DE19927885A1 - Tragwerkskonstruktion - Google Patents

Abstract

Durch die Erfindung wird eine Tragwerkskonstruktion (23) geschaffen, die ein im wesentlichen flächig ausgedehntes rundes Element bildet. Dieses weist einen runden Druckring (16) auf, an den flächig verteilt Längsspannelemente (17, 20) angreifen, die sich winklig überkreuzen. Diese Längsspannelemente (17, 20) verlaufen jeweils in einer gewölbten Fläche über (21) und in einer gewölbten Fläche unter (18) der Ebene des Druckrings (16). Die Flächen (18, 21) bzw. Längsspannelemente (17, 20) sind durch Druckstäbe (22) gegeneinander verspannt. Eine solche Tragwerkskonstruktion (23) kann als freitragendes Dach einer Halle (34) o. dgl. verwendet werden. Des weiteren beschreibt die Erfindung ein Verfahren zum Aufbau einer solchen Tragwerkskonstruktion (23).

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragwerkskonstruktion, die ein im wesentlichen flächig ausgedehntes, rundes Element bildet, das beispielsweise ein Dach bildet. Sie weist eine nach oben und eine nach unten gewölbte Fläche auf.

Es sind Tragwerkskonstruktionen bekannt, bei denen in einem kreisrunden Rahmen eine nach oben und eine nach unten gewölb­ te Membranfläche, bestehend jeweils aus einer geschlossenen Blechhaut o. dgl., eingespannt sind. Durch einen in dem Zwischenraum herrschenden Überdruck werden diese aufgespannt und stabilisieren so den Rahmen bzw. die gesamte Tragwerks­ konstruktion. Das Ergebnis ist eine sehr leichte, über­ raschend stabile Konstruktion, die auch hohen Oberflächen­ belastungen, wie beispielsweise bei Schneelast, widersteht. Als nachteilig für eine weite Verbreitung hat sich jedoch das Erfordernis des Überdrucks zwischen den Flächen erwiesen. Beim Auftreten eines Lecks verlieren die Flächen ihre Span­ nung, fallen zusammen und schlimmstenfalls kann das gesamte Flächentragwerk seine Stabilität verlieren und einbrechen.

AUFGABE UND LÖSUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tragwerkskon­ struktion der vorstehend genannten Art zu verbessern, insbe­ sondere sicherer zu machen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Rahmen im wesent­ lichen entlang der Außenumgrenzung verläuft und an den Rahmen flächig verteilt Längsspannelemente angreifen, die sich winklig überkreuzen, wobei die Längsspannelemente jeweils in der gewölbten Fläche über und in der gewölbten Fläche unter der von dem Rahmen aufgespannten Rahmenfläche verlaufen und wobei die Flächen, insbesondere die Längsspannelemente der Flächen durch Druckelemente gegeneinander verspannt sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Der Rahmen kann theoretisch in einer in weiten Grenzen veränderbaren Form verlaufen, beispielsweise einer Sattel­ form. Bevorzugt liegt er jedoch in einer Ebene, wodurch eine sehr hohe Stabilität erzielt werden kann. Die Flächen können zwar mit Spannung zueinander konkav ausgebildet sein, vor­ teilhaft sind sie jedoch konvex.

Die Druckelemente sind vorteilhaft stabil ausgeführt. Prinzi­ piell können sie als Materialbrücken ausgebildet sein, vorzugsweise mit in Druckrichtung durchgehenden Material­ brücken. Derart beständige Druckelemente unterliegen keiner Gefahr eines Stabilitätsverlusts und gewährleisten die Sicherheit bzw. sichere Stabilität der Tragwerkskonstruktion.

Bevorzugt verlaufen die Druckelemente im wesentlichen entlang von konzentrierten Druckkraftlinien zwischen der oberen und der unteren Fläche. Sie können säulen- bzw. stabartig ausge­ bildet sein, vorteilhaft als Rohre bzw. Hohlprofile. Derarti­ ge Druckelemente können mit jeweils einem Ende an mindestens einem Längsspannelement angelegt sein. Insbesondere sind sie mit zumindest einem ihrer Enden an einem Kreuzungspunkt zweier Längsspannelemente einer Fläche gelagert. Auf diese Weise kann mit im wesentlichen einer Lagerung die Verbindung zu zwei Längsspannelementen hergestellt werden.

Die Lagerung der Druckelemente an den Längsspannelementen ist bevorzugt gelenkig, insbesondere mit zwei Freiheitsgraden. So kann ein Druckelement in einer zur Aufnahme des Drucks unter drehmomentfreier Übertragung optimalen Stellungen anliegen. Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Druckelemente im wesent­ lichen im rechten Winkel zur Rahmenfläche verlaufen.

Wenn die Druckelemente längenveränderlich ausgeführt sind, ist es möglich, über sie die Vorspannung der Längsspannele­ mente der beiden Flächen zu verändern bzw. anzupassen. Hierfür können Einstellvorrichtungen vorgesehen sein, bei­ spielsweise hydraulisch oder nach Art eines Spanngewindes bzw. Spannschlosses.

Die Längsspannelemente nehmen vorteilhaft Zugkräfte nur in ihrer Längsrichtung auf. So können sie relativ schmal im Vergleich zu ihrer Länge ausgeführt sein. Insbesondere wird jeweils nur ein kleiner Teil der gewölbten Flächen von den Längsspannelementen bedeckt, beispielsweise im Bereich weniger Prozent. Eine Möglichkeit der Ausbildung der Längs­ spannelemente sind üblicherweise verwendete Spannseile, aus Stahl oder evtl. auch Kunstfasern. Eine alternative Möglich­ keit sind Profile, beispielsweise Flach- oder U-Stähle. Die Längsspannelemente in wenigstens einer Fläche verlaufen vorteilhaft in zwei Scharen, wobei sie innerhalb jeder Schar bevorzugt parallel verlaufen. Die Scharen schneiden sich jeweils mit einem Winkel, der zwischen 60° und 120° liegen kann, insbesondere ca. 90°. Die Scharen in der oberen und der unteren Fläche können jeweils in im wesentlichen gleicher Richtung verlaufen bzw. parallel sein. Auf diese Weise ergeben sich in der oberen und der unteren Fläche Maschen mit gleicher projizierter Fläche sowie senkrecht übereinander liegenden Kreuzungspunkten, an denen vorteilhaft jeweils die Druckelemente angreifen können. Die Längsspannelemente können vorteilhaft Maschen mit gleichen oder paarweise gleichen Kantenlängen bilden.

Die Längsspannelemente sind bevorzugt längenveränderlich ausgebildet, insbesondere durch Spanngewinde bzw. Spann­ schlösser. Die Längenveränderlichkeit ist vorzugsweise an einer Lagerung der Längsspannelemente, insbesondere am Rahmen, vorgesehen. Weiters können die Längsspannelemente gelenkig an dem Rahmen gelagert sein, insbesondere mit zwei Freiheitsgraden. Ein Freiheitsgrad sollte eine Bewegung senkrecht zur Rahmenfläche ermöglichen.

Innerhalb einer allgemein runden Form kann der Rahmen ver­ schiedenartig ausgebildet sein. Gemäß einer Möglichkeit kann er oval sein, wobei seine Form der Stützlinie, die sich im wesentlichen aus der Belastung durch die Längsspannelemente ergibt, entsprechen kann. Diese Belastung wird vorteilhaft möglichst vollständig in Druckkräfte innerhalb des Rahmens abgeleitet. Bevorzugt ist der Rahmen kreisförmig, wodurch eine optimale Verteilung der Spannkräfte über den Rahmen hinweg möglich ist.

Vorteilhaft ist der Rahmen als Druckring ausgebildet. Dazu kann er eine rohrförmige Umhüllung aufweisen, beispielsweise ein Stahlrohr. Dieses wiederum ist vorzugsweise mit einer druckbeständigen Füllung gefüllt, beispielsweise Beton. Eine weitere Möglichkeit ist Wasser, das beispielsweise gleichzei­ tig als zirkulierendes Kühlmittel im Brandfall dienen kann.

Das fertige Element kann insbesondere mit den Längsspannele­ menten und dem Rahmen einen im wesentlichen linsenähnlichen Körper bilden. Die gewölbten Flächen entsprechen vorteilhaft näherungsweise einem Kugelabschnitt bzw. einer Ellipsoid­ kalotte. Sie können im wesentlichen von einer umlaufenden Linie ausgehen bzw. ihre gedachten Verlängerungen sich in einer umlaufenden Linie schneiden. Diese umlaufende Linie liegt vorzugsweise in dem Rahmen, besonders bevorzugt in dessen Querschnittsmittelpunkt bzw. Systemlinie.

Die Tragwerkskonstruktion bzw. das Element wird vorteilhaft mittels an dem Rahmen angreifender Stützen in einer bestimm­ ten Höhe über dem Untergrund betragen, beispielsweise um ein Hallendach o. dgl. zu bilden. Zumindest die obere Fläche wird vorzugsweise als Dach bedeckt bzw. verschlossen, beispiels­ weise mit auf den Längsspannelementen aufgelegten Stücken, Bahnen o. dgl.

Des weiteren umfaßt die Erfindung eine Tragwerkskonstruktion, die ein im wesentlichen flächig ausgedehntes, rundes Element bildet, mit einem im wesentlichen entlang der Außenumgrenzung der Tragwerkskonstruktion verlaufenden Rahmen, an den flächig verteilt Längsspannelemente angreifen, die sich winklig überkreuzen. Die Längsspannelemente verlaufen jeweils in einer gewölbten Fläche über und in einer gewölbten Fläche unter der von dem Rahmen aufgespannten Rahmenfläche. Um ein solches rundes Element als Dach vielseitig einsetzen zu können, ist es mit wenigstens zwei seitlichen Ansatzkon­ struktionen versehen, die aus einem runden Außenverlauf des Elements eine Ecke mit einem Winkel machen.

Dabei kann die Ecke in etwa rechtwinklig sein, wobei die Ansatzkonstruktion an ihrer Innenseite eine der Außenrundung des Elements an der vorgesehenen Stelle angepaßte Form aufweist. Vorteilhaft bilden die Schenkel der Ecke in etwa Tangenten an das runde Element, so daß mit derartigen Ansatz­ konstruktionen die ursprünglich runde Form des Elements vollkommen überführbar ist in eine größere, mehreckige Form. Ein mit Ansatzkonstruktionen mit den vorstehenden Merkmalen versehenes Element kann das Dach einer Halle bilden, das insbesondere im wesentlichen ähnlich wie übliche Dächer rechteckig ist. Aufgrund der besonderen Stabilität der Tragwerkskonstruktion kann das Dach bei relativ geringem Materialverbrauch und Gewicht freitragend sein.

Des weiteren umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Tragwerkskonstruktion, insbesondere einer vorstehend beschriebenen Tragwerkskonstruktion, mit einem flächigen runden Element, das aus einem Rahmen und zwei dazwischen aufgespannten Flächen besteht, wobei das Verfahren folgender­ maßen abläuft:

• - Aufbau des Rahmens auf dem Untergrund zu einem geschlossenen Ring;
• - Befestigung des Rahmens an wenigstens drei verteilt angeordneten Hebeeinrichtungen;
• - Anheben des Rahmens bis auf eine geringe erste Höhe;
• - Anmontieren von Längsspannelementen, die innerhalb einer der Flächen verlaufen, wobei diese erste Fläche im fertigen Zustand gewölbt ist;
• - Anmontieren von Längsspannelementen, die in einer zweiten Fläche verlaufen, wobei diese Fläche im fertigen Zustand vorzugsweise entgegen der ersten Fläche gewölbt ist;
• - Verspannen von Längsspannelementen der beiden Flächen gegeneinander mittels Druckelementen und
• - Anheben der Tragwerkskonstruktion auf die endgül­ tige Höhe.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren kann in Abwandlung von dem vorstehenden folgendermaßen ablaufen:

• - Aufbau des Rahmens auf dem Untergrund zu einem geschlossenen Ring;
• - Befestigen des Rahmens an wenigstens drei verteilt angeordneten Hebeeinrichtungen und Anmontieren von Längsspannelementen, die innerhalb wenigstens einer Fläche verlaufen, wobei diese erste Fläche vorzugs­ weise zunächst eben und im fertigen Zustand gewölbt ist;
• - Anheben des Rahmens bis auf eine geringe erste Höhe, wobei der Durchhang der unteren Längsspann­ elemente die Wölbung der ersten Fläche bildet;
• - Anmontieren von Längsspannelementen, die in einer zweiten Fläche verlaufen, wobei diese Fläche vorzugsweise im fertigen Zustand entgegen der ersten Fläche gewölbt ist;
• - Verspannen von Längsspannelementen der beiden Flächen gegeneinander mittels Druckelementen und
• - Anheben der Tragwerkskonstruktion auf die endgül­ tige Höhe.

Die Längsspannelemente können zumindest in einer Fläche sich kreuzend anmontiert werden, insbesondere in beiden Flächen.

Bevorzugt werden zuerst die Längsspannelemente einer Fläche montiert, die im fertigen Zustand die untere Fläche ist, wobei sie vorteilhaft nach unten gewölbt ist.

Die Längsspannelemente verlaufen mit Vorteil parallel in Scharen. Sie können sich entweder abwechselnd überkreuzen oder aber eine Schar innen liegen und die andere Schar außen.

Die erste Höhe, auf die der Rahmen beim ersten Anheben gebracht werden kann, sollte mindestens der Wölbung der unteren Fläche nach unten entsprechen, so daß diese frei vom Untergrund ist. Das Anheben auf eine solche geringe Höhe hat den Vorteil, daß die stattfindenden Arbeiten weniger gefähr­ lich sind, weil diese Höhe erwartungsgemäß bei wenigen Metern liegt.

Es ist möglich, auf der ersten Höhe alle Längsspannelemente fertig anzumontieren. Dadurch kann ein Teil der Arbeiten in großer Höhe eingespart werden. Des weiteren ist es möglich, auf der ersten Höhe die Flächen bzw. die Längsspannelemente gegeneinander zu verspannen. Dies erfolgt mittels Druckele­ menten zwischen wenigstens zwei Längsspannelementen jeweils einer der beiden Flächen, wobei sie insbesondere jeweils an Kreuzungspunkte zweier Längsspannelemente angreifen.

Auch die Abdeckung der oberen Fläche der Längsspannelemente kann auf der ersten Höhe erfolgen. Insgesamt ist es also möglich, die Tragwerkskonstruktion auf der ersten, geringen Höhe vollständig fertigzustellen und erst danach auf die Endhöhe anzuheben. Das Anheben kann mittels an Stützträgern bzw. -säulen angebrachter Hebezeuge erfolgen, die nach dem Anheben auf die endgültige Höhe und der Befestigung der Tragwerkskonstruktion abgenommen werden können.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführun­ gen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 bis 5 Ablauf des Aufbaus einer erfindungsgemä­ ßen Tragwerkskonstruktion,

Fig. 6 vergrößerter Ausschnitt aus einer Trag­ werkskonstruktion,

Fig. 7 Detail einer Anschlußmöglichkeit eines Druckstabes an Längsspannelemente,

Fig. 8 eine Ausführungsmöglichkeit einer ferti­ gen Halle mit eckförmigen Ansatzkonstruk­ tionen und

Fig. 9 eine Ausführungsmöglichkeit einer ferti­ gen runden Halle.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Durch die Fig. 1 bis 5 soll einerseits ein erfindungs­ gemäßes Verfahren zum Aufbau einer Tragwerkskonstruktion dargestellt werden, zum anderen lassen sich daraus die hervorzuhebenden Konstruktionsmerkmale gut entnehmen.

Die Fig. 1 zeigt einen durch Gitterung räumlich veranschau­ lichten Untergrund 11, auf dem eine Halle errichtet werden soll. Entsprechend dem späteren Umriß der Halle sind Tragsäu­ len 12 gesetzt. An den vier Tragsäulen in der Mitte jeder Seite sind nicht dargestellte Hebezeuge befestigt mit Zugsei­ len 14, die über Umlenkrollen 13 am oberen Ende der Tragsäu­ len 12 laufen.

Von den vier mittleren Tragsäulen 12 wird die Fläche der Tragwerkskonstruktion bestimmt. Zwischen diesen Tragsäulen verlaufend wird am Boden liegend ein kreisrunder Druckring 16 montiert, so daß er eine möglichst gleichförmige ovale oder Kreisform aufweist und jeweils bis an oder kurz vor die Tragsäulen 12 reicht. Der Druckring 16 kann aus einzelnen Elementen bestehen. Jedes einzelne Element entspricht hier einem Kreisringsegment. Sie können beispielsweise aus ent­ sprechend gebogenen Stahlrohren bestehen. Der Druckring kann alternativ aus geraden Segmenten polygonal aufgebaut sein. Der Druckring 16 kann mit einem hierfür geeigneten Medium gefüllt sein, insbesondere bietet sich aufgrund der Inkom­ pressibilität und guten Verarbeitungsmöglichkeit Beton an.

Nach erfolgter Montage des Druckrings 16 wird dieser mittels der Hebezeuge und den Zugseilen 14 an den Tragsäulen 12 auf eine erste Höhe h angehoben. Diese erste Höhe h sollte im Bereich einiger weniger Meter liegen, beispielsweise zwei bis drei Meter. Der Sinn dieser geringen Höhe liegt darin, daß die nun folgenden Montageschritte in geringerer Höhe und mit begrenzter Unfallgefahr sowie verringertem technischen Aufwand durchgeführt werden können. Somit befindet sich der Druckring 16 in der in Fig. 1 gezeigten Position. Aufgrund seiner Eigenstabilität sollte es ausreichend sein, ihn ledig­ lich an den vier Tragsäulen 12 samt Hebezeugen und Zugseilen 14 aufzuhängen. In besonderen Fällen oder aus praktischen Gründen ist es auch möglich, ihn in seinem Verlauf zwischen den Tragsäulen mittels Stützen o. dgl. abzustützen.

Gemäß Fig. 2 werden an dem Druckring 16 in gitterförmiger Struktur Seile 17 als Längsspannelemente angebracht. Die Seile 17 sind in zwei Scharen aufgeteilt, wobei sie innerhalb jeder Schar parallel verlaufen und die beiden Scharen recht­ winklig zueinander. Die Verbindung der Seile 17 mit dem Druckring 16 kann auf bekannte Weise erfolgen, beispielsweise mittels an dem Druckring 16 angebrachter Spannschlösser.

Die Länge bzw. der Verlauf der Seile 17 ist so eingestellt, daß das von ihnen gebildete Gitter im wesentlichen der Oberfläche einer Kugelkalotte entspricht. Der Druckring 16 bzw. seine Ebene entspricht der Abschnittfläche des Kalotten­ abschnittes. Bereits durch ihre eigenes Gewicht hängen die Seile 17 so durch, daß sie in etwa die gewünschte Form einnehmen. Bemerkenswert ist, daß zum einen die Abstände der Längsspannelemente 17 gleich sind. Des weiteren liegen zwei Seile 17 in der Achse zwischen den Tragsäulen 12, an denen der Druckring 16 aufgehängt ist. Die Längsspannelemente können jeweils überkreuzend nach Art eines Gewebes ausführt sein, vorteilhaft verläuft eine Schar von Längsspannelementen über der anderen Schar. Die in der Fig. 2 dargestellten Seile 17 bzw. das von diesen aufgespannte Gitter bildet die untere gewölbte Fläche 18 des herzustellenden Elements.

Die Fig. 3 zeigt, wie nach Aufbau der unteren Fläche 18 die obere Fläche entsteht. Zuerst werden von den stützenden Tragsäulen 12 zueinander Stahlprofile 20 als Längsspannele­ mente gesetzt und an ihren Enden mit dem Druckring 16 verbun­ den. Diese Verbindung kann ähnlich wie die der Seile 17 aufgebaut sein, insbesondere mittels längenveränderlicher Spannschlösser. Aufgrund der für die Abdeckung erforderlichen Biegesteifigkeit sollten für das Dach Profile verwendet werden. Beim Einbau der Stahlprofile 20 werden diese bereits mittels Druckstäben 22 gegen die Längsspannelemente 17 der unteren Fläche 18 abgestützt. Dabei sind die Druckstäbe 22 jeweils an Kreuzungspunkten der Seile 17 abgestützt und verlaufen senkrecht zu der Ebene des Druckrings 16. Es ist empfehlenswert, wenngleich nicht unbedingt erforderlich, wie in Fig. 3 dargestellt mit den sich überkreuzenden mittleren Stahlprofilen 20 zu beginnen. Anschließend werden gleichmäßig die weiteren Stahlprofile 20 an dem Druckring 16 befestigt. Gleichmäßig ist hier so zu verstehen, daß jeweils in einer Schar links und rechts des mittleren Stahlprofils 20 ein weiteres Stahlprofil gesetzt wird, so daß eine einseitige Belastung des Druckrings möglichst vermieden werden kann. Dies erfolgt vorteilhaft abwechselnd bei jeder Schar, so daß quasi beide Scharen der die obere Fläche bildenden Stahlpro­ file 20 gleichmäßig "wachsen".

Es ist vorteilhaft, die Längsspannelemente der oberen und der unteren Fläche in wenigstens zwei Stufen auf das gewünschte Niveau der Vorspannung zu bringen. Zunächst genügt eine geringe Vorspannung, die die entstehende Form ausreichend stabilisiert. Wenn alle Längsspannelemente und Druckstäbe montiert sind, wird die endgültige strukturelle Vorspannung aufgebracht.

Eine Möglichkeit zur Montage der Längsspannelemente der oberen Fläche der Tragwerkskonstruktion besteht darin, daß sie, bereits zu voller Länge angeliefert, aufgebaut oder zusammengesetzt, zuerst mit einem Ende an dem Druckring 16 über eine Lagerung verbunden werden. Sie werden auf den Längsspannelementen der unteren Fläche 18 aufliegend einge­ legt. Von der Verbindung mit dem Druckring 16 ausgehend werden sie mittels des ersten Druckstabes 22 angehoben, dann wird der nächste Druckstab 22 angesetzt und so weiter, bis das betreffende Stahlprofil über seine ganze Länge mit der vorgesehenen Zahl von Druckstäben gegenüber dem genau darun­ ter verlaufenden Seile 17 der unteren Fläche verbunden ist. Abschließend wird es an seinem freien Ende mit dem Druckring 16 verbunden. Alternativ werden die Stahlprofile mit einem Kran in der richtigen Form, beispielsweise durch abgestimmte Hubseile, von oben aufgesetzt.

Die Fig. 4 zeigt das fertiggestellte Geflecht der Tragwerks­ konstruktion 23. Zu erkennen ist, daß die Stahlprofile 20 der oberen Fläche 21 exakt über den Seilen 17 in der unteren Fläche 18 verlaufen. An den Kreuzpunkten der Längsspannele­ mente der beiden Flächen sind Druckstäbe 22 angebracht, die die beiden Flächen gegeneinander abstützen bzw. verspannen. Nach dem fertigen Aufbau der Tragwerkskonstruktion 23 wird bevorzugt noch auf der ersten Höhe h der Vorgang des Verspan­ nens vorgenommen. Vorteilhaft werden die Seile 17 der unteren Fläche 18 bereits beim Einhängen vor dem Aufbau der oberen Fläche auf ihre endgültige vorgesehene Länge gebracht. Ebenso können die Längsspannelemente bzw. Stahlprofile 20 der oberen Fläche 21 mit ihrer endgültigen vorgesehenen Länge eingesetzt werden. Feinjustierungen können jeweils mittels der nicht dargestellten Spannschlösser vorgenommen werden.

Das endgültige Verspannen der unteren Fläche 18 und der oberen Fläche 21 gegeneinander kann vorteilhaft mittels der Druckstäbe 22 erfolgen, die längenveränderlich sind. Durch deren Verlängerung können die Flächen bzw. die deren Gitter­ flächen bildenden Längsspannelemente gegeneinander verspannt werden. Als Maß für die Spannung können einerseits in den Druckstäben 22 bestimmte Druckkräfte, die gemessen werden können, eingestellt werden. Ebenso ist es möglich, sie exakt bis auf eine vorberechnete Länge zu bringen, die eine ge­ wünschte Spannung in den Flächen zur Folge hat. Alternativ ist es möglich, starre Druckstäbe 22 zu verwenden und die Verspannung über die Längsspannelemente zumindest einer der Flächen durch Verkürzung dieser Längsspannelemente vorzuneh­ men. Hier kommt als Meßmethode die in den Längsspannelementen bzw. an deren Aufhängungen auftretende Spannkraft in Frage. Eine Längenmessung zur Spannkraftbestimmung scheidet aufgrund der Krümmung der Flächen sowie der großen Spannweiten (bis zu knapp 100 m) im allgemeinen aus, kann aber zur groben Justie­ rung zu Beginn des Spannvorgangs verwendet werden.

Nachdem die Tragwerkskonstruktion 23 fest verspannt ist, wird sie gemäß Fig. 5 auf ihre endgültige Höhe H angehoben. Da die Tragwerkskonstruktion 23 nach dem Verspannen ihre maximale Eigenstabilität aufweist, ist es trotz des durch die Längs­ spannelemente und Druckstäbe vergrößerten Gewichts ohne wei­ teres möglich, sie an nur vier Stützpunkten mittels der Zug­ seile 14 und der Hebezeuge an den vier Tragsäulen 12 anzu he­ ben. Nach Anheben auf die endgültige Höhe H wird der Druck­ ring 16 mit den Tragsäulen 12 dauerhaft verbunden, die Um­ lenkrollen 13 sowie die Hebezeuge können abmontiert werden. Danach kann mit dem Fertigstellen der Tragwerkskonstruktion zu einer Montagehalle o. dgl. weiterverfahren werden.

Das Bedecken der oberen Fläche 21 wird in dem vorstehend beschriebenen Verfahren erst nach dem endgültigen Anheben auf die Höhe H vorgenommen, um die Hebezeuge durch das zusätz­ liche Gewicht der Abdeckung nicht unnötig zu belasten. Im Sinne einer verbesserten Arbeitssicherheit kann dies jedoch auch bereits auf der ersten Höhe H stattfinden. Dies ist jedoch vor allem von der Dimensionierung des fertigen Ele­ ments, der Abdeckung sowie der Hebezeuge abhängig.

Als weitere Alternative zu dem vorstehend beschriebenen Verfahrensablauf können zumindest die Seile 17 der unteren Fläche an den noch auf dem Untergrund 11 ruhenden Druckring 16 anmontiert werden. Aufgrund der guten inhärenten Flexibi­ lität von Seilen kann ihre in der Ebene des Druckrings 16 überschüssige Länge durch leicht gewellten Verlauf o. dgl. aufgefangen werden.

Die Fig. 6 zeigt ungefähr einen Schnitt durch die Mitte der fertigen Tragwerkskonstruktion 23. Deutlich ist zu erkennen, wie die Seile 17 der unteren Fläche 18 und die Stahlprofile 20 der oberen Fläche 21 gegeneinander gewölbt sind, in der Fig. 6 mit gleicher Höhe über der Ebene des Druckrings 16. In einer weiteren Ausführungsmöglichkeit ist es möglich, die Wölbung nach unten nur halb so groß auszugestalten wie die nach oben. Dies hat den Vorteil, daß die lichte Höhe unter der Tragwerkskonstruktion 23, wie etwa bei einem Hallendach, bei gleicher Höhe H des Druckrings 16 vergrößert wird. Es ist zu erkennen, daß die Stahlprofile 20 aus einzelnen Teilen zu­ sammengesetzt sein können, die insbesondere die Maschenweite bzw. den Abstand der Druckstäbe 22 voneinander aufweisen.

An den vier Punkten, an denen Längsspannelemente beider Scharen einer Fläche an dem Druckring 16 angreifen, erfolgt dies möglichst konzentriert bzw. in einem Punkt. So können Verspannungen des Druckrings vermieden werden.

Die Fig. 7 zeigt eine Möglichkeit, wie ein Druckstab 22 mit den Stahlprofilen 20 der oberen Fläche 21, verbunden werden kann. In das untere Stahlprofil 20 ist eine kreisförmig abgerundete Lagerschale 25 eingesetzt, die vier nicht darge­ stellte Löcher trägt, in die die Schrauben 26 bzw. in deren Gewinde eingreifen. Auf der Lagerschale 25 sitzt eine ent­ sprechend ausgerundete Abstützung 28, die anstelle der vier Löcher vier Langlöcher 29 aufweist. Durch diese Langlöcher 29 greifen die Schrauben 26. Somit ist die Abstützung 28 in Längsrichtung der Langlöcher 29 an der Lagerschale 25 ver­ stellbar. An der Abstützung 28 ist ein Ansatz 30 angebracht, an den wiederum der Druckstab 22 mittels einer Gabel 31 beweglich angeschraubt ist. Auf diese Weise wird ein Lager mit zwei Freiheitsgraden erzielt. Durch die Ausbildung der Lagerschale 25 mit Abstützung 28 weist die Druckkraft immer auf den gleichen Punkt, der möglichst mit dem Systemlinien­ schnittpunkt der Längsspannelemente zusammenfallen sollte. Diese zweifache Gelenkigkeit ist vorteilhaft, um während des Verspannens der beiden Flächen 21 und 18 mittels der Druck­ stäbe 22 Relativbewegungen zueinander zu ermöglichen. Gelenke mit zwei Freiheitsgraden sollte auch zur Anbindung der Druck­ stäbe 22 an die Seile 17 der unteren Fläche vorgesehen sein.

Durch die aus dem Druckstab 22 austretende Stange 24 soll eine Längenveränderlichkeit dargestellt werden. Diese kann hydraulisch mit einer separaten Vorrichtung oder nach Art eines Spannschlosses zwischen Stange 24 und Druckstab 22 ausgebildet sein.

Die Fig. 8 zeigt, wie ein auf endgültige Höhe H angehobenes Element, mit Abdeckungen 33 zu einem geschlossenen Dach versehen, zu einer kompletten Halle 34 ausgebaut werden kann. Vier Ansatzkonstruktionen 35 sind, Ecken bildend, an die kreisrunde Tragwerkskonstruktion 23 angesetzt und bilden insgesamt ein Quadrat. Die Ansatzkonstruktionen 35 können konventionelle Dachabschnitte ausgebildet sein. Sie stützen sich an der Außenseite an weiteren Tragsäulen 12 und an ihrem runden Innenverlauf an dem Druckring 16 ab. Die Seitenflächen zwischen den Tragsäulen 12 sind abgedeckt bzw. verschlossen, insbesondere auch durch Tore o. dgl. Durch den ansteigenden Verlauf der Ansatzkonstruktionen 35 zu ihrer Ecke hin erfolgt eine Sammlung von Regenwasser im Bereich des Druckrings 16, von wo aus es zentral, beispielsweise entlang der den Druck­ ring tragenden Tragsäulen 12, abgeleitet werden kann. Alter­ nativ können die Endbereiche auch flach ausgebildet sein. Die untere Fläche 18 der Tragwerkskonstruktion kann einerseits als reizvoller optischer Effekt freibleiben, um die Leichtig­ keit der Konstruktion auch von unten sehen zu können. Es ist auch möglich, sie nach unten hin abzudecken und den Zwischen­ raum zu nutzen, beispielsweise zur Warmlufterzeugung o. dgl. Aufgrund der sehr großen Stabilität der Tragwerkskonstruktion können auch Aufhängungen für Anlagen o. dgl. daran vorgesehen sein, bevorzugt im Bereich der Knotenpunkte der Seile 17 bzw. der Druckstäbe 22.

Die Fig. 9 zeigt, wie einem ellipsoiden Element als Dach ent­ sprechend eine ellipsenförmige Halle 36 erstellt werden kann. Die Längenverhältnisse sind etwa 1 : 1,5. In diesem Fall sind die Tragsäulen 12 aus den vorhergehenden Figuren in Ellipsen­ form aufzustellen und können als Wandverstärkung dienen, wobei ohne die Ansatzkonstruktionen weniger Tragsäulen benötigt werden.

Claims (29)

1. Tragwerkskonstruktion (23), die ein im wesentlichen flächig ausgedehntes, rundes Element bildet, mit einem im wesentlichen entlang der Außenumgrenzung der Trag­ werkskonstruktion verlaufenden Rahmen (16), an den flächig verteilt Längsspannelemente (17, 20) angreifen, die sich winklig überkreuzen, wobei die Längsspannele­ mente jeweils in einer gewölbten Fläche über (21) und in einer gewölbten Fläche unter (18) der von dem Rahmen aufgespannten Rahmenfläche verlaufen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flächen durch Druckelemente (22) gegeneinander verspannt sind.

2. Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckelemente (22) als Materialbrücken ausgebildet sind, insbesondere mit in Druckrichtung durchgehenden Materialbrücken.

3. Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (22) im wesent­ lichen entlang von konzentrierten Druckkraftlinien zwischen der oberen Fläche (21) und der unteren Fläche (18) verlaufen, wobei sie vorzugsweise säulen- bzw. stabartig ausgebildet sind.

4. Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckelemente (22) mit jeweils einem Ende an wenigstens einem Längsspannelement (17, 20) angelegt sind, insbesondere mit zumindest einem Ende an einem Kreuzungspunkt zweier Längsspannelemente einer Fläche (18, 21).

5. Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckelemente (22) gelenkig an einem Längsspannelement (17, 20) gelagert sind, vorzugsweise mit einer Gelenkigkeit mit zwei Freiheitsgraden.

6. Tragwerkskonstruktion nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (22) im wesentlichen im rechten Winkel zur Rahmenfläche ver­ laufen.

7. Tragwerkskonstruktion nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (22) längenveränderlich sind, insbesondere durch eine Ein­ stellvorrichtung, vorzugsweise durch ein Spanngewinde.

8. Tragwerkskonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsspann­ elemente (17, 20) schmal sind im Vergleich zu ihrer Länge, insbesondere nur einen kleinen Teil jeweils einer der Flächen (18, 21) bedecken.

9. Tragwerkskonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsspann­ elemente (17, 20) in wenigstens einer Fläche (18, 21) in zwei Scharen verlaufen, wobei sie vorzugsweise innerhalb jeder Schar parallel verlaufen, und sich insbesondere die Scharen einer Fläche in einem Winkel von ca. 90° schneiden.

10. Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scharen in der oberen Fläche (21) und der unteren Fläche (18) jeweils in im wesentlichen gleicher Richtung verlaufen, insbesondere jeweils parallel sind.

11. Tragwerkskonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsspann­ elemente (17, 20) längenveränderlich sind, insbesondere durch Spanngewinde, wobei die Längenveränderlichkeit vorzugsweise an einer Lagerung der Längsspannelemente, insbesondere am Rahmen (16), vorgesehen ist.

12. Tragwerkskonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsspann­ elemente (17, 20) gelenkig an dem Rahmen (16) gelagert sind, insbesondere mit wenigstens zwei Freiheitsgraden gelenkig, wobei sie vorzugsweise mindestens senkrecht zur Rahmenfläche gelenkig sind.

13. Tragwerkskonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (16) oval ist und die Form entsprechend der Stützlinie ausge­ bildet ist, die sich im wesentlichen aus der Belastung durch die Längsspannelemente (17, 20) ergibt, wobei diese Belastung vorzugsweise im wesentlichen vollständig in Druckkräfte innerhalb des Rahmens abgeleitet wird.

14. Tragwerkskonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ein Druckring (16) ist, der vorzugsweise eine rohrförmige Umhüllung aufweist, insbesondere aus Stahlrohr besteht, wobei er vorzugsweise mit Beton gefüllt ist.

15. Tragwerkskonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen linsen­ ähnlichen Körper bildet und die gewölbten Flächen (18, 21) im wesentlichen von einer umlaufenden Linie ausgehen bzw. sich in gedachter Verlängerung in einer solchen schneiden, wobei die umlaufende Linie vorzugsweise innerhalb des Rahmens (16) liegt.

16. Tragwerkskonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (16) von mindestens drei Stützen (12) in einer bestimmten Höhe (h, H) über dem Untergrund (11) getragen wird, wobei die Stützen vorzugsweise äquidistant zueinander am Rahmen angeordnet sind.

17. Tragwerkskonstruktion, die ein im wesentlichen flächig ausgedehntes, rundes Element bildet, mit einem im wesentlichen entlang der Außenumgrenzung der Tragwerks­ konstruktion (23) verlaufenden Rahmen (16), an den flächig verteilt Längsspannelemente (17, 20) angreifen, die sich winklig überkreuzen, wobei die Längsspann­ elemente jeweils in einer gewölbten Fläche über (21) und in einer gewölbten Fläche unter (18) der von dem Rahmen aufgespannten Rahmenfläche verlaufen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das flächige runde Element mit wenigstens zwei seitlichen Ansatzkonstruktionen (35) versehen ist, die aus einem runden Außenverlauf des Elements eine Ecke mit einem Winkel machen.

18. Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ecke in etwa rechtwinklig ist mit einer inneren, der Außenrundung des Elements angepaßten Form.

19. Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel der Ecke in etwa Tangenten an das runde Element bilden.

20. Tragwerkskonstruktion nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Element mittels vier Ansatzkonstruktionen (35) eine im wesentlichen recht­ eckige, geschlossene Gesamtfläche bildet.

21. Tragwerkskonstruktion nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das das Element mit den Ansatzkonstruktionen (35) das Dach einer Halle (34) bildet, wobei es insbesondere freitragend ist.

22. Verfahren zur Montage einer Tragwerkskonstruktion (23), insbesondere einer Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 1, mit einem flächigen runden Element, das aus einem Rahmen (16) und zwei dazwischen aufgespannten Flächen (18, 21) besteht, das folgendermaßen abläuft:

• - Aufbau des Rahmens auf dem Untergrund (11) zu einem geschlossenen Ring (16)
• - Befestigen des Rahmens (16) an wenigstens drei verteilt angeordneten Hebeeinrichtungen (12)
• - Anheben des Rahmens (16) bis auf eine geringe erste Höhe (h)
• - Anmontieren von Längsspannelementen (17), die innerhalb wenigstens einer der Flächen (18) ver­ laufen, wobei diese erste Fläche im fertigen Zustand gewölbt ist
• - Anmontieren von Längsspannelementen (20), die in einer zweiten Fläche (21) verlaufen
• - Verspannen von Längsspannelementen (17, 20) der beiden Flächen (18, 21) gegeneinander mittels Druckelementen (22)
• - Anheben der Tragwerkskonstruktion (23) auf die endgültige Höhe (H).

23. Verfahren zur Montage einer Tragwerkskonstruktion (23), insbesondere einer Tragwerkskonstruktion nach Anspruch 1, mit einem flächigen runden Element, das aus einem Rahmen (16) und zwei dazwischen aufgespanntenn Flächen (18, 21) besteht, das folgendermaßen abläuft:

• - Aufbau des Rahmens auf dem Untergrund zu einem geschlossenen Ring (16)
• - Befestigen des Rahmens (16) an wenigstens drei verteilt angeordneten Hebeeinrichtungen (12) und Anmontieren von Längsspannelementen (17), die innerhalb wenigstens einer Fläche (18) verlaufen, wobei diese erste Fläche zunächst eben und im fertigen Zustand gewölbt ist
• - Anheben des Rahmens (16) bis auf eine geringe erste Höhe (h), wobei der Durchhang der unteren Längs­ spannelemente zumindest teilweise die Wölbung der ersten Fläche bildet
• - Anmontieren von Längsspannelementen (20), die in einer zweiten Fläche (21) verlaufen
• - Verspannen von Längsspannelementen (17, 20) der beiden Flächen (18, 21) gegeneinander mittels Druckelementen (22)
• - Anheben der Tragwerkskonstruktion (23) auf die endgültige Höhe (H).

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeich­ net, daß die Längsspannelemente (17, 20) zumindest in einer Fläche sich überkreuzend montiert werden, insbe­ sondere in beiden Flächen (18, 21).

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Längsspannelemente (17) einer Fläche montiert werden, die im fertigen Zustand die untere Fläche (18) ist und nach unten gewölbt ist.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (16) beim ersten Anheben auf eine erste Höhe (h) gebracht wird, die mindestens der Wölbungshöhe der unteren Fläche (18) entspricht.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Höhe (h) alle Längs­ spannelemente (17, 20) von wenigstens einer der Flächen (18, 21) anmontiert werden, insbesondere von beiden Flächen.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Höhe (h) die Flächen (18, 21) gegeneinander verspannt werden, insbesondere mittels Druckelementen (22) zwischen wenigstens zwei Längsspannelementen (17, 20) jeweils einer der beiden Flächen.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Höhe (h) die Längs­ spannelemente (20) der oberen Fläche (21) abgedeckt werden, um ein im wesentlichen geschlossenes Dach zu bilden.