-
Beschreibung
-
Textile Überdachung für SpielDlätze und ähnliche Freiflächen Die Erfindung
betrifft ein einfaches, aber extrem variables Dach, bestehend aus einer abspannungsfreien
Stützenkonstruktion mit Bedachungselementen aus Textilien, Kunststoffolien oder
biegeschlaffen Verbundwerkstoffen.
-
Der Einsatz dieser Erfindung soll die Nutzung von Spielflächen, Fußgängerzentren,
Rommunikationsbereichen sowie Freiflächen aller Art bei den verschiedenen Wetterverhältnissen
erlauben und verbessern helfen, ebenso sind Haltestellenüberdachungen und Musikpavillions
denkbar. Gleichzeitig ergeben sich nachgewifflenermaßen attraktivere, benutzerwirksame
Uberdachungen mit besonderen Zusatzwirkungen wie Lärmreduzierung und dosierbarer
Beeinflussung des Mikroklimas durch entsprechende Auswahl der optischen, akustiæchen
und aeromechanischen Eigenschaften des Dachmaterials, sowie durch Addierbarkeit
der Einzelelemente und bestimmte Staffelungen auch Möglichkeiten einer gezielten
Strömungsbeeinflussung der bodennahen Luftschicht.
-
textile bzw. Uberdachungen mit biegeschlaffen Membranwerkstoffen sind
schon mehrere Jahrzehnte bekannt z.B.
-
als wandelbare Dächer, kelte, leichte Flächentragwerke, Traglufthallen,
Sonnensegel oder sogenannte Membrankonstruktionen. Während bei Zelten der optische
Eindruck für die zu lösende Aufgabe nicht ausreicht,
Traglufthallen
der Gefhrung durch die Benutzer permanent ausgesetzt werden, sind die leichten Flächentragwerke
und Membrankonstruktionen oftmals nur einmalige architektonische Lösungen mit Monumentalcharakter.
Besonders störend sind aber bei den vorgespannten Membrankonstruktionen die zu den
statischen Stützkonstruktionen zumeist hinzukommenden Seilabspannungen, die mit
Erdankern oder leichten Fundamenten die Kräfte in den Boden ableiten. Hier sind
besonders bei Spielplätzen Gefahrenmomente gegeben, da flache Abspannwinkel spielende
Personen, die meist nicht sehr auf ihre Umgebung achten, gefährlich zu Fall bringen
können. Hinzu kommt, daß die einmalige planeriscne Lösung eines Uberdachungsobjektes
heute veraltet ist, und jeweils erhöhte Kosten verursacht. Demzufolge sind auch
textile bzw. ähnliche Überdachungen von Spielplätzen und Freiräumen bisher nur in
l;inzelfallen eingesetzt worden, da, wie erwhht, sicherheitstechnische und kostenmäßige
Hindernisse noch nicht ausgeräumt worden sind, Aufgabe dieser Erfindung ist es daher,
ein stabiles, jedoch attraktives Dach zu schaffen, das vor allen ungeistigen Wetterverhältnissen
schützen kann, als Nebenfusktiou unter Umständen auch Spielgeräte aufnehmen kann,
sicherheitstechnisch und statisch problemlos ist, sowie die Kosten der überdachten
Fläche in vertretbarem Rahmen hält, da solche Objekte vielfach erst am Schluß von
Baumaßnahmen oder gar nachträglich vorgesehen sind.
-
Schlußendlich besteht die Forderung der schnellen Montage und Spannbarkeit
oder Demontage des erfindungsgemäßen Objektes durch fachtechnisch nicht wesentlich
vorgebildete säfte bei trotzdem jahrelanger Haltbarkeit, wobei die Dachelemente
austauschbar gegen gleiche, ähnliche oder gänzlich andere Elemente sein sollen,
bei Bewahrung oder gewünschter Veränderung der i'unktion.
-
Zusätzlich sollen die einzelnen statischen Elemente,
Formen
und Funktionsträger statt wie bisher oft in Einzelfertigung in industrieller Weise
hergestellt werden können, um auch fertigungswirtschaftlich zu optimalen Lösungen
zu gelangen.
-
Diese komplexe Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in
bekannten Fundamenten mit eingearbeiteter Rundrohrhülse runde Stützen mit Rohr-
bzw. Vollquerschnitt aus tragfähigen Werkstoff fest oder demontierbar befestigt
sind. Die Stützen können je nach Einsatzzweck unterschiedliche Höhen über Grund
aufweisen, ebenso wird der Abstand und die Lage der Stützen zueinander nur durch
statische, bzw. funktionelle Bedingungen festgelegt, wobei aber vorzugsweise alle
Abstände im 5-Neter-Raster, ganzen Vielfachen oder Teilen gewählt werden. Um die
erfindungsgemäßen Lösungen zu gewährleisten, sind alle Stützen parallel zueinander
ausgerichtet, in der Regel lotrecht damit eine oder mehrere auf den Stützen befindliche
Rundhülsen sowohl in radialer als auch vertikaler Richtung der örtlich beliebigen
Befestigung und Spannung von flächenförmigen, räumlichen oder pneumatischen biegeschlaffen
Membranen aus textilien, Kunststoffolien oder textilen Verbundwerkstoffen dienen
können. Die Aufnahmehülsen sind dabei so ausgebildet, daß sie zügig über die Stütze
passen, was durch genormte Rohre und Durchmesser möglich ist.
-
Diese Hülsen tragen ihrerseits Elemente, die zur Aufnahme genormter
Seilzubehöre geeignet sind, sowie eine Feststellmöglichkeit, um sie selbst auf der
Stütze in beliebiger Lage anz;uklemmen;dabei bedient man sich vorteilhaft einer
geschlitzten Hülse oder einer Befestigung mit symmetrisch angeordneten Klemmschrauben
bestimmter Belastbarkeit. Die Hülsen sind ibrer Lage nach in Hochrunkthülsen sowie
in Tiefpunkthülsen eingeteilt, und können Seilbefestigungen in jedem Winkel tragen.
Die Tiefpunkthülsen dienen der Befestigung tiefliegender Menbranpunkte in jeder
lage, wobei die Spannung
der Membrane durch vertikale Verschiebung
der Tiefpunkthülse eingebracht werden kann. Eine Kochpunkthülse dient der definierten
Halterung von hochliegenden Membranpunkten, wieder unter beiliebigem Winkel, wobei
zusätzlich durch eine Spannschraube mit großem Spannweg und großer Spannkraft die
Hochpunkthülse vertikal nach oben oder unten bewegt werden kann. Dazu tragen die
Stützen eine entsprechend kräftige Druckplatte.
-
Während die Tiefpunkthülsen speziell die Membranvorspannung leicht
erbringen können, kann mit den Hochpunkthülsen die um ein vielfaches stärkere hundseilspannung
eingebracht werden. Die Hochpunkthülse selbst wird wie die anderen Hülsen auf der
Stütze in beliebiger Stellung befestigt. Bei kleinen Spannweiten, d.h.
-
Stützenabstanden, reichen die richtig dimensionierten Stützen vollkommen
aus, die Membrankräfte zu übernehmen, ohne daß die Standsicherheit gefährdet ist;
sollen jedoch größere Spannweiten oder kompliziertere Membranformen zum einsatz
kommen, müßten Seilabspannungen mit den schon erwähnten Nachteilen zur anwendung
kommen. Um dies zu vermeiden, werden wiederum Hülsen passend über Stützen geschoben,
die mit einem Aufnaiiinerohr für eine Berstrebe verbunden sind. Diese nimmt sodann
die embran- oder Seilkräfte als Druckstab auf. Die Hülsen für die Querstreben sind
wiederum allseitig verschiebbar und drehbar auf den Stützen in beschriebener Weise
zu befestigen, wobei die Querrohre nicht nur der Xraftübertragung, sondern auch
der Befestigung von Spielgeräten, Seitenwanden oder Membranen dienen können.
-
Durch geeignete Formgebung derQuerstreben sind sogar runde oder kuppelförmige
überkragende Uberdachungen möglich. Die querrohr können prinzipiell um ihre Drehachse
gelagert werden mit Drucklagern an ihren Stirnseiten, womit sich selbstätig nachspannbare
embranhalterungen ergeben oder sogenannte Rollmembranen zur Verwendung gelangen
können. Die Stützkonstruktionen
sind demnach baukastenförmig auf
eine Vielzahl von Dachformen und Dachmaterialien abgestimmt, wobei den Formen der
Membranen in geometrisch einfachen Flächen der Vorzug gegeben wird, um kostenmäßige
Vorteile zu gewinnen. Kleinere Spannweiten werden mit Membranen ausgerüstet, die
aus Bahnen zusammengesetzt sind bei Verwendung.von einfachen Randsäumen und Befestigungsösen.
Diese Membranen werden in die Hoch-und Tiefpunkthülsen eingehängt und durch vertikales
Verstellen derselben faltenfrei gespannt. Schwierigeren Gestaltungsansprüchen wird
die Erfindung dadurch gerecht, daß in die Membranen in bekannter Weise hochfeste,
dehnungsarme Seile eingeräumt werden, wobei allerdings die Seile nicht fest mit
dem Membranwerkstoff verbunden werden. Durch Kenntnis der mechanischen Stoffeigenschaften
und in Abhangigkeit davon werden die Ränder der Membrane so vorgeformt, daß sich
bei Befestigung der Membrane mit Beschlag und Spannglied in der Regel nur in einem
Hochpunkt bei Spannen der Tiefpunkte eine zentrierte, stabile Lage der Membrane
auf den Randseilen ergibt, was durch Versuche nachgewiesen wurde.
-
Einfache Formen, wie Dreieck- und Viereckmembranen kommen durch die
berechnete Form der Menbranränder ohne zusätzlichen Membranspanner aus. Hierbei
genügt der allseitige Zug durch die Spannseile, auch unter Verkehrslasten stabile
Formen einzunehmen. Als Membranwerkstoff sind bekannte Materialien wie Gewebe, beschichtete
Gewebe, beflockte Gewebe, Folien, Schattennetse, auch in glasfaser- oder stahlverstärkter
Form, je nach Bafordernis einsetzbar, wobei die optische Filterfunktion der Aufgabe
angepaßt ist. Doppelmembranen mit gleicher oder auch divergierender Form sind im
erfindungsgemäßen System ohne weiteres anwendbar. Bemerkt wird, da£ alle Einzelmerkmale
und alle möglichen Kombinationen erfindungswesentlich sind.
-
Bei einem solchen Baukastensystem für textile Uberdachungen für Spielplätze
und ähnliche Freiräume zeigen sich besondere Vorteile. Aus einer Menge einheitlicher
kombinierbarer, addierbarer Bauteile lassen sich unzählige attraktive Formen ohne
Einengung der gestalterischen Freiheit auswählen, wobei je nach Konstruktion und
Bespannung die Funktion Sonnenschutz, Regenschutz, allgemeiner Wetterschutz oder
opielsystem im Vordergrund stehen kann. Für Hersteller und Benutzer ergeben sich
dadurch Kostenvorteile bei leichter Einhaltung sicherheitstechnischer und statischer
Regeln.
-
Montage und Demontage sind problemlos, da Verwechslungen und Fehler
gering gehalten werden. Besonders vorteilhaft sind die einfache Fundamenterstellung
bei Vermeidung zusätzlicher Abspannungen und die allseitige Verstellbarkeit der
Spannhülsen, um glatte und dauerhafte Membranspannung zu erzielen, was wesentlich
für Wartungsaufwand und Lebensdauer der Membrane ist. Die zusätzliche Spannfunktion
an der Hochpunkthülse für Seile und Membranen erlaubt den Einsatz aller möglichen,
auch extrem dehnungsarmer Membranmaterialien. In Kombination mit den beschriebenen
Druckstäben lassen sich ebenso auch Mehrfach- bzw. pneumatische Membranen einsetzen.
Die allseitige Spannmöglichkeit erlaubt die Verwendung einfacher Membranschnitte,
und bei zu berechnender Vorspannung der Ränder eine faltenlose Zentrierung derselben.
Ein wichtiger Vorteil der Brfindung liegt jedoch in der weiten Verbreitungsmöglichkeit
in der Praxis, und der erweiterten Nutzung von Spielplätzen und ähnlichen Freiräumen.
-
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt, und werden im folgenden naher beschrieben, ohne auf diese wenigen Formen
beschränkt zu sein. Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben
Fig.
1 die perspektivische Ansicht zweier miteinander gekoppelter Elemente in einerbeispielhaften
Ausführung als Sonnenschutz, Fig. 2 einen Schnitt durch die gekoppelte Anlage mit
dem System der Hoch- und Tiefpunkte und Spannmöglichkeiten, Fig. 3 die Draufsicht
der gleichen Elemente mit Nembrane, iig. 4 den Schnitt durch einen Hochpunkt auf
Stütze montiert, Fig. 5 den Schnitt durch einen Tiefpunkt auf Stütze montiert, Fig.
6 die Verbindung von Seil, Membrane und Stütze im Hochpunkt, dem Spannpunkt, Fig.
7 eine perspektivische Darstellung der Querrohrabgänge (Querstützenabgänge), Fig.
8 die fertige Membrane in Draufsicht, Fig. 9 das Vorgehen bei der Membranverspannung,
big. 10 eine perspektivische Darstellung für eine sternförmige Uberdachung, Fig.
11 eine perspektivische Ausführung als Pavillon mit selbstätiger Nachspannung der
1membran, Fig. 12 eine perspektivische Zeichnung als Doppelmembran mit Hoch-Tief-Punkten
und allseitiger Krümmung der iKembranr
Auf dem natürlichen oder
angelegten Boden 1 sind in rasterförmigem Abstand und beliebiger geometrischer kardnung
die parallelen, vorzugsweise senkrechten Stützen aus Stahl, Aluminium oder GE'X
und Holz 2 in Fundamenthülsen statisch fest, jedoch lesbar mit deni Boden verankert.
Anstelle der Fundamenthülsen 3 können selbstverständlich auch andere Befestigungsmittel,
insbesondere Fundamentverschraubung benutzt werden.
-
Vorteilhaft sind runde Hülsen und Stützen 4, um die Drehbarkeit beizubehalten.Auf
den Stützen sind die Tiefpunkthülsen 5 mit bekannten klemmverbindungen so befestigt,
daß vertikale sowie radiale Bewegungen ur Stütze möglich werden. Gleiches gilt für
die rsschpunßlhülsen 6, nur mit dem Unterschied, daß der weg der Hochpunkthülsen
durch Spannmittel und Stützendeckel in vertikaler Richtung begrenzt ist. Jede Stütze
kann also eine Hochpunkthülse und mehrere Tiefpunkthülsen aufnehmen, die mit verschiedenen
Seilanschlüssen versehen sind. In den Hoch- und Tiefpunkthülsen sind Befestigungen
für Rundseile 7 oder direkt der Membranen 8 vorgesehen. Die Spannseile bestehen
vorzugsweise aus ummantelten Stahlseilen oder hochfesten Textilseilen je nach Einsatzzweck.
Die sich bei größeren membranflächen ergebenden, nach innen gerichteten hundspannungen
werden von Druckstäben 9 aufgenommen.
-
Diese können auch weggelassen werden bei entsprechender Dimensionierung
der parallelen Stützen 2. Der besondere Vorteil der waagerechten Druckstäbe 9 ist
die Möglichkeit, hieran Seitenteile, membranen oder Spielgeräte zu befestigen, wobei
die Druckstäbe beliebig in der Höhe und in mehrfacher Anordnung verwendet werden,
auch gebogen sein können, und damit weitere Aufgaben für das erfindungsgemäße Überdachungssystem
denkbar sind. Befestigt sind dieQuerstützen-Druckstäbe in Hülsen lo, die über die
Stützen zügig passen, und kurze, von oben geteilte Rohrstücke 51 in winkelförmiger
odar kreuzförmiger Anordnung zur vereinfachten horizontalen
Aufnahme
der Druckstützen tragen. Damit kann eine Person diese Teile montieren. Diese Hülsen
sind wiederum auf den Stützen angeklemmt, und mit den Druckstäben einfach bei Montage
vertunden-. Die universelle Spannmöglichkeit der Membrane ist vor allem in den parallelen
Lagen der Stützen zueinander begründet, und durch die lineare und translatorische
Bewegungsmöglichkeit 11 und 12 und 13 und 14 von den gewissermaßen alsSystem von
Gleitlagern und Geradfuhrungen anzusehenden Funktionselementen Fundamenthülse, Stütze,
rZochpunkt- und Tiefpunkthülse. Damit lassen sich wie leicht ersichtlich alle denkbaren
Formen und Verspannungen einbringen. Diesbedeutet aber nicht, daß das Hauptanwendungsgebiet
bei komplizierten Bedachungsgebilden zu finden ist, sondern dies sind nur aufgezeigte
Möglichkeiten. Zweckmäßig wird aus Kostengründen mit einfachen, durch Material,
Form 15 und Farbe wirkenden Membranen und Bedachungen gearbeitet, wie bei reiner
Sonnenschutzfunktion, und zur aufgelockerten Beschattung von Flächen. Die Öffnung
16 muß bei Einsatz als Wetterschutz natürlich geschlossen werden, was durch ganzflächige,
viereckige oder sonstige Membransegel mit Hochpunkt 17 und Tiefpunkten 18 geschehen
kann.
-
In 19 ist durch die Addierbarkeit angedeutet, wie vom Einzelelement
20 ausgehend größere Flächen in beliebiger Anordnung bedacht werden können, wobei
die Koppelbarkeit durch Hoch- und Tiefpunkt- und Kreuzhülsen gegeben ist.
-
Die Hochpunkthülse 6 ist im wesentlichen eine Geradführung, bestehend
aus einem Rohr 21 mit in der geschlossenen Stirnseite eingelassenem Feingewinde
und der Bewegungs- und Stellschraube 22, ebenfalls als Feingewinde und aus hochfestem
Werkstoff, um Zug- und Druckkräfte einwandfrei zu übertragen. Dazu ist diese Stellschraube
in dem Kopfdeckel der Stütze 2 durch zwei Gleitringe 23 drehbar gelagert. Diese
Gleitringe sind mit hochfesten Stiften auf der Bewegungsschraube befestigt, und
mit der Stütze vormontiert. Ist die Vorspannung in Seilen
und Membranen
über den Spannweg 26 eingebracht, wird der Hochpunkt mit den Stellschrauben 24 festigkeitsgerecht,
jedoch lösbar verbunden. In 25 werden die Seile und Spannelemente befestigt. Erfindungsgemäß
sind die Spannhülsen-Hochpunkthülsen mit bestimmten geometrischen Verhältnissen
wie 27 und 28 auszubilden, um ein bcken bei Wirken von Spannkräften zu vermeiden,
und um die Flächenpressung in den Rohren zu vermindern. In der iegel kommt die Hochpunkthülse
lotrecht zum Einsatz, was jedoch nicht ausschließt, daß bei komplizierten Gestaltungen
auch waagrechte oder andere Lagen zweckmäßig sind.
-
Die Tiefpunkthülsen 5 sind ebenfalls auf den Stützell .
-
befestigt mit dem Befestigungsmittel 20. Sie tragen C'ie Seil- und
Membranaufhängungen 29, und erlauben die allseitige Verschiebung 31 und Verdrehung
der Hülsen. Auch diese können senkrecht und in anderen Lagen eingesetzt werden.
Zu beachten sind wiederum die mechanisch-geometrischen Verhältnisse bei einer Geradführung.
Mit den Tiefpunkthülsen dieser Ausführung sind nur g eringe Spannkräfte möglich,
denkbar ist aber wiederum eine mechanische Spannvorrichtung wie bei 32 angedeutet,
analog den Hochpunkthülsen. Im allgemeinen wird diese aber nicht erforderlich sein.
-
rn der Hochpunkthülse 6 sind beile 7 und Membrane Ö wie gezeichnet
befestigt, wobei 22 die Spannschraube darstellt. Die Seile sind , wie hinlänglich
bekannt, mit Tauschen und Schäkeln 33 an der Halterung 29 zu befestigen, wobei die
Seilspannung und Membranspannung durch Verlagern von Hochpunkt- und Tiefpunkthülse
erfolgt. Zusätzlich wird jedoch bei schwieriger Membrangeometrie ein Spannteil 36
in einem auf der Membrane befestigten Beschlag 34 für Beseitigung von Dehnfalten
vorgesehen, wobei zur Entlastung der Membrane und zur zusätzlichen Kraftübertragung
ein Keder- oder undmaterial in der Ecke 35 eingearbeitet ist, um den Schlupf zu
verhindern.
-
Es bleibt zu erwähnen, daß die Seilbefestigung 33 statt
durch
Schäkel und Kauschen auch durch Gabelköpfe möglich ist. Ebenso kann der Beschlag
34 auch über die Seile hinausgehen, und in Porm eines Ober- und Unterteils klemmend
ausgebildet werden.
-
Die Membrane 8 ist in der einfachen, dreieckigen Ausführung durch
Verbinden von Bahnen und Nähten 37 entstanden. Die Nähte werden zweckmäßig nach
fertigungstechnischen Gesichtspunkten angeordnet, können jedoch auch in die Kraftrichtungen
40 gelegt werden. In 38, d.h. in den Ecken sind abgestufte Verdoppelungen vorgesehen,
die der Verstärkung und zur sicheren Befestigung von Beschlag 34 und Keder 35 in
der Hochpunkten bzw.
-
Spannpunkten dienen. Die äußere Profilierung der Membrane ergibt sich
durch Berechnung in einem Koordinatensystem XY unter Zugrundelegen der Werkstoffeigenschaften
und Kraftrichtungen, wobei sich geometrische Punkte 39 als Begrenzung der ungespannten
Membrane ergeben. Die Linie 43 ist durch die Ortsfunktion der Stützen gegeben, wobei
Verzerrungen durch Abwicklungen zu beachten sind. In gespanntem Zustand ergibt sich
sodann die gewünschte Geometrie 44. Die Säume 41/42 sind aen Seildurchmessern angepaßt,
wobei in der Regel gleiche Seildurchmesser verwendet werden. Je nach traftwirkung
und Seillänge kann es aber auch erforderlich sein, unterschiedliche Seildurchmesser
einzusetzen, um geometrisch ähnliche Dehnverhältnisse zu erhalten.
-
Das Spannen einer Membran erfolgt so, daß zuerst die Tiefpunkte in
45, einzeln oder alle, abgesenkt werden, um eine gleichmäßige Vorspannung zu erzielen,
sodann wird der Hochpuiilft mechanisch durch die beschriebene Kochpunkthülse in
46 angehoben, um die Seile definiert zu spannen, und abschließend die Membrane in
47 faltenfrei mechanisch gespannt. Mit dieser universellen Spannmöglichkeit sind
Anforderungen an die Zuschnittgenauigkeit und die Montageabweichungen in weit geringerem
Maße
als bei bisherigen Konstruktionen zu stellen, womit Kostenvorteile verbunden sind,
sowie auch textiles Bauen in Selbsthilfe möglich werden soll. Die l.eistungsfähigkeit
des Systems ist durch weitere Anwendungen in den Figuren 9 und 10 und 11 beschrieben,
wobei die sternförmige Variante direkt aus der hier beispielhaft beschriebenen Variante
ableitbar ist, und ohne die Verbindungsstreben zum Einsatz kommt. Etwas anders ist
das Beispiel des Pavillons ausgebildet. Hier werden viereckige filembranen 48 eingesetzt,
und dachförmig angeordnet, und die Stützen und Membranen wiederum über die Hochpunkthülsen
6 und Tiefpunkthülsen 5 mit den Querstreben 9 gekoppelt.
-
Hinzu kommen unterschiedlich hohe stützen 2, um den Pavillioncharakter
zu betonen. Ebenso sind auch Doppelmembranen 49 und 50 denkbar, wobei die innere-aus
netzartigem Membranwerkstoff besteht, was besonders bei Nusikpavillions oder Spielplätzen
zur kontrollierten Schallb rechnung vorteilhaft sein kann. Die Hoch- und Tiefpunkte
gelangen wieder in beschriebener Art und Weise zum Einsatz. Im Bedarfsfalle ist
es möglich, bei den erfindungsgemäßen Textilbedachungen eine oder mehrere offene
Seiten durch zusätzliche Membranen, im iiiefpunkt befestigt, abzuschließen, die
auch leicht wieder entfernt werden können.
-
Die erfindungsgemäße Überdachung kann fest und fliegend von einer
bis zwei Personen schnell montiert werden, wobei man sie an jedem beliebigen Ort
wieder aufstellen und abbauen oder fest belassen könnte, so daß es für beliebige
und unterschiedlichste Zwecke in unzähligen Varianten in Kommunen, im kommerziellen
und privaten Bereich eingesetzt werden kann.