DE10113417A1 - Tragsystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein Tragsystem zur Aufnahme von mindestens einem Nutzungsmodul beschrieben, welches eine an Stützelementen befestigte räumliche Seilkonstruktion aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tragsystem zur Aufnahme von mindestens einem Nutzungsmodul.

Bisher bekannte Baukonstruktionen sind so konzipiert, dass nach Abschluss des Bauvorhabens weitergehende Änderungen nur mit großem Aufwand vorzunehmen sind. Dies gilt insbesondere für die Statik des zu verändernden bzw. zu erweiternden Bau­ körpers. Dies gewinnt besonders für die Fälle an Bedeutung, bei denen weiterer Raum in größeren Dimensionen vorgesehen wird, wobei die Erweiterung des Baukörpers in der horizontalen wie auch in der vertikalen Ebene eingeschlossen ist.

Eine Schwierigkeit bei derartigen jederzeit erweiterbaren Bau­ körpern liegt darin, dass Tragkonstruktionen zugrunde gelegt werden müssen, die aus statischen Gesichtspunkten die be­ schriebenen Änderungen zulassen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tragkon­ struktion bzw. ein Tragsystem zur Verfügung zu stellen, das eine Basis für einen homogenen, jederzeit erweiterbaren Bau­ körper in großen Dimensionen bietet.

Diese Aufgabe wird mit einem Tragsystem gemäß Schutzanspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Tragsystems.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tragsystem zur Aufnahme von mindestens einem Nutzungsmodul, das eine an Stützelementen befestigte räumliche Seilkonstruktion aufweist.

Die Figuren dienen dazu, die Erfindung näher zu erläutern. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Tragsystems;

Fig. 2 die Seitenansicht der Ausführungsform von Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht einer Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Tragsystems mit darin integrierten Nutzungsmodulen; und

Fig. 4 die Seitenansicht der Ausführungsform von Fig. 3.

Das erfindungsgemäße Tragsystem beruht auf dem Prinzip, dass für die Aufnahme von sog. Nutzungsmodulen eine Basis geschaf­ fen wird, mit der homogene, jederzeit erweiterbare Baukörper in großen Dimensionen zur Verfügung gestellt werden. Die dabei zu realisierende Form der Grundrisse der Baukörper ist gene­ rell frei wählbar. Mit dem erfindungsgemäßen Tragsystem ist die Umsetzung jeglicher Nutzungsvorgaben für die umschließende Fläche durch die freie Gestaltung organischer Grundrisse mög­ lich.

Im Gegensatz zu bisher bekannten Baukonstruktionen wird die nach der Erstellung der Seilkonstruktion folgende Raumnutzung über Nutzungsmodule umgesetzt. Es ist möglich, in das Tragsys­ tem mehrere Nutzungsmodule, jedoch mindestens ein Nutzungsmo­ dul, zu integrieren. Hierbei werden die eingeleiteten. Lasten über die Vorspannung der Seile, ihren Neigungswinkel und ihre Ausrichtung berücksichtigt. Dieses hat den Vorteil, dass die räumliche Ausrichtung der Nutzungsmodule völlig frei wählbar ist.

Die Nutzungsmodule, die auch als modulare Baukomponenten be­ zeichnet werden können, befinden sich als modulare Einhänge­ systeme in und/oder an den Seilen. Dieses hat den Vorteil, dass beliebig viele Nutzungsmodule in und/oder an die Seilkon­ struktion eingebracht werden können.

Als Nutzungsmodul kann jede Einheit verwendet werden, die dazu geeignet ist, in irgendeiner Weise Nutzungsfläche und/oder -raum zu schaffen. Beispiele für Nutzungsmodule sind Gebäude oder Teile davon sowie Türme oder Teile davon.

Die Gebäude/Gebäudeteile und Türme/Turmteile sind fest in der Seilkonstruktion verankert oder auf einer vorzusehenden Diago­ nalstrebe verfahrbar.

Das dem erfindungsgemäßen Tragsystem zugrunde liegende räumli­ che Seilnetzwerk bietet durch seine Variabilität besonders den energetischen und aerodynamischen Kräften die gewünschte Kom­ pensation und Nutzung. So ist es möglich, dass das Nutzungsmo­ dul bzw. die Nutzungsmodule und/oder die Seilkonstruktion in der horizontalen Ebene als auch, falls gewünscht, in der ver­ tikalen Ebene ausgerichtet sind. In einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Tragsystems handelt es sich um eine uneingedeckte Grundkonstruktion, bei der die Seilkon­ struktion lediglich angehängte Elemente aufnimmt. Somit ist ohne Weiteres eine Mehrgeschossigkeit umsetzbar.

Grundsätzlich bleibt das Bodenniveau frei von Aufbauten. Le­ diglich in Teilbereichen sind lastabtragende oder aussteifende Hilfsseilkonstruktionen erforderlich, wobei sich deren Umfang und Dimension nach der gewünschten Nutzung ausrichtet.

In der Regel besteht die räumliche Seilkonstruktion des erfin­ dungsgemäßen Tragesystems aus Seilelementen, die aus Kohlefa­ ser, Kunststoff und Stahl gewählt sind. Unter diesen Materia­ lien ist die Kohlefaser bevorzugt, da sie erheblich zur Ge­ wichtseinsparung beiträgt. Es sind auch andere Materialien verwendbar, allerdings mit der Maßgabe, dass sie dem Tragesys­ tem die gewünschte Kompensation bieten.

Die Nutzungselemente können aus jedem Material bzw. Kombinati­ onen aus Materialien, bestehen, die dafür geeignet sind, ent­ sprechende Nutzungsmodule zu bilden. Beispielsweise können hier Materialien, wie Stahl, Aluminium, Beton oder Mischungen daraus erwähnt werden.

Das erfindungsgemäße Tragsystem kann auch eine Eindeckung auf­ weisen. Eine solche Eindeckung, die auch als Dachdeckung bzw. Bewitterungshülle anzusehen ist, ist als solche in ihrer Ges­ taltung und Auswahl der Materialien den jeweiligen Bedürfnis­ sen des zu realisierenden Baukörpers anpassungsfähig. Die Ein­ deckung kann, je nach Zweckbestimmung, entweder abgehängt oder aufgeständert sein. Die Verankerungsdetails sind allerdings immer gleich. Die Eindeckung kann als zeltförmige Bedeckung oder als stabile Dachkonstruktion vorliegen. Als Beispiele für die als Eindeckung geeigneten Materialien seien hier Folien als Kunststoff oder Leichtmetallen, z. B. Aluminium, genannt. Es können aber auch Solarmodule und/oder Leichtbaueindeckungen sowie pneumatische Eindeckungen für die Eindeckung verwendet werden.

Es ist möglich, bei räumlichen Körperbildungen der Seilver­ spannungen Orte für haustechnische Nutzungen vorzusehen. So bleiben auch ohne Weiteres Optionen der Geometrie und Bede­ ckung für bspw. Solarzellen erhalten. Zentrierte Durchdrin­ gungspunkte für z. B. Aufwindkraftwerke oder andere eigenstän­ dige Bauwerke sind örtlich frei wählbar und auch nachträglich möglich.

Die für das Tragsystem benötigte Statik lässt sich nach be­ kannten Verfahren berechnen. Beispielsweise lassen sich derar­ tige Berechnungen computergestützt durchführen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Draufsicht bzw. eine Seitenan­ sicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tragsystems. Hierbei wird ein kreisförmiger Grundriss angenom­ men. In dieser Ausführungsform sind radial und in Viertelse­ quenzen abgespannte Druckstützen bzw. Gitterträger mit unter­ schiedlichen Kopfhöhen angeordnet. Die Stützen sind entweder freistehend oder monolithisch eingebunden. Sie sind Befesti­ gungspunkte für die nachfolgende Seilnetzkonstruktion, entwe­ der als externe oder in die Außenhaut integrierte Tragwerke. In dieser Ausführungsform bestimmen achsenversetzte Diagonal­ verbände die Seilverläufe.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Beispiel angegeben, in wieweit eigenständige Baukomponenten in und an der Seilkonstruktion integriert sein können. Es werden hierbei jeweils eine Drauf- bzw. Seitenansicht eines Baukörpers mit modularen Baukomponen­ ten gezeigt. Das erfindungsgemäße Tragsystem enthält integ­ riert an verschiedenen Stellen diverse Türme und Gebäude. Der Grundriss ist wieder kreisförmig gewählt. Es ist natürlich auch jede andere Grundrissanordnung möglich.

Allen Türmen ist das Konstruktionsprinzip der Druckrohre mit Seilverspannung bzw. Seilumlenkung der Kräfte gemeinsam. Da­ durch sind Gebäudehöhen von mindestens 850 m erreichbar.

Die Variante der gekreuzten Stäbe zeigt auf der Diagonalstrebe verfahrbare Turmkanzeln. Der zentrale Soloturm, der ebenfalls abgespannt ist, bindet in die Seilkonstruktion seiner Umgebung ein, ohne seine eigenständige Standfestigkeit aufzugeben.

Die Bogenkonstruktion, welche teleskop- bzw. helixförmig aus­ gebildet ist, unterstützt die strenge axiale Ausrichtung der abgehängten Nutzungsmodule. Auch hier hat die Peripherie des umgebenden Gebäudes keine Einwirkung auf das Bauprinzip. Die Bogenkonstruktion umfasst mindestens einen Bogen, jedoch sind mehrere Bögen bevorzugt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bogenkonstruktion aus vier Bögen zusammengesetzt. Ein Bogen wird aus Modu­ len/Segmenten gefertigt, wobei bspw. wie folgt zusammengeführt wird:

• a) über die konventionelle Kran-Fettigteilmontage für ge­ streckte Teile, oder
• b) über teleskopförmige Ausfahrung im freien Vorbau, wenn das Basiselement den halben Bogen enthält.

Die Seilabspannungen erfolgen in Abhängigkeit der Dimensionen, eine freitragende Lösung ist durchaus bei kleineren Abmessun­ gen möglich. In den Hohlkörpern der Module verläuft die gesam­ te Haustechnik, so dass sich die helix-förmige Statik bevor­ zugt anwenden lässt. Eine gegenläufige Doppelwendelung aus z. B. Kohlefasersträngen mit zusätzlicher Netzstruktur ist eben­ falls als Bogenkonstruktion geeignet.

Das erfindungsgemäße Tragsystem ermöglicht eine Gestaltungs­ freiheit, die bisher noch nicht erreicht worden ist. Es können konstruktiv autarke Zellen geschaffen werden, die von ihrer Umgebung unabhängig sind. Es können große Flächen in Leicht­ bauweise und Netzwerkkonstruktion modular überspannt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Tragsystem können witterungswidrige Gebiete, wie Wüsten, Eisregionen und fremde Planeten, er­ schlossen und urbar gemacht werden. Es werden somit witte­ rungsunabhängige und eigenständige Flächen und Räume zur Ver­ fügung gestellt.

Es ist daher mit dem erfindungsgemäßen Tragsystem möglich, ge­ schlossene Nutzungsflächen zu erstellen. Dazu zählen bspw. Freizeitanlagen, Städtebau, Produktionsstätten, Wirtschaftsre­ gionen, Dienstleistungszentren, Häfen, Sportanlagen jeglicher Art, zu schützende Freiflächen, Deponien, Kraftwerke für al­ ternative und ökologische Energiegewinnung, Forschungseinrich­ tungen und Anbauflächen.

Claims (18)

1. Tragsystem zur Aufnahme von mindestens einem Nutzungsmo­ dul, das eine an Stützelementen befestigte räumliche Seilkon­ struktion aufweist.

2. Tragsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Ausrichtung des Nutzungsmoduls frei wählbar ist.

3. Tragsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung über die Vorspannung der Seite und ihre Nei­ gungswinkel gesteuert ist.

4. Tragsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzungsmodul in und/oder an den Seilen der Seilkonstruktion eingehängt ist.

5. Tragsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Nutzungsmodul Gebäude oder Teile davon und Türme oder Tei­ le davon vorgesehen sind.

6. Tragsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebäude/Gebäudeteile und Türme/Turmteile verfahrbar sind.

7. Tragsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzungsmodul und/oder die Seilkonstruktion in der horizontalen Ebene ausgerichtet sind.

8. Tragsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenniveau frei von Aufbau­ ten ist.

9. Tragsystem nach mindestens einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilkonstruktion aus Seilelementen besteht, die aus Kohlefasern, Kunststoff oder Stahl gewählt sind.

10. Tragsystem nach mindestens einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzungsmodul ein Element darstellt, das aus Stahl, Aluminium, Beton oder Mi­ schungen daraus gebildet ist.

11. Tragsystem nach mindestens einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Eindeckung auf­ weist.

12. Tragsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindeckung aus Materialen besteht, die aus Kunststoff oder Leichtmetallen gewählt ist.

13. Tragsystem nach mindestens einem der vorangegangen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Seilkonstruktion Druckstützen und/oder Gitterträger mit unterschiedlichen Kopf­ höhen radial und in Viertelsequenzen vorhanden sind.

14. Tragsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstützen und/oder Gitterträger freistehend oder mono­ lithisch sind.

15. Baukörper mit einem Tragsystem nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem eigenständige Nutzungsmodule in und an der Seilkonstruktion integriert sind.

16. Baukörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Nutzungsmodule ein Turm, Gebäude, Gebäudeteile, eine Bo­ genkonstruktion oder Kombinationen daraus integriert sind.

17. Baukörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenkonstruktion mindestens einen Bogen aufweist.

18. Baukörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenkonstruktion vier Bögen aufweist.