, wie im Alternativdetail fig. la dargestellt, eingebaut werden.
Bei der Einbaurichtung ist zu berücksichtigen, dass in den Diagonalstäben 6 möglichst nur Zugkräfte entstehen.
Beim Auftreten maßgeblicher Druckkräfte in den Diagonalstäben 6 müssen
Querschnitte mit größerer Knickstabilität wie z.B. Winkelprofile eingesetzt werden.
In weiterer besonderer Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung können gemäß Detail lb die Verbindungstaschen 4 ersetzend Verbindungslaschen 4a angeordnet werden.
Diese Verbindungslaschen 4a werden gebildet aus jeweils in Richtung des
Zwischenraumes zwischen den Sekundärschalenelementen 1 und 2 überstehenden winkelförmigen Flächen vorzugsweise aus Metallblechen in den Ecken der
Sekundärschalenelementen 1 und 2.
Die zur Verbindung mehrerer Primärschalenelemente zu verwendende Bohrung 5 ist in dieser besonderen Ausgestaltung ebenfalls in den Verbindungslaschen 4a angeordnet. Bei Nutzung der Verbindungslaschen 4 a befinden sich die Anschlüsse der
Sekundärschalenelemente 1 und 2 miteinander sowie der Querstäbe 3 und der Diagonalstäbe 6 an den Sekundärschalenelementen 1 und 2 außerhalb dieser
Sekundärschalenelemente 1 und 2, so dass eine durchgängige Fläche aus den
Flächentragwerksmodulen gebildet wird. Diese Fläche weist bei Anwendung der Verbindungstaschen 4 gemäß fig. 1 und Detail la die durch die Verbindungstaschen 4 gebildeten Aussparungen auf, die später zu verschließen oder abzudecken sind. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Beispiels eines aus Einzelmodulen gemäß fig. 1 gebildeten Primärschalentragwerks in Deckennutzung mit linienförmigen Stützungen auf Wänden 7, einer Einzelstütze 8 und einer Aussparung 9, wobei zum besseren Verständnis die Sekundärschalenelemente 1 und 2 skelettartig und transparent dargestellt sind und zur besseren Übersichtlichkeit auf die Darstellung der
Diagonalstäbe 6 verzichtet wurde.
In Fällen bzw. an Orten, in oder an denen der Einbau von Stäben 3 und 6 oder Bereiche der Sekundärschalenelemente 1 und 2 die gewünschte Nutzung des
Schalenzwischenraums behindert, können ersatzweise auch Hilfsrahmen 10 gemäß fig. 3 eingebaut werden.
Es ergibt sich also grundsätzlich ein räumliches Primärschalentragwerk mit
mehrachsiger Fachwerktragwirkung, in dem die Sekundärschalenelemente 1 und 2 als Platten die lokalen, senkrechten Lasten aufnehmen und weiterleiten und als Scheiben die Fachwerkgurtkräfte in beiden orthogonalen Tragrichtungen aufnehmen.
Die Ableitung der horizontalen Aussteifungslasten aus z.B. Wind und
Tragwerksimperfektionen des Gebäudes an aussteifende Wände erfolgt bei
Deckennutzung schließlich über das Primärschalentragwerk.
Das Primärschalentragwerk kann an beliebigen, sinnvollen Stellen an den Modulknoten 22, die sich an den Ecken der Sekundärschalenelemente 1 und 2 ergeben, z.B. durch Wände 7 oder Einzelstützen 8 gestützt werden. Wenn Stützungen gewünscht oder benötigt werden, die sich nicht unmittelbar an den Modulknoten 22 befinden, können beispielsweise die in den fig. 4a, 4b, 4c gezeigten zusätzlichen Traversen 11 gemäß fig. 4a, Schrägstreben 12 zu den oberen Modulecken gemäß fig. 4b oder Verstärkungen 13 der unteren Sekundärschalenelemente 2 gemäß fig. 4c eingesetzt werden, die die Stützlast auf die benachbarten Modulknoten 22 ableiten. Bei Neubauten entsprechen die Deckenraster maßlich zweckmäßigerweise dem
Grundraster des Gebäudes. Beim Einbau in bestehender Bausubstanz müssen ggf. Passmodule hergestellt werden. In besonderer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung können durch die
Nutzung von trapezförmigen Sekundärschalenelementen 1 und 2 auch nicht geradlinig berandete Primärschalentragwerke (fig. 5) hergestellt werden.
Die Verwendung von Sekundärschalenelementen 1 und 2 mit ungleichen Flächen, wie · z.B. bei der Ausbildung der Module in der geometrischen Form eines
Pyramidenstumpfs erlaubt die Herstellung von zweiachsig gekrümmten
Primärschalentragwerken.
Fig. 6 zeigt beispielhaft einen Querschnitt durch ein nur einachsig gekrümmtes Primärschalentragwerk. Krümmungen von Primärschalentragwerken können bei Nutzung von orthogonalen Modulen (fig. 1) auch durch den Einbau von
Abstandsplatten 14 und Adapterkeilen 15 mit entsprechenden Keilscheiben 16 für die Schraubverbindungen realisiert werden (fig. 7). Geringe Krümmungen von Primärschalentragwerken, mit denen z.B. Verformungen infolge von Lasten kompensiert oder geringe Entwässerungsgefälle bei
Flachdachdecken realisiert werden können, können auch durch das Einlegen von Distanzscheiben in den dafür zweckmäßigen Schraubverbindungen der Module gemäß fig. 1 hergestellt werden.
Durch unterschiedliche Ausbildungen und / oder Materialien der Sekundärschalen- elemente 1 und 2 können diese unterschiedlichen Anforderungen z. B. hinsichtlich Tragfähigkeit, Brandschutz, Schallschutz, Wärmeschutz, Leichtbau angepasst werden. Der Zwischenraum zwischen den Sekundärschalenelementen 1 und 2 kann für gebäudetechnische Installationen, die dann auch sehr einfach erweitert, verkleinert, repariert, gereinigt oder zurückgebaut werden können, sowie für Dämmebenen genutzt werden. Wenn bei zweckmäßiger Deckennutzung des erfindungsgemäßen
Flächentragwerkmoduls in die Sekundärschalenelemente 1 und 2 Heizungs- oder Kältemittelleitungen integriert werden, kann jeweils vom Fußboden (Sekundärschalen- element 1) geheizt und von der Raumdecke (Sekundärschalenelement 2) gekühlt werden, wodurch eine hohe Energieeffizienz und Behaglichkeit erreicht wird.
Zukünftige Neuentwicklungen in der Gebäudetechnik (Heizung, Lüftung, Sanitär, Elektroinstallation, Kommunikation) können dann auch nachträglich installiert werden, was die Nachhaltigkeit der mit dem erfindungsgemäßen zweischaligen
Flächentragwerk ausgestatteten Gebäude erheblich steigert.
Außerdem kann ein großer Beitrag zur effizienten Raumnutzung realisiert werden, indem z.B. nicht ständig genutzte Einrichtungsgegenstände während der Nichtnutzung in die Ebene zwischen den Sekundärschalenelementen 1 und 2 versenkt oder gehoben werden können.
Als Beispiel dafür wird eine Möglichkeit angegeben, einen tagsüber genutzten Tisch 17 am Abend nach oben zu bewegen, um dieselbe Fläche für ein sich aus dem Fußboden herausgehobenes Bett 18 zu nutzen, wie in fig. 8 dargestellt.
Tisch 17 und Bett 18 werden dabei durch Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, elektrische Linearantriebe oder Teleskopstützen mit Schnecken- / Schraubenantrieb bzw. innenliegenden Seil-Rollen-Systemen vertikal bewegt.
Ebenso können in der Zwischenebene Schienen eingebaut werden, an oder auf denen Staucontainer bewegt werden, die durch eine oder mehrere Öffnungen in einer der Sekundärschalen zugänglich gemacht werden. Wenn ein Abstand der beiden Sekundärschalenebenen gewählt wird, der eine direkte Zugänglichkeit des Zwischenraumes nicht mehr ermöglicht, sollten die
Sekundärschalenelemente 1 und 2 zumindest teilweise gemäß fig. 9 mit umlaufenden Rahmen aus Winkelprofilen 19 hergestellt werden, auf deren untere horizontale Schenkel Platten 20 mit Aussparungen in den Ecken aus geeigneten Materialien herausnehmbar eingelegt sind, deren seitliche Ränder zur Gewährleistung der
Scheibenwirkung mit Druckkontakt zu den vertikalen Winkelschenkeln eingebaut werden sollten.
Bei Verwendung der Verbindungslaschen 4a statt Verbindungstaschen 4 können die Aussparungen in den Ecken der Platten 20 entfallen. Ebenso ist es möglich, die beschriebenen Module nicht ausschließlich mit parallelen Sekundärschalenelementen 1 und 2 herzustellen, sondern den Abstand der
Sekundärschalenelemente 1 und 2 den Biegebeanspruchungen anzupassen (fig. 10). Die Vorteile des erfindungsgemäßen Flächentragwerks treten vor allem bei der Nutzung in horizontaler Lage, also z.B. als Gebäudedecke zutage.
Es kann aber auch z. B. in schräger Lage zur Ausbildung von Sattel- oder Pultdächern mit Adapterelementen 21 an den Traufen und am First (fig. 11) oder in vertikaler Lage, also als Wand, eingesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil des hier beschriebenen Flächentragwerks gegenüber bisher bekannten Konstruktionen liegt auch darin, dass es durch das Aneinanderfügen von weitgehend identischen, in Serie industriell vorgefertigten und bei Bedarf teilweise vormontierten, leicht transportier- und montierbaren Flächenbereichen in
unterschiedlichsten Geometrien wirtschaftlich hergestellt und in Bauwerken
verschiedener Bauweisen eingebaut werden kann.
Des Weiteren ist als vorteilhaft zu betrachten, dass der Einsatz des hier beschriebenen Flächentragwerks nicht auf horizontale Primärschalentragwerke beschränkt ist. Durch die sinnvolle Nutzung der Sekundärschalenelemente 1 und 2 als Platten und Scheiben wird das Gesamtpotential der Tragfähigkeiten der Bauteile deutlich höher ausgenutzt als bei herkömmlichen Konstruktionen.
Bei stabförmigen Bauteilen wie den Querstäben 3 und den Rahmenwinkelprofilen 18 kann bei hohen Druckkräften ein Stabilitätsversagen mit einfachen Mitteln verhindert oder verzögert werden. Dies führt zu einem deutlich günstigeren Verhältnis zwischen Eigenlast der Konstruktion und möglicher Nutzlast.
Bezuaszeichenliste
1 Oberes Sekundärschalenelement
2 Unteres Sekundärschalenelement
3 Querstab
4 Verbindungstasche
4a Verbindungslasche
5 Bohrungen in 4 oder 4a
6 Diagonalstab 7 Stützende Wand
8 Einzelstütze
9 Aussparung
10 Hilfsrahmen
11 Traverse
12 Schrägstrebe
13 Verstärkung von 2
14 Abstandsplatte
15 Adapterkeil
16 Keilscheibe
17 Tisch
18 Bett
19 Winkelprofil
20 Platte auf 19
21 Adapterelemente
22 Modulknoten

Claims

Patentansprüche
Anspruch 1 :
Zweischalig ausgeführtes Flächentragwerksmodul, das aus einem Gebilde in Form eines aus sechs Vierecken gebildeten, achteckigen, konvexen Polyeders mit zwölf Kanten, der im speziellen Fall orthogonaler Ausführung einen Quader bildet, besteht, bei welchem zwei gegenüberliegende Ebenen als Flächen ausgebildet sind, welche obere und untere Sekundärschalenelemente (1 und 2) bilden, wobei die Begriffe oben und unten beschreiben, dass die Sekundärschalenelemente (1 und 2) beabstandet sind und wobei entlang der vier übrigen Kanten Querstäbe (3) eingebaut sind und nach Ergänzung durch statisch erforderliche oder zweckmäßige Diagonalstäbe (6) durch Verbindungen an den Ecken der oberen und unteren Sekundärschalenelemente (1 und 2) mit Nachbarmodulen ein zweischaliges Flächentragwerk in Form eines Primärschalentragwerks mit ein- oder zweiachsiger Fachwerktragwirkung gebildet ist, bei dem die Kanten der Sekundärschalenelemente (1 und 2) benachbarter
Flächentragwerksmodule aneinander liegen.
Anspruch 2:
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem die Sekundärschalenelemente (1 und 2) in jeder Ecke eine oben oder unten oder oben und unten offene
Verbindungstasche (4) von zweckmäßiger Größe zur Verbindung mehrerer
Flächentragwerksmodule miteinander aufweisen, welche mindestens an den äußeren vertikalen Flächen der Sekundärschalenelemente (1 und 2), stabile und mechanisch belastbare Begrenzungen aufweisen.
Anspruch 3 :
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem die Sekundärschalenelemente (1 und 2) in jeder Ecke Verbindungslaschen (4a) aufweisen, welche gebildet werden aus jeweils in Richtung des Zwischenraumes zwischen den Sekundärschalenelementen ( 1 und 2) überstehenden winkelförmigen Flächen.
Anspruch 4:
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem die Füllstäbe aus 90 Grad bzw. annähernd 90 Grad zu den Sekundärschalenelementen (1 und 2) angeordneten Querstäben (3) und zur Aufnahme von Schalenquerkräften aus Diagonalstäben (6) in statisch erforderlicher Anzahl und Anordnung gebildet sind. Anspruch 5 :
Flachentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem der Raum zwischen den
Sekundärschalenelementen (1 und 2) als Installations- oder Verwahrraum zu nutzen ist.
Anspruch 6:
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 5, bei dem bei Nutzung ä s in den Raums zwischen den Sekundärschalenelementen (1 und 2) Hilfsrahmen (10) eingesetzt werden, welche die Funktion der Stäbe« (3 und 6) übernehmen.
Anspruch 7 :
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem das zweischalige Flächentragwerk in Form eines Primärschalentragwerks an beliebigen, sinnvollen Stellen an den Modulknoten (22), die sich an den Ecken der Sekundärschalenelemente (1 und 2) ergeben, mittels linienförmigen Unterstützungen, beispielsweise Wänden, (7) oder Einzelstützen (8) gestützt ist.
Anspruch 8:
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem für Stützen, die nicht unmittelbar an den Modulknoten (22) anzuordnen sind, zusätzliche Traversen (11), Schrägstreben (12) zu den oberen Modulecken oder Verstärkungen (13) der unteren
Sekundärschalenelemente (2) angeordnet sind, welche die Stützlast auf die benachbarten Modulknoten (22) ableiten. Anspruch 9:
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem beim Aufbau nicht geradlinig berandeter zweischaliger Flächentragwerke in Form von Primärschalentragwerken trapezförmige Sekundärschalenelemente (1 und 2) eingesetzt werden. Anspruch 10:
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung von
Primärschalentragwerken mit zweiachsiger Krümmung pyramidenstumpfförmigen Module eingesetzt werden. Anspruch 11 :
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, bei dem zum Aufbau von Krümmungen in zweischaligen Flächentragwerken in Form von Primärschalentragwerken orthogonale Module mit Abstandsplatten (14) und entsprechend der beabsichtigten Krümmung angepassten Adapterkeilen (15) und Keilscheiben (16) eingesetzt werden.
Anspruch 12 :
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nicht ständig genutzte Einrichtungsgegenstände während der Nichtnutzung in den Raum zwischen den Sekundärschalenelementen (1 und 2) zu versenken oder zu heben sind.
Anspruch 13 :
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Raum zwischen den Sekundärschalenelementen (1 und 2) Schienen angeordnet sind, an oder auf denen Staucontainer bewegt werden, die durch eine oder mehrere Öffnungen in einem der Sekundärschalenelementen (1 und 2) zugänglich sind.
Anspruch 14:
Flächentragwerksmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sekundärschalenelemente (1 und 2) zumindest teilweise mit umlaufenden Rahmen aus Winkelprofilen (19) ausgestattet sind, auf deren untere horizontale Schenkel Platten (20) mit Aussparungen in den Ecken zur Ausbildung der Verbindungstaschen (4) oder aufweisen zusätzlich angeordneten Verbindungslaschen (4a) aus geeigneten Materialien herausnehmbar eingelegt sind, deren seitliche Ränder zur Gewährleistung der Scheibenwirkung mit Druckkontakt zu den vertikalen Winkelschenkeln (19) eingesetzt sind.
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