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Beschreibung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine pneumatische
Schalung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Mit einer derartigen pneumatischen Schalung herzustellende Schalen,
bspw. aus Stahlbeton, aber auch aus Kunststoff, sind räumlich gekrümmte Flächentragwerke
mit einem besonders günstigen Tragverhalten und deshalb einem geringen Materialverbrauch.
Eine derartige Schale kann, eine entsprechende Lagerung am Rande vorausgesetzt,
Lasten quer zur Fläche, vor allem über die Normalkräfte (Membrankräfte) in ihrer
Fläche abtragen, was zu einer sehr günstigen Materialausnutzung führt, wohingegen
die ungünstige Biegebeanspruchung in den Hintergrund tritt. Die Kunst des Entwerfens
von Schalen besteht nun darin, daß ihre Form auf ihre Lagerung am Rande und ihre
Belastung so abgestimmt wird, daß die Biegung möglichst verschwindet und die Lastabtragung
möglichst ausschließlich über Membrankräfte erfolgt. Dann sind die Beanspruchungen
in der Schale selbst bei hohen Lasten sehr gering und die Schalen können relativ
dünn gemacht werden. Es kann dann aber leicht passieren, daß die Schalen aus der
Sicht ihrer primären Membrankraft-
beanspruchung so dünn sind, daß
ein neues Problem auftaucht, nämlich daß die Schalen instabil werden, d.h., daß
sie sich der Tragwirkung durch Ausweichen, bspw. durch Beulen entziehen. Sie müssen
dafür entweder verdickt oder mit Rippen ausgesteift werden, wobei diese Rippen in
der Regel zwar nicht den Materialverbrauch erhöhen, aber die Herstellung der ohnehin
schon komplizierten Form noch mehr erschweren.
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Derartige relativ kompliziert aufgebaute Schalen konnte man in der
Vergangenheit zwar bauen, jedoch wurden aufgrund höherer Lohnkosten die Ersparnisse
auf der Materialseite durch diese hohen Kosten für die Herstellung solcher gekrümmten
Schalungen mehr als aufgewogen.
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Man ist deshalb zur Fertigung von derartigen Schalen aus Stahlbeton
oder Glasfaserbeton oder Kunststoff dazu übergegangen, die eingangs erwähnten pneumatischen
Schalungen zu verwenden, wie sie bspw. aus der DE-OS 27 Ol 855 bekanntgeworden sind.
Dabei hat man sich jedoch darauf beschränkt, derartige pneumatische Schalungen für
Schalen ausschließlich in der naheliegenden Kugel-
oder Zylinerform
oder deren mehr oder weniger geringfügige Abwandlungen herzustellen. Mit anderen
Worten, diese bekannten pneumatischen Schalungen sind auf ihre Belastung nicht optimal
abgestimmt, was bedeutet, daß die Schalen selbst noch relativ dick sind und einen
erheblichen Anteil an Bewehrung aufweisen, wobei Stahlbetonschalen eine Bewehrung
in zweidimensionaler Form aufweisen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine pneumatische Schalung
der eingangs genannten At zu schaffen, bei der die pneumatische Bildbarkeit der
Formen einerseits und die das Tragverhalten der Schalen bestimmenden Eigenschaften
der Formen andererseits optimal aufeinander abgestimmt sind, d.h., bei der die bisher
nur bei Einzelanfertigungen mögliche Anpassung der Schalung an die optimale Form
der Schale nunmehr auch mit einer pneumatischen Schalung in relativ einfacher Weise
möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei eier pneumatischen Schalung der genannten Art
durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß ist es somit nunmehr auch mit Hilfe einer pneumatischen
Schalung in einfacher Weise möglich, eine Schalenform zu erzeugen, die in optimalerer
Weise als dies bisher mit den Kugelschalen und deren Variationen möglich war, an
das gewünschte Tragverhalten angepaßt werden kann. Mit Hilfe dieser pneumatischen
Schalung kann somit eine herzustellende Schale vielseitiger Nutzung angepaßt und
andererseits auch so geformt werden, daß sie trotz geringen Materialaufwandes nicht
beult. Es kann somit auch eine derart optimal angepaßte Schale hergestellt werden,
die ihre Lasten so abtragen kann, daß sie mit einem Minimum an oder im Grenzfall
sogar ohne Bewehrung auskommt. Da mit Hilfe dieser pneumatischen Schalung nicht
nur rotationsförmige Schalen herstellbar sind, sondern auch eine Vielzahl anderer
Formen, ist eine vielseitige Nutzung gegeben. Durch die Verminderung von Bewehrungsmaterial
ergibt sich eine erhöhte Wirtschaftlichkeit und durch die einfache Verbesserung
der Beulstabilität eine erhöhte Zuverlässigkeit bei der Herstellung von Schalen
mit Hilfe dieser pneumatischen Schalung.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Druckhülle oberflächenseitig mit radial
verlaufenden sickenartigen Vertiefungen versehen wird, was insbesondere in der Weise
erfolgen kann, daß auf die Oberfläche der Druckhülle radial verlaufende Seile, Bänder
oder dgl. gelegt und der Druckkraft der aufgeblasenen Hülle entgegenwirkend abgespannt
sind, wobei deren Spannkraft größer als die Druckkraft der aufgeblasenen Hülle ist.
Auf diese Weise können in der Schale mit einfachsten Mitteln Rippen erzeugt werden,
die ein Beulen der Schale unter hoher Belastung verhindern. Dadurch kann die Schalenform
so günstig gemacht werden, daß die Schale in Querrichtung zwischen den Rippen kappenartig
trägt und dort keine Bewehrung erforderlich ist, so daß sich die Bewehrung allein
auf die Rippen beschränken kann, so daß statt einer bisher zu verwendenden zweiaxial
gekrümmten Bewehrung jetzt nur noch eine lineare, also stabförmige Bewehrung erforderlich
ist.
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Für andere Belastungsarten kann es zweckmäßig sein, die Druckhülle
oberflächenseitig mit punktförmigen Erhebungen oder Vertiefungen zu versehen, wobei
vorzugsweise die Druckhülle an der Unterseite punktförmig unterstützt oder abgespannt
werden kann.
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Für weit*re variable Anpassungen an entsprechende Schalenformen bzw.
entsprechende zu erwarterlde Belastungen, kann es darüber hinaus zweckmäßig sein,
die Druckhülle aus unterschiedlich steifen Materialien zusamme;Jzusetze.n und/oder
mit unterschiedlichen Wanddicken zu verstehen.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen: Figur 1 eine
perspektivische Ansicht des Fundamentes eines unterirdischen Regenüberlaufbeckens
vor Anbringen einer pneumatischen Schalung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
vorliegender Erfindung, Figur 2 eine der Fig. 1 entsprechend perspektivische Ansicht
bei auf das Fundament aufgebrachter, aufgeblasener und mit Seilen abgespannter pneumatischer
Schalung,
Figur 3 eine den Figuren 1 und 2 entsprechende perspektivische
Darstellung nach dem Aufbringen von Beton auf die pneumatische Schalung von außen,
Figur 4 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf das mit Hilfe der erfindungsgemäßen
pneumatischen Schalung hergestellte Regenüberlaufbecken, Figur 5 einen Schnitt längs
der Linie V-V der Fig. 4 und Figur 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig.
4.
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Die in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender
Erfindung dargestellte pneumatische Schalung 11 dient vorzugsweise zur Herstellung
von Stahlbetonschalen, aber auch für Schalen aus Faserbeton oder aus Kunststoff,
wobei sie derart ausgebildet ist, daß die pneumatische Bildbarkeit der Formen einerseits
und die das Tragverhalten der Schalen bestimmenden Eigenschaften der Formen andererseits
optimal aufeinander abgestimmt sind.
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Die pneumatische Schalung 11 besteht gemäß den Figuren 2, 4 und 5
aus einer aufblasbaren Druckhülle 12, die aus luftdichtem zugfestem Material, bspw.
einem geeigneten Kunststoff besteht. Die Druckhülle 12 ist durch entsprechende Zuschnitte
gebildet, die der gewünschten Form der herzustellenden Schalen angepaßt und luftdicht
miteinander verbunden sind. Es versteht sich, daß die Druckhülle 12 auch einstückig
aus dem betreffenden Material hergestellt sein kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Druckhülle 12, wie insbesondere der Figur 5 zu entnehmen ist, durch einen
allseitig geschlossenen Körper gebildet, mit Ausnahme der Füll- und Entlüftungsöffnung
13, über die die Druckhülle 12 aufgeblasen und wieder abgelassen werden kann.
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Die Druckhülle 12 besitzt einen im wesentlichen ebenen oder leicht
gewölbten kreisförmigen Boden 16, der über einen mit einer relativ großen Krümmung
versehenen ringförmigen Rand 17 in eine haubenartig gewölbte Oberseite 18 übergeht.
Die Oberseite 18 der Druckhülle 12 ist mittels radial verlaufender Seile 19 abgespannt.
Die Seile 19 sind beim Ausführungsbeispiel über den Umfang der Oberseite 18 gleichmäßig,
d.h. unter gleichen Winkeln verteilt angeordnet und auf die Oberseite 18
lose
gelegt; sie laufen im Scheitel 21 der Druckhülle 12 bzw. deren Oberseite 18 zusammen
und sind dort miteinander fest verbunden. An ihrem anderen freien Ende sind die
Seile 19 jeweils an einem ortsfesten Punkt 22 befestigt. Die Abspannung der Seile
19 ist derart, daß sie die Oberseite 18 der aufgeblasenen Druckhülle 12 in radialer
Richtung mit einer sickenartigen Vertiefung 23 versehen. Dies rührt daher, daß die
Spannkraft der Seile 19, die der Druckkraft der aufgeblasenen Druckhülle 12 entgegenwirkt,
größer als diese Druckkraft der aufgeblasenen Hülle ist. Die Tiefe der sickenartigen
Vertiefung 23 hängt dabei von der Größe der Abspannkraft und der Länge der Seile
19 gegenüber der Druckkraft der aufgeblasenen Druckhülle 12 ab. Es versteht sich,
daß anstatt der dargestellten Seile 19 auch Bänder oder dgl. zum die vorgegebene
Form der Druckhülle 12 ändernden Abspannen verwendet werden können.
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Es sei nun die Anwendung der erfindungsgemäßen pneumatischen Schalung
11 bspw. anhand der Herstellung eines in der Zeichnung dargestellten unterirdischen
Regenüberlaufbeckens 26 gezeigt. Gemäß Fig. 1 wird in einer entsprechenden Baugrube
zunächst ein nicht
weiter zu beschreibendes Fundament 27 des Regenüberlaufbeckens
26 mittels Stahlbeton hergestellt, welches Fundament kreisförmig sein kann, hier
jedoch entsprechend den noch zu beschreibenden Abspannungen bspw. zwölfeckförmig
ist und mit einem über eine Teilwölbung 29 hochgezogenen Rand 28 versehen ist. In
das Fundament 27 bzw. deren Rand 28 werden die oben genannten Abspannpunkte 22 einbetoniert.
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Gemäß Figur 2 wird die Druckhülle 12 mit ihrem Boden 16 auf das Fundament
27 aufliegend eingesetzt und aufgeblasen.
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Die lose auf der Druckhülle 12 liegenden Abspannseile 19 werden vorzugsweise
vor dem Aufblasen mit ihren freien Enden an den Abspannpunkten 22 des Fundamentes
27 befestigt. Wie ersichtlich, ist die Teilwölbung 29 des Randes 28 des Fundamentes
27 derart, daß sie an die Wölbung des unteren Teils des Randes 17 der Druckhülle
12 angepaßt ist und bis in Höhe des äußeren Ringscheitels des Randes 17 verläuft.
In nicht dargestellter Weise kann der Rand 27 des Fundamentes 27 mit senkrecht abstehenden
Bewehrungsteiln zur festen Verbindung mit dem Deckel 31 des Regenüberlaufbeckens
26 versehen sein. Wie erwähnt, bewirken die abgespannten Seile 19
radial
verlaufende sickenartige Vertiefungen 23 in der Oberseite 18 aer Druckhülle 12.
Außerdem ist im Bereich des Scheitels 21 der Druckhülle 12, in welchem die Abspannseile
19 miteinander verbunden sind, ein zum Scheitel 21 konzentrischer Schalkranz 32
aufgesetzt.
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Auf die aufgeblasene und in ihrer Form mittels der Seile 19 derart
veränderte Druckhülle 12 wird nun zur Herstellung des Regenüberlaufbeckens 26 Beton
aufgebracht, wodurch sich ein Deckel 31 in Form einer Schale mit nach innen eingezogenen
radial verlaufenden Rippen 33 ergibt. Der schalenförmige Deckel 31 besitzt aufgrund
des Schalkranzes 32 an seiner Oberseite mittig eine ringförmige Öffnung bzw. Luke
34, deren Oberkante ebenerdig ist.
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Die Figuren 4 bis 6 zeigen das Regenüberlaufbecken 26 unmittelbar
nach der Betonierung des Schalendeckels 31, wobei die pneumatische Schalung 11 noch
aufgeblasen ist, was so lange der Fall ist, bis der Beton abgebunden hat. Wie ersichtlich,
ist die Oberseite 18 der Druckhülle 12 der pneumatischen Schalung 11 in ihrer vorgegebenen
Form mittels der Abspannseile 19 derart verändert worden,
daß die
das Tragverhalten der hergestellten Schale 31 bestimmenden Eigenschaften in optimaler
Weise gewählt sind. Mit anderen Worten, die Schale 31 ist mit nach innen weisenden,
radial verlaufenden Rippen 33 versehen worden, die es ermöglichen, daß die Lastabtragung
der Schale 31 selbst einschließlich des auf ihr lastenden Erddruckes des unterirdischen
Regenüberlaufbeckens 26 im wesentlichen ausschließlich über ihre Normal- bzw. Membrankräfte
erfolgt. Je nach Größe der Belastung und der Dicke der hergestellten Schale 31 kann
es möglich sein, ohne eine Bewehrung der Schale auszukommen. Ist eine Bewehrung
notwendig, so reicht es aufgrund der Anpassurgder pneumatischen Schalung an die
das Tragverhalten der herzustellenden Schale bestimmenden Eigenschaften aus, Bewehrungsstäbe
lediglich in radialer Richtung, also eindimensional gewölbt vorzusehen. Derartige
Bewehrungsstäbe werden über die Oberseite 18 der Druckhülle 12 vor Aufbringen des
Betons gelegt.
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Hat der Beton abgebunden und ist so das Regenüberlaufbecken 26 im
wesentlichen hergestellt, wird die Druckhülle 12 abgelassen, so daß es über einen
Einstieg durch die Öffnung 34 in das Innere des Regenüberlauf-
beckens
26 bzw. der Deckelschale 31 möglich ist, die Abspannseile 19 von ihren Abspannpunkten
22 am Fundament 27 zu trennen. Die abgelassene Druckhülle 12 kann dann durch die
öffnung 34 herausgezogen und einschließlich ihrer Abspannseile 19 wieder verwendet
werden.
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Gemäß weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen vorliegender
Erfindung kann die Form der aufgeblasenen Druckhülle 12 bzw. der pneumatischen Schalung
11 statt in der dargestellten oder zusätzlich zu der dargestellten in anderer Weise
verändert und so an die das Tragverhalten der herzustellenden Schale bestimmenden
Eigenschaften angepaßt werden. Dies ist bspw. in der Weise möglich, daß die Druckhülle
oberflächenseitig mit punktförmigen Erhebungen und/oder Vertiefungen versehen wird,
die entweder gleichmäßig über die Oberfläche der Druckhülle verteilt oder speziellen
Belastungen der herzustellenden Schale entsprechend angeordnet werden.
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Diese Vertiefungen und/oder Erhebungen werden entweder durch inneres
punktförmiges Abspannen oder durch inneres Unterstützen der Druckhülle vorgesehen.
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Außerdem ist es möglich, die Druckhülle aus unterschiedlich steifen
Materialien zusammenzusetzen und/oder mit unterschiedlichen Wanddicken zu versehen,
so daß sich mit
dem Aufblasen der Druckhüll 12 entsprechend angeordnete
und an betreffenden Stellen gezielt vorgesehene unterschiedliche Wölbungen oder
dgl. ergeben. Diese unterschiedlichen Wölbungen, Ausbeulungen, Einzüge oder dgl.
resultieren dann in entsprechenden Rippen, Wanddickenveränderungen und dgl. in der
hergestellten Schale.
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- Ende der Beschreibung -