AT509290A1

AT509290A1 - Verfahren zur herstellung einer schale aus zumindest zwei dünnwandigen, flächigen tragelementen

Info

Publication number: AT509290A1
Application number: AT20142009A
Authority: AT
Inventors: Johann Dipl Ing Dr Kollegger; Sonja Dipl Ing Dallinger; Herbert Dipl Ing Pardatscher; Anton Dipl Ing Schweighofer
Original assignee: Univ Wien Tech
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-07-15

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Schale 1 aus zumindest zwei dünnwandigen, flächigen Tragelementen 2, 3, dadurch gekennzeichnet, dass- in einem Verfahrensschritt die zumindest zwei Tragelemente 2, 3 um jeweils eine erste Achse 10, 11 kalt gebogen werden,- in einem weiteren Verfahrensschritt zumindest ein Zugglied 54 an jedem der zumindest zwei Tragelemente 2, 3 angebracht wird, wobei das Zugglied 54 sich von einem ersten Endbereich 20, 30 eines Tragelementes 2, 3 bis zu einem zweiten Endbereich 21, 31 jenes Tragelementes 2, 3 erstreckt,- in einem weiteren Verfahrensschritt der erste Endbereich 20, 30 der zumindest zwei Tragelemente 2, 3 jeweils höher als der zweite Endbereich 21, 31 der zumindest zwei Tragelemente 2, 3 positioniert wird,- die zweiten Endbereiche 21, 31 durch zumindest ein Fundament und/oder durch zumindest ein Zugband 65 und/oder durch zumindest einen Ringanker 66 gelagert werden,in einem weiteren Verfahrensschritt die zumindest zwei Tragelemente 2, 3 zumindest in Teilbereichen verbunden werden,- sodass in einem weiteren Verfahrensschritt das zumindest eine Zugglied 54 entfernt werden kann.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schale aus zumindest zwei dünnwandigen, flächigen Tragelementen.

Schalen aus den genannten Werkstoffen sind räumlich gekrümmte Flächentragwerke, die zum Beispiel als Überdachung für Ausstellungshallen oder Veranstaltungshallen verwendet werden können. Schalentragwerke zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei geeigneter Form und Lagerung Lasten überwiegend durch Membrankräfte abtragen. Dies führt zu einer äußerst günstigen Materialausnutzung und geringem Materialverbrauch. Den Ersparnissen beim Materialverbrauch stehen aber erhöhte Lohnkosten für die Herstellung räumlich gekrümmter Schalungen entgegen. Ausgeführte Schalentragwerke, wie sie beispielsweise in „Räumliche Dachtragwerke - Konstruktion und Ausführung“ von Hermann Rühle, Band 1, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin, 1969, S. 177, 248, 256 und „Heinz Isler- Schalen“ von Ekkehard Ramm und Eberhard Schunk (Hrsg.), Karl Krämer Verlag, Stuttgart, 1986, S. 51, 68, 70, 77 beschrieben sind, weisen in der Regel komplizierte, räumlich gekrümmte Schalungen aus Holz und/oder Stahl auf. Um die Kosten für den Bau räumlich gekrümmter Schalungen zu sparen, sind auch pneumatische Schalungen bekannt geworden. Schalen in Kugelform oder in Zylinderform und Schalen mit mehr oder weniger geringfügigen Abwandlungen dieser Grundformen können auf diese Weise hergestellt werden, siehe z.B. „Kuppelbau mit pneumatischer Schalung“ von Franz Derflinger, in „Beton- und Stahlbetonbau“, Jahrgang 1983, Heft 11, Seite 299 bis 302. Um die Form einer pneumatischen Schalung zu verändern, wird in der DE 35 00 153 vorgeschlagen, auf der Oberfläche der pneumatischen Schalung radial verlaufende Seile anzuordnen, die gegen die pneumatische Schalung vorgespannt sind. Mit der pneumatischen Schalung gemäß DE 35 00 153 wird die Krümmung der Schalung in der Nähe der Seile örtlich erhöht, was günstig für die Stabilität der auf dieser Schalung herzustellenden Schale ist. Aufwändig bei pneumatischen Schalungen ist die Herstellung des Pneus aus Zuschnitten. Nachteilig ist, dass das Aufbringen des Baustoffs der Schale in dünnen Schichten, z.B. durch Spritzbeton, erfolgen muss, weil die Tragfähigkeit des Pneus für gleichmäßig verteilte Lasten zwar hoch ist, örtliche Lasten aber zu großen Verschiebungen führen. Weil das -1 -

Aufbringen des Spritzbetons auf den Pneu zur Herstellung einer Betonschate oder das Aufspritzen von Wasser auf den Pneu zur Herstellung einer Eisschale ein aufwändiger Herstellungsvorgang ist, ist in der EP 1 706 553 vorgeschlagen worden, eine Platte aus gießfähigem Material wie z.B. Beton oder Wasser bzw. Eis auf einer ebenen Arbeitsfläche herzustellen und die Platte anschließend durch das Aufblasen eines Pneus und das Anspannen von Spanngliedern in eine Schale umzuformen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass ein zweites weiches Material in der Platte eingelegt sein muss, das sich während des Umformungsprozesses von der Platte zur Schale plastisch verformt, aber in der endgültigen Schale verbleibt. Nachteilig ist weiterhin, dass die Krümmung der mit diesem Verfahren herzustellenden Schale begrenzt ist.

Das hier diskutierte Verfahren stellt sich die Aufgabe ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer Schale aufzuzeigen, welches ein einfaches und schnelles Herstellen von Schalen aus Tragelementen erlaubt. Erfindungsgemäß wird diese Problemstellung dadurch gelöst, dass - in einem Verfahrensschritt die zumindest zwei Tragelemente um jeweils eine erste Achse kalt gebogen werden, - in einem weiteren Verfahrensschritt zumindest ein Zugglied an jedem der zumindest zwei Tragelemente angebracht wird, wobei das Zugglied sich von einem ersten Endbereich eines Tragelementes bis zu einem zweiten Endbereich jenes Tragelementes erstreckt, in einem weiteren Verfahrensschritt der erste Endbereich der zumindest zwei Tragelemente jeweils höher als der zweite Endbereich der zumindest zwei Tragelemente positioniert wird, die zweiten Endbereiche durch zumindest ein Fundament und/oder durch zumindest ein Zugband und/oder durch zumindest einen Ringanker gelagert werden, - 2 - > « >· • * in einem weiteren Verfahrensschritt die zumindest zwei Tragelemente zumindest in Teilbereichen kraftschlüssig verbunden werden, sodass in einem weiteren Verfahrensschritt das zumindest eine Zugglied entfernt werden kann.

Die Tragelemente werden kalt mittels einer oder mehrerer dem Fachmann bekannten Vorrichtungen gebogen. Unter „kalt biegen“ oder einer „Kaltbiegung“ wird die Verformung eines starren Werkstückes in einem nicht erweichten Zustand verstanden. Beispiele, wie das Kaltbiegen der Tragelemente als ein Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen kann, sind nachfolgend offenbart.

Die Biegung des Tragelementes kann teilweise plastische Verformungen und teilweise elastische Verformungen hervorrufen.

Durch das zumindest eine Zugglied, welches sich von einem ersten Endbereich zu einem zweiten End bereich des gebogenen Tragelementes erstreckt, wird das kalt gebogene Tragelement stabilisiert. Wegen der Dünnwandigkeit der Tragelemente ist diese Stabilisierung der kalt gebogenen Tragelemente notwendig.

Durch das Positionieren des einen Endbereiches der Tragelemente höher als der andere Endbereich des jeweiligen Tragelementes und durch das Verbinden der Tragelemente wird aus den zumindest zwei gebogenen Tragelementen ein ebenes oder räumliches Tragsystem hergestellt. Durch das erfindungsgemäße Positionieren der Tragelemente kann eine relativ große Höhe des Tragsystems bei einer geringen Biegung der Tragelemente erreicht werden.

Sind die ersten Endbereiche der Tragelemente erfindungsgemäß höher positioniert als deren zweite Endbereiche, so kann eine vom ersten Endbereich zum zweiten Endbereich eines der Tragelemente verlaufende Sehne in einem spitzen Winkel zu jener Sehne orientiert sein, welche vom ersten Endbereich zum zweiten Endbereich des einen Tragelementes verläuft. Weiters kann eine Tangente eines Punktes des ersten Endbereiches des einen Tragelementes anderes orientiert sein als eine Tangente eine Punktes des ersten Endbereiches eines weiteren Tragelementes. -3 - • · « • · • · • · * · ·

Die zumindest zwei Tragelemente werden zu einer Schale verbunden. Hierzu können die Tragelemente entlang einander berührender Kanten und/oder Teilflächen kraftschlüssig verbunden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Schale überlappen die Tragelemente nicht. Die Offenbarung der Erfindung schließt jedoch nicht aus, dass die Kanten der Tragelemente als in einander greifende Kanten ausgeführt sind.

Nach dem oder parallel zu dem Positionieren und Verbinden der Tragelemente zu einer Schale werden die zweiten Enden der Tragelemente durch einen Ringanker, durch ein Zugband oder durch ein Fundament gelagert. In Abhängigkeit von der Form der Schale können hierzu ein oder mehrere geeignete Ringanker, Zugbänder oder Fundamente Zugband vorgesehen werden.

Im Regelfall werden Ringanker bei Klostergewölben, Zuganker bei Tonnen eingesetzt. Ein Ringanker wird im Bereich der zweiten Endbereiche der Tragelemente um die Schale, welche die Form eine Klostergewölbes aufweist, gespannt. Ein Zuganker wird an der Grundfläche verlaufend von einem Tragelement zu einem gegenüber liegenden Tragelement der Schale, welche die Form einer Tonne aufweist, gespannt.

Die oben angeführten Verfahrensschritte müssen keinesfalls in der obigen Reihenfolge durchgeführt werden. Die Erfindung schließt nicht aus, dass Teile eines Verfahrensschrittes mit Teilen eines weiteren Verfahrensschrittes durchgeführt werden.

Ausformungsbeispiele einer Schale, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, sind im Folgenden angeführt.

Die zumindest zwei Tragelemente können ähnliche Eigenschaften und/oder ähnliche geometrische Formen aufweisen.

In der Regel weisen die erfindungsgemäßen aus zumindest zwei flächigen Tragelementen hergestellten Schalen zumindest eine Öffnung auf. Beispielhaft für -4- aus zwei Tragelementen bestehende Schalen sei hierbei eine tonnenähnliche Form erwähnt, welche zwei gegenüberliegende Öffnungen aufweist.

Schalen aus zumindest drei flächigen Tragelementen weisen in der Regel einen geschlossenen Grundriss auf. Beispielhaft sind hierbei halbkugelförmige Formen und Klostergewölbe erwähnt.

Die Tragelemente können Öffnungen für Türen, Fenster beinhalten.

Die zumindest zwei Tragelemente können durch zumindest einen aufblasbaren Pneu gebogen werden, wobei zumindest ein Pneu in seinem unaufgeblasenen Zustand in Teilbereichen unterhalb der zu biegenden Tragelemente positioniert wird, sodass ein Aufblasen des Pneu eine Biegung der zu biegenden Tragelemente bewirkt.

Der Pneu kann im unaufgeblasenen oder aufgeblasenen Zustand unter Teilbereichen oder unter dem gesamten Tragelement angeordnet sein.

Zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Klostergewölbes kann es vorteilhaft sein, dass die Tragelemente sternförmig um ein erstes Zentrum angeordnet sind. Es kann zur Biegung der Tragelemente ein Pneu in Teilbereichen unter den zu biegenden Tragelementen ringförmig um ein zweites Zentrum angeordnet sein. Das erste Zentrum der sternförmigen Anordnung der Tragelemente und das zweite Zentrum der ringförmigen Anordnung des Pneus sind in einer bevorzugten Durchführungsform ident.

Zur erfindungsgemäßen Herstellung einer Tonne ist ein Pneu schlaufenförmig oder zwei Pneus im wesentlichen parallel zu einander unter den Tragelementen angeordnet. Die Tragelemente sind sich von einer Linie beidseitig erstreckend, die im wesentlichen der Erstreckungslinie der herzustellenden Tonne entspricht, angeordnet.

Durch das Aufblasen und der dadurch bewirkten Volumsvergrößerung des Pneus wird das Tragelement in jenen Teilbereichen, unter welchen der Pneu angeordnet ist, gehoben. Das Tragelement wird durch die Form des Pneus und durch die auf das Tragelement wirkende Schwerkraft gebogen. - 5 -

Die Zugglieder zur Stabilisierung der gebogenen Tragelemente werden in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor dem Aufblasen des zumindest einen Pneus unter dem Pneu beziehungsweise den Pneus angeordnet, sodass die Tragelemente unmittelbar nach erfolgter Kaltbiegung stabilisiert werden können.

Das Aufblasen des zumindest einen Pneus wird in einer bevorzugten Weise durch das Einleiten eines Fluids in den Pneu bewerkstelligt. Es wird hierbei auf den dem Fachmann bekannten Stand der Technik verwiesen. Nach dem Biegen der Tragelemente wird das Volumen des zumindest einen Pneu durch Ablassen des Fluid verkleinert, sodass der Pneu entfernt werden kann.

Jener Verfahrensschritt des Biegens des Tragelementes kann so durchgeführt werden, dass zumindest eines der Tragelemente durch eine Spannvorrichtung, welche sich von dem ersten Endbereich bis zum zweiten Endbereich erstreckt, gebogen wird.

Eine solche Spannvorrichtung kann beispielsweise aus einem Zugseil und einem Spannelement bestehen. Die Spannvorrichtung ist in zumindest einem Teilbereich zum Tragelement beabstandet, so dass die zur Biegung des Tragelementes notwendigen Momente aufgebracht werden.

Die Spannvorrichtung kann als Zugglied verwendet werden.

Eine mögliche Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sein, dass das Tragelement samt der als Zugglied dienenden Spannvorrichtung angehoben und mit seinen ersten Endbereichen höher als mit seinen zweiten Endbereichen positioniert wird, anschließend mit zumindest einem weiteren Tragelement kraftschlüssig verbunden wird. Durch den kraftschlüssigen Verbund der Tragelemente wird die Schale hergestellt, wodurch in weiterer Folge die Spannvorrichtungen beziehungsweise die Zugglieder entfernt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sich dadurch auszeichnen, dass zumindest eines der Tragelemente durch eine Hebevorrichtung gebogen wird und/oder der « φ I · fe « * * # « erste Endbereich durch eine Hebevorrichtung höher als der zweite Endbereich positioniert werden.

Ein solches Hebemittel kann beispielsweise ein Kran sein, der das Tragelement in einem ersten Teilbereich anhebt, wodurch ein zweiter Teilbereich des Tragelementes aufgrund der auf das Tragelement wirkenden Schwerkraft relativ zum ersten Teilbereich gebogen wird.

Aufgrund der Dünnheit der Tragelemente kann die Verwendung von mehreren Hebevorrichtungen von Vorteil sein, sodass die Tragelemente nicht durch eine punktförmig aufgebrachte Deformation, sondern durch eine Deformation über Teilflächen gebogen werden.

Die Offenbarung der Erfindung schließt nicht aus, dass zumindest zwei der in Ansprüchen 2 bis 5 und oben beschriebenen Verfahren zum Biegen der Tragelemente kombiniert werden.

Die erfindungsgemäße Herstellung der Schale kann sich dadurch auszeichnen, dass zumindest zwei Tragelemente aus einer Platte hergestellt werden. Die Tragelemente können hierzu auf einer Platte eingemessen werden und aus der Platte geschnitten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Tragelemente in der Form aus der Platte geschnitten, welche Form sie im zu einer Schale verbundenen Zustand aufweisen. 7., 8. Die ersten Endbereiche können auf einem Traggerüst gelagert werden. Das Traggerüst kann nach dem Verbinden der zumindest zwei Tragelemente entfernt werden oder ein Teil der erfindungsgemäßen Schale sein.

Das Traggerüst kann hierzu alle dem Fachmann bekannte Ausführungsformen wie beispielsweise eine Stütze oder eine Dreibein aufweisen. Die Form des Traggerüstes kann an die Form der Schale angepasst sein.

Auf die erfindungsgemäß hergestellte Schale kann in zumindest Teilbereichen eine Deckschicht aufgebracht werden, welche Decksicht mit zumindest einem der Tragelemente schubfest verbindbar ist. - 7 -

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Es kann mittels der Deckschicht ein Verbund der Tragelemente bewerkstelligt werden.

Ein Tragelement kann so aufgebaut sein, dass zumindest eines der Tragelemente Bewehrungselemente umfasst, welche die durch die Biegung des zumindest einen Tragelementes und/oder durch die Bildung von Rissen zufolge der Biegung des Tragelementes entstehenden Zugkräfte aufnehmen.

Als Bewehrungselemente werden hier Spanndrahtlitzen, textile Bewehrung und sonstige dem Fachmann bekannte Formen einer Bewehrung erwähnt.

Ein Tragelement kann Teilbereiche mit geringerer Dicke oder Kerben aufweisen, die als Sollrissstellen aufgrund der durchzuführenden Kaltbiegung dienen.

Die im oder am Tragelement anliegend angeordnete Bewehrung hat die Aufgabe, die durch das Biegen des Tragelementes hervorgerufene Rissbildung im Tragelement zu begrenzen und die entstehenden Zugkräfte aufzunehmen. Das Bewehrungselement begrenzt dadurch die Dehnung des Tragelementes in dem durch Zugkräfte belasteten Teilbereich des Tragelementes.

Die Offenbarung der Erfindung schließt nicht aus, dass die Biegung des Tragelementes durch charakteristische Eigenschaften wie beispielsweise das Kriechen von Beton oder Eis des Materials in der Druckzone bestimmt wird.

Eine Tragelemente umfassende Schale kann so aufgebaut sein, dass ein Tragelement und ein weiteres Tragelement über Teilbereiche der jeweiligen ersten Endbereiche als Teilbereiche verbunden sind.

Eine mögliche Form der Verbindung der Tragelemente schließt ein, dass die Tragelemente direkt oder durch ein Verbindungselement verbunden sind.

Ein Tragelement kann in seinem gebogenen Zustand über zumindest eine seiner Seitenkanten mit zumindest einer der Seitenkanten eines weiteren, in seinem gebogenen Zustand befindlichen Tragelementes verbunden sein. - 8 -

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Die erfindungsgemäße Herstellung einer Schale schließt mit ein, dass die Tragelemente entlang der sich berührenden Seitenkanten kraftschlüssig, insbesondere zur Übertragung von Schubkräften verbunden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform überlappen die Tragelemente nicht. Die Seitenkanten der Tragelemente können so ausgebildet sein, dass die ineinander greifen.

Die Schale kann die Form eines Klostergewölbes aufweisen, wobei die Aufstandslinie der Schale aus einer polygonalen Linie gebildet ist.

Die Schale besteht aus zumindest drei Tragelementen.

Die Schale kann die Form eines Zylinders aufweisen, wobei die Aufstandslinien der Schale aus zwei Linien gebildet ist.

In Abhängigkeit der Form der Aufstandslinie besteht die Schale aus zwei oder mehreren Tragelementen.

Die Tragelemente und/oder die Deckschicht können aus Beton oder Eis hergestellt sein

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele eingehend erläutert.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht der Anordnung der Tragelemente vor der Durchführung eines der Verfahrensschritte zur Herstellung einer Schale mit der Form eines Klostergewölbes.

Figur 2 zeigt ein Schnittbild entlang einer in Figur 1 gezeigten Achse l-l durch die Tragelemente vor dem Kaltbiegen der Tragelemente.

Figur 3 zeigt ein Schnittbild entlang der in Figur 1 gezeigten Achse l-l durch die Tragelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des Kaltbiegens mit Hilfe eines Pneu. -9- e »

Figur 4 zeigt ein Schnittbild entlang der in Figur 1 gezeigten Achse l-l durch die Tragelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des Anbringens von Zuggliedern an den Tragelementen.

Figur 5 zeigt ein Detailbild eines Tragelementes.

Figur 6 zeigt ein Schnittbild entlang der in Figur 1 gezeigten Achse l-l durch die Tragelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des Entfernen des Pneu.

Figur 7 zeigt ein Schnittbild entlang der in Figur 1 gezeigten Achse l-l durch die Tragelemente während des erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes des Anhebens der Tragelemente mit Hilfe einer Hebevorrichtung.

Figur 8 zeigt ein Schnittbild eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Klostergewölbes.

Figur 9 zeigt eine Draufsicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Klostergewölbes.

Figur 10 zeigt eine axiommetrische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Klostergewölbes.

Figur 11 zeigt eine Draufsicht der Anordnung der Tragelemente vor der Durchführung eines der Verfahrensschritte zur Herstellung einer Schale mit der Form einer Tonne.

Figur 12 zeigt ein Schnittbild entlang einer in Figur 11 gezeigten Schnittlinie l-l durch die Tragelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des Positionierens der Tragelemente auf einem Traggerüst.

Figur 13 zeigt ein Schnittbild entlang der in Figur 11 gezeigten Schnittlinie l-l durch die Tragelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des Aufbringens einer Decksicht auf die Tragelemente des Spannens eines Zugbandes. - 10- « ·

Figur 14 zeigt eine axiommetrische Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schale mit der Form einer Tonne.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht einer Anordnung der ungebogenen flächig ausgeformten Trageelemente 2, 3. Ein Tragelement 2 ist jeweils benachbart zu zwei weiteren Tragelementen 3 angeordnet. Die flächigen Tragelemente 2, 3 sind an den Kanten 100, 101, 110, 111 so ausgeformt, dass nach Biegung der Tragelemente 2, 3 und Verbinden der Tragelemente 2, 3 zu einer Schale 1 die Tragelemente 2, 3 nicht einander überlappend kontaktieren. Eine Draufsicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schale 1 ist in Figur 9 dargestellt.

Die Tragelemente 2, 3 können aus einer Platte geschnitten werden. In der in Figur 1 gezeigten Ausgangsanordnung zur Herstellung einer Schale 1 mit der Form eines Klostergewölbes sind die Tragelemente 2, 3 vorzugsweise sternförmig angeordnet.

Figur 2 zeigt ein Schnittbild durch zwei Tragelemente 2, 3 entlang der Achse l-l, welche in Figur 1 abgebildet ist. Figur 2 betrifft eine vorteilhafte Anordnung der Tragelemente 2,3 vor der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes zur Herstellung einer Schale mit der Form eines Klostergewölbes oder einer Tonne. Die Tragelemente 2, 3 sind auf einer Grundfläche 202 aufgelegt, wobei unter den Tragelementen 2, 3 sich jeweils ein Pneu 51 im unaufgeblasenen Zustand befindet. Vorzugsweise bilden die Pneus 51 und die Grundfläche 202 eine Ebene, sodass die Tragelemente 2, 3 beim Auflegen auf die Pneu 51 nicht gekrümmt werden.

Die Tragelemente 2, 3 sind so angeordnet, dass die ersten Endbereiche 20, 30 benachbart zueinander angeordnet sind.

Figur 3 zeigt ein Schnittbild der Tragelemente 2, 3 entlang der Achse l-l, nachdem in einem Verfahrensschritt die Tragelemente 2, 3 um jeweils eine erste Achse 10, 11 gebogen wurden. Die Tragelemente 2, 3 wurden in ersten Teilbereichen durch die jeweiligen Pneus 51 angehoben, sodass die Tragelemente 2, 3 durch das Anheben -11 -

und die auf die jeweiligen Tragelemente 2, 3 wirkende Schwerkraft um erste Achsen 10, 11 gebogen wurden. Die Biegung der Tragelemente 2, 3 ist in den ersten Teilbereichen 204 im wesentlichen durch die Form der aufgeblasenen Pneus 51, in den zweiten Teilbereichen 205 durch die auf die Flächenkräfte 206 wirkende Schwerkraft beeinflussbar.

Ein Anheben der Tragelemente 2,3 wurde durch eine Volumsvergrößerung der Pneus 51 bewirkt, wobei in die Pneus 51 ein Fluid eingebracht wurde.

Figur 4 zeigt ein weiteres Schnittbild der Tragelemente 2, 3 entlang der Achse l-l, nachdem in einem weiteren Verfahrensschritt ein Zugglied 54 an jedem der Tragelemente 2, 3 angebracht wurde. Die Pneus 51 befinden sich im aufgeblasenen Zustand. Die Tragelemente 2, 3 weisen die durch Biegung zu erreichende Form auf. Während die Pneus 51 im aufgeblasenen Zustand die Tragelemente 2, 3 halten, werden die Zugglieder 54 gespannt, um die gebogenen Tragelemente 2, 3 zu stabilisieren.

Die Zugglieder 54 können auch als Spannvorrichtungen 53 dienen, durch welche die Tragelemente 2, 3 noch weiter gebogen werden können.

Die Zugglieder 54 beziehungsweise die Spannvorrichtungen 53 erstrecken sich von einem ersten Endbereich 20, 30 zum jeweiligen zweiten Endbereich 21, 31.

Figur 5 zeigt eine Detailansicht eines gebogenen Tragelementes 2, wobei die ungefähre Stelle der Detailansicht in Figur 4 durch den mit A gekennzeichneten Kreis angegeben ist. In Folge der Biegung des Tragelementes 2 können im durch Zug belasteten Bereiche 70 des Tragelementes 2 Risse 80 entstehen. Mittels in den durch Zug belasteten Bereich 70 eingelegter Bewehrungselemente 22 kann die Ausbildung der Risse 80, in weiterer Folge die Dehnung des durch Zug belasteten Bereiches 70 begrenzt werden.

Figur 6 zeigt ein weiteres Schnittbild der Tragelemente 2, 3 entlang einer Achse l-l, nachdem die Pneus 51 entfernt wurden. Zum Entfernen der Pneus 51 wurden durch das Ablassen des in die Pneus 51 eingebrachte Fluids die Volumen der Pneus 51 - 12 - • · · *

verringert. Die Tragelemente 2, 3 sind durch die Zugglieder 54 beziehungsweise durch die Spannvorrichtung 53 stabilisiert.

Die Tragelemente 2, 3 können durch die Spannvorrichtung 53 weiter kalt gebogen werden.

Figur 7 zeigt ein Schnittbild der Tragelemente 2, 3 in einem dem in Figur 6 dargestellten nachfolgenden Verfahrensschritt. Die Tragelemente 2, 3 welche durch die Zugglieder 54 beziehungsweise durch die Spannvorrichtungen 53 stabilisiert sind, werden im Bereich der jeweiligen ersten Endbereiche 20, 30 angehoben, wodurch die ersten Endbereich 20, 30 höher als die zweiten Endbereiche 21, 31 positioniert werden. Eine Hebevorrichtung 52 ist dazu im Bereich der jeweils ersten Endbereiche 20, 30 angebracht.

Figur 8 zeigt ein Schnittbild der Tragelemente 2, 3 einer Schale 1 mit der Form eines Klostergewölbes, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die Spannvorrichtungen 53 beziehungsweise die Zugglieder 54, durch welche die Biegung der Tragelemente 2, 3 bewerkstelligt wurde beziehungsweise die gebogenen Tragelemente 2, 3 in ihrer Form stabilisiert wurden, wurden entfernt. Die Tragelemente 2,3 sind im Bereich der ersten Endbereiche 20, 30 und/oder über die Seitenkanten 100, 101, 110, 111 kraftschlüssig verbunden, weiters im Bereich der jeweils zweiten Endbereiche 21, 31 durch die als Auflager 60, 61 dienende Grundfläche 202 gelagert. In der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform ist ein Ringanker 66 vorzugsweise um die gesamte Schale 1 im Bereich der zweiten Endbereiche 21, 31 geführt.

Die erste Endbereiche 20, 30 sind so höher als die zweiten Endbereiche 21, 31 positioniert, sodass eine Tangente 35, welche an das eine Tragelement 2 in einen Punkt im ersten Endbereiche 20 gelegt wird, nicht horizontal verläuft. Eine zweite Tangente 36, welche durch einen Punkt im ersten Endbereich 30 gelegt wird, weist ähnliche Eigenschaften auf.

Figur 9 zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schale 1 mit der Form eines -13 - 9 * I * * #

Klostergewölbes, welche ein flächig ausgeformtes Tragelement 2 sowie dazu benachbarte Tragelemente 3 aufweist. Die Schale 1 weist eine geschlossene Grundrissform auf. Die Aufstandslinie 6 der Schale 1 weist die Form eines Polygons auf.

Die Tragelemente 2, 3 sind um eine jeweilige erste Achse 10, 11 gebogen.

Die Tragelemente 2, 3 sind einerseits durch die Auflager 60, 61, 62, andererseits über den Verbund der Seitenkanten 100, 101, 110, 111 (siehe Figur 1) und/oder der jeweiligen ersten Endbereiche 20, 30 verbunden. Die Auflager 60, 61, 62 können in Form eines umlaufenden Fundamentes aus gebildet sein.

Die Tragelemente 2, 3 sind kraftschlüssig an den Seitenkanten 100, 101, 110, 111 verbunden.

Um die Schale 1 ist ein Ringanker 66 im Bereich des zweiten Endbereiches 21, 31 gespannt.

Figur 10 zeigte eine dreidimensionale Ansicht der nach den oben beschriebenen Verfahrensschritten hergestellten Schale mit der Form eines Klostergewölbes.

Figur 11 bis Figur 13 zeigen Verfahrenschritte zur Herstellung einer Schale mit der Form einer Tonne. Die Tragelemente der Schale 1 mit der Form einer Tonne werden zuvor wie in Figur 2 bis Figur 7 dargestellt gebogen und in den ersten Endbereichen 20, 30 angehoben.

Figur 11 zeigt eine Draufsicht der Anordnung der unverformten Tragelemente 2, 3 zur erfindungsgemäßen Herstellung einer Schale 1 in Form einer Tonne. Die Tragelemente 2, 3 werden aus einer Platte herausgeschnitten und in einer dem Grundriss der herzustellenden Schale 1 mit der Form einer Tonne ähnlichen Anordnung positioniert.

Die ersten Endbereiche 20, 30 der Tragelemente 2, 3 sind benachbart zueinander angeordnet. -14-

Figur 12 zeigt ein Schnittbild der Tragelemente 2, 3 entlang der Achse l-l, nachdem die Tragelemente 2, 3 mit dem ersten Endbereich auf einem Traggerüst 67 positioniert wurden. Die Achse l-l ist in Figur 11 dargestellt.

Die Tragelemente 2, 3 sind in ihrer Form durch die Zugglieder 54 beziehungsweise durch die Spannvorrichtungen 53 gehalten. Die Tragelemente 2, 3 sind an der ersten Endbereichen 20, 30 auf einem Traggerüst 67 gelagert. Nachdem die gegenüberliegenden Tragelemente 2, 3 auf dem Traggerüst 67 gelagert sind, werden die Tragelemente 2, 3 durch ein Verbindungselement 203 verbunden.

Figur 13 zeigt ein Schnittbild der Tragelemente 2, 3 entlang der in Figur 11 gezeigten Achse l-l, nachdem eine Deckschicht 5 auf die Tragelemente aufgebracht wurde. Durch die Deckschicht 5 werden die durch die Biegung der Flächenelemente 2, 3 entstandenen Risse 80 verschlossen.

Die Zugglieder 54 beziehungsweise die Spann Vorrichtungen 53 wurden entfernt, nachdem zur Unterbindung einer horizontalen Bewegung der zweiten Endbereiche 21, 31 ein am Boden verlaufendes Zugband 65 gespannt wurde.

Figur 13 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schale 1 mit der Form einer Tonne.

Die Tragelemente 2, 3 sind durch die Deckschicht 5 miteinander verbunden.

Es sei keinesfalls im Rahmen dieser Erfindung ausgeschlossen, dass die in Figur 12 und Figur 13 dargestellten Verfahrensschritte auch Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Schale mit der Form eines Klostergewölbes sein können. -15 -

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung einer Schale (1) aus zumindest zwei dünnwandigen, flächigen Tragelementen (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt die zumindest zwei Tragelemente (2, 3) um jeweils eine erste Achse (10, 11) kalt gebogen werden, in einem weiteren Verfahrensschritt zumindest ein Zugglied (54) an jedem der zumindest zwei Tragelemente (2, 3) angebracht wird, wobei das Zugglied (54) sich von einem ersten Endbereich (20, 30) eines Tragelementes (2, 3) bis zu einem zweiten Endbereich (21, 31) jenes Tragelementes (2, 3) erstreckt, in einem weiteren Verfahrensschritt der erste Endbereich (20, 30) der zumindest zwei Tragelemente (2, 3) jeweils höher als der zweite Endbereich (21, 31) der zumindest zwei Tragelemente (2, 3) positioniert wird, die zweiten Endbereiche (21, 31) durch zumindest ein Fundament und/oder durch zumindest ein Zugband (65) und/oder durch zumindest einen Ringanker (66) gelagert werden, - in einem weiteren Verfahrensschritt die zumindest zwei Tragelemente (2, 3) zumindest in Teilbereichen verbunden werden, sodass in einem weiteren Verfahrensschritt das zumindest eine Zugglied (54) entfernt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Tragelemente (2, 3) durch zumindest einen aufblasbaren Pneu (51) gebogen werden, wobei zumindest ein Pneu (51) in seinem unaufgeblasenen Zustand in Teilbereichen (204) unterhalb der zu biegenden Tragelemente (2, 3) positioniert wird, sodass ein Aufblasen des Pneus (51) eine Biegung der zu biegenden Tragelemente (2, 3) in zumindest den Teilbereichen (204) bewirkt. -17-
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Tragelemente (2, 3) durch eine Spannvorrichtung (53) gebogen wird, welche sich vom jeweiligen ersten Endbereich (20, 30) bis zum jeweiligen zweiten Endbereich (21, 31) erstreckt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spann Vorrichtung (53) als Zugglied verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eines der Tragelemente (2, 3) durch eine Hebevorrichtung (52) gebogen wird und/oder der erste Endbereiche (20, 30) durch eine Hebevorrichtung (52) höher als der zweite Endbereich (21, 31) positioniert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (2, 3) auf einer Platte eingemessen werden und aus der Platte geschnitten werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Endbereichen (21, 31) auf einem Traggerüst (67) gelagert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Traggerüst (67) nach dem Verbinden der zumindest zwei Tragelemente (2, 3) entfernt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schale (1) in zumindest Teilbereichen eine Deckschicht (5) aufgebracht wird, welche Decksicht mit zumindest einem der Tragelemente (2, 3) schubfest verbindbar ist.
10. Schale (1), welche nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren Ansprüchen 1-9 hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Tragelemente (2, 3) Bewehrungselemente (32, 42) umfasst, welche die durch die Biegung des zumindest einen Tragelementes (2, 3) und/oder durch die Bildung von Rissen zufolge der Biegung des Tragelementes (2, 3) entstehenden Zugkräfte aufnehmen. -18 -
11. Schale (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tragelement (2) und ein weiteres Tragelement (3) über Teilbereiche der jeweiligen ersten Endbereiche (20, 30) als Teilbereiche verbunden sind.
12. Schale (1) nach einem der Ansprüche 10-11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tragelement (2) in seinem gebogenen Zustand über zumindest eine seiner Seitenkanten (100, 101) mit zumindest einer der Seitenkanten (110, 121) eines weiteren, in seinem gebogenen Zustand befindlichen Tragelement (3) verbunden ist.
13. Schale (1) nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (1) die Form eines Klostergewölbes aufweist, wobei die Aufstandslinie (6) der Schale (1) aus einer polygonalen Linie gebildet ist.
14. Schale (1) nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (1) die Form eines Zylinders aufweist, wobei die Aufstandslinien (6) der Schale (1) aus zwei Linien gebildet ist.
15. Schale (1) nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragelemente (2, 3) und/oder die Deckschicht (5) aus Beton oder Eis hergestellt ist. Wien, am 18, Dezember 2009 Technische Universität Wien durch:

Häupl & Ellmeyer KG - 19-