Halbkugelförmige Gebäude und kuppelförmige Bauwerke, auch als Hügelhäuser bzw. Erdhügelhäuser bezeichnet, bieten einerseits vielfältige Vorteile, beispielsweise wegen ihrer hohen Belastungsfähigkeit bei geringem Materialaufwand. Andererseits haben sie jedoch den Nachteil, dass sie relativ aufwändig zu errichten sind. Da eine herkömmliche Verschalung wegen der Halbkugelform sehr kosten- und zeitaufwändig ist, werden Erdhügelhäuser häufig ohne Verschalung gebaut. Es wird lediglich die Eisenarmierung aufgestellt und mit Beton umspritzt. Diese Methode bringt jedoch viele Nachteile mit sich. So muss die Eisenarmierung relativ dicht und damit materialaufwändig gestaltet sein, damit der Beton daran haftet und nicht durch die Eisenarmierung hindurchläuft.
Weiterhin sind die erzeugten Betonoberflächen sehr unregelmässig, was insbesondere auf der Innenseite von Nachteil ist, da die Wandung vor dem Anstrich im Allgemeinen noch verputzt werden muss, um eine glatte Oberfläche zu erzielen.
In der Patentliteratur existieren vielfältige Ansätze, die Errichtung eines halbkugelförmigen Gebäudes zu vereinfachen. So ist beispielsweise aus den Schriften CH 626 132 und US 4 155 967 eine aufblasbare Membran in Art eines Ballons bekannt, auf dessen Aussen- bzw. Innenseite Beton aufgespritzt wird und die eine gesonderte Schalung unnötig erscheinen lässt. Nachteil dieser Methode ist jedoch, dass sich Probleme bei der Errichtung von grossen kuppelförmigen Gebäuden ergeben und ausserdem das Verfahren insofern recht aufwändig ist, als die Membran gegenüber dem Erdreich so gut abgedichtet werden muss, dass sich nach Einblasen von Luft auch die Ballonform bilden kann.
Bereits kleinere Undichtigkeiten führen dazu, dass die Membran nicht vollständig aufblasbar ist bzw. während des Aushärtens des Betons in sich zusammensinkt, was zumindest aufwändige Nachbesserungsarbeiten nach sich zieht.
Aus der DE 3 246 364 ist ein vorgefertigtes Erdhügelhaus bekannt, bei welchem vorgefertigte, parabel- bzw. ellipsenförmige Stahlbetonteile auf einer Bodenplatte aneinander gereiht und aufgestellt werden. Nachteilig erscheinen hierbei insbesondere die Transport- und Aufstellungskosten. Die Stahlbetonteile müssen vom Werk auf grossen Lkw zur Baustelle gebracht werden und dort mithilfe von Kränen aufgestellt werden. Dies erhöht die Baukosten beträchtlich. In der GB 2 028 395 ist zudem ein Iglu aus geschäumtem Plastikmaterial, beispielsweise Polystyrol oder Polyurethan, welches mit einem Stahlgewebe ausgesteift ist, beschrieben. Das Iglu wird aus vorzugsweise acht keilförmigen Elementen erstellt, welche über eine Nut- und Federverbindung aneinander gereiht werden und anschliessend mittels eines entsprechenden Mörtels versiegelt werden.
Das Iglu kann auf der Aussenseite ein Netz aufweisen, auf das Putz aufgetragen werden kann. Auf Grund der Verwendung des Plastikmaterials ist das beschriebene Iglu relativ leicht, was jedoch in Bezug auf die Stabilität wiederum einen gewissen Nachteil mit sich bringt. Ausserdem ist die Verbindung der keilförmigen Elemente durch Nut und Feder wenig stabil, sodass entlang der Verbindungen Risse auftreten können. Sowohl die DE 3 246 364 als auch die GB 2 028 395 beschreiben jeweils kuppelförmige Gebäude, welche aus vorgefertigten Elementen zusammengesetzt werden. Es handelt sich jedoch in keinem Fall um eine Schalung, welche nach dem Errichten des Bauwerkes wieder entfernt werden kann.
Eine Schalung bringt jedoch gegenüber vorgefertigten Bauelementen vielfältige Vorteile. So verbleibt eine gewisse Flexibilität beim Errichten des Bauwerkes, da mithilfe einer Schalung vielfältige Bauvariationen verwirklicht werden können, was bei vorgefertigten Elementen nicht möglich ist. Auch ist der Aufbau der Wandung variabler, da beispielsweise bei Verwendung einer Schalung ausschliesslich Beton verwendet werden kann oder aber eine Isolierschicht mit aufgetragen werden kann oder aber Versorgungsleitungen direkt an Ort und Stelle bereits mit eingebracht werden können. Dies alles ist bei Verwendung einer Schalung ohne zusätzliche Belastung und ohne zusätzlichen Aufwand möglich, wohingegen bei der Herstellung von Fertigteilen eine industrielle Fertigung gewünscht wird, was die Verwirklichung von individuellen Wünschen stark verteuert.
Wie oben ausgeführt, sind die bekann ten Schalungssysteme zum Bau eines Halbkugelhauses wenig geeignet. Für jedes einzelne halbkugelförmige Gebäude wird vielmehr eine individuelle Schalung erstellt, welche nach der Errichtung des Gebäudes zerstört wird.
Aus der DE 4 440 959 ist weiterhin eine Verschalung aus Aluminium bekannt, welche wiederverwendbar ist. Hierfür werden Verschalungsteilstücke in der Kreisradius-Halbkugelform ausgeschnitten und mit starken Schrauben zusammengehalten. Aus dieser Offenlegungsschrift lassen sich jedoch darüber hinaus keine weiteren Details entnehmen.
Es besteht daher immer noch das Problem, zum Bau eines halbkugelförmigen Gebäudes eine Schalung zur Verfügung zu stellen, welche einfach und mit wenig Aufwand aufgestellt werden kann und die wiederverwendbar ist. Ausserdem soll ein Verfahren zur Schalung beim Bau eines Halbkugelhauses angegeben werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schalungs-element nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche.
Das erfindungsgemässe Schalungselement, das zum Bau eines halbkugelförmigen Gebäudes vorgesehen ist, weist entlang seines Umfangs zumindest an den Seitenkanten auskragende Stege auf, die zum späteren Gebäudeinneren hin überstehen. Mithilfe dieser auskragenden Stege, die auch bereichsweise unterbrochen sein können, sind die einzelnen Schalungselemente schnell, einfach und stabil zur Gesamtschalung verbindbar. Hierfür werden zumindest zwei Schalungselemente so aufgestellt, dass von jedem Element eine Seite mit einer benachbarten Seite des anderen Elementes in Berührung tritt. Die beiden Schalungselemente werden dabei so in Kontakt gebracht, dass diese an den zum Gebäudeinneren hin auskragenden Stegen miteinander verbindbar sind.
Hierfür sind vorzugsweise Schnellverschlüsse vorgesehen, beispielsweise in Form von Klammern oder Steckbolzen, um eine rasche Aufstellung der Schalung zu ermöglichen.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Auskragungen in Relation zum Hauptkörper des Schalungselementes etwas von der Lotrechten abweichen, beispielsweise um 1-10 DEG . Dadurch ist eine noch bessere Passung der Schalungselemente erzielbar. Die erfindungsgemässen Schalungselemente weisen vorzugsweise eine Keilform auf, wobei sich die Schalungselemente vom Boden zur Spitze der späteren Halbkugel zunehmend verjüngen bzw. konisch verlaufen. Weiterhin ist vorgesehen, dass die einzelnen Schalungselemente nicht plan sind, sondern gewölbt sind, um eine gleichmässige Kuppelform zu erzielen. Um Fenster, Türen und sonstige Öffnungen in das Gebäude zu integrieren, sind Schalungselemente vorgesehen, welche in der Form von den eben beschriebenen keilförmigen Grundschalungselementen abweichen.
Die Fläche dieser Sonderschalungselemente nimmt zu ihrer Oberseite hin zu, um aus dem halbkugelförmigen Gebäude herausstehende Fenster und Türen, sozusagen in Gaubenform, zu ermöglichen.
Als Material für die erfindungsgemässen Schalungselemente ist vorzugsweise Glasfaser-Kunststoff vorgesehen, wodurch eine besondere Leichtigkeit und einfache Handhabung erzielt wird. Ferner ist vorgesehen, dass die seitlichen Stege aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, bestehen, um eine genügend hohe Festigkeit zu erzielen. Weiterhin ist vorgesehen, dass nicht nur die auskragenden Stege, sondern das gesamte Schalungselement aus Aluminium bestehen kann. Dadurch wird die Herstellung der Schalungselemente besonders günstig, da die Stege an den Schalungskörper durch Abkanten oder Umbiegen angeformt werden können. Ausserdem ist vorgesehen, dass auf dem erfindungsgemässen Schalungselement Isoliermaterial lösbar anbringbar ist, beispielsweise durch Verklebungen.
Auf diese Art und Weise kann unmittelbar auf das Schalungselement Isoliermaterial aufgebracht werden, ehe Beton aufgespritzt wird, und so eine Wärme- und/oder Schalldämmung des Gebäudes bereits bei der Erstellung des Rohbaus vorgenommen werden.
Hauptvorteil des erfindungsgemässen Schalungs-elementes ist seine Wiederverwendbarkeit. Nach dem Aushärten des aufgespritzten oder ggf. auch von Hand aufgebrachten Betons können die Schalungselemente abgenommen, gereinigt und wieder verwendet werden. Durch die zum Gebäudeinneren vorstehenden Stege ist die beschriebene Schalung sehr leicht, schnell und doch stabil aufstellbar; es werden in der Regel hierfür keine Werkzeuge benötigt. Auch bedarf es auf Grund des geringen Gewichtes keinerlei Stützen; prinzipiell können zwei Arbeiter die Schalung für ein komplettes Erdhügelhaus ohne grosse Mühe aufstellen, da die zum Inneren des Gebäudes überstehenden Stege zur Verbindung der Schalungselemente gut zugänglich sind.
Dies ist besonders vorteilhaft, da auf Grund der guten Passgenauigkeit der erfindungsgemässen Schalungselemente die durch den Beton abgebildete Oberfläche im Gebäudeinneren ebenfalls sehr glatt ist, sodass das Aufbringen eines Putzes entfallen kann und die Wände lediglich gestrichen werden müssen. Dadurch entfällt ein kompletter Arbeitsschritt bei der Herstellung eines Erdhügelhauses. Das Entfallen dieses Arbeitsschrittes ist äusserst vorteilhaft, da das Aufbringen von Putz an gerundeten Wänden sehr zeit- und arbeitsaufwändig und damit sehr kostspielig ist. Die Herstellungskosten für ein Erdhügelhaus oder ähnliche halbkugelförmige Gebäude werden dadurch drastisch reduziert.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Bau eines halbkugelförmigen Gebäudes sieht vor, dass die beschriebenen Schalungselemente aneinander aufgereiht werden, vorzugsweise auf einer Bodenplatte. Das Aufstellen der Schalungselemente geschieht dadurch, dass die Schalungselemente miteinander in Kontakt gebracht werden und entlang der die Kontaktflächen bildenden auskragenden Stege an den Seitenkanten miteinander verbunden werden, nämlich über Schnellverschlüsse. Als Schalungselemente werden hauptsächlich keilförmige Grundelemente verwendet. An Stellen, an denen Tür- bzw. Fensteröffnungen vorgesehen sind, werden entsprechende Schalungssonderelemente in Gaubenform verwendet.
Nach Abschluss der Schalungsarbeiten werden die gewünschten Materialien aufgebracht, insbesondere zuerst eine Eisenarmierung, um die Stabilität des fertigen Gebäudes zu erhöhen. Im Anschluss daran wird Beton aufgespritzt, wobei nach Wunsch die Auftragung des Betons lagenweise erfolgen kann. Eine Aussteifung des Gebäudes kann auch durch die Verwendung faserarmierten Betons erfolgen, wodurch die Eisenarmierung eingespart werden kann. An Stelle von Beton kann auch eine aushärt bare Kunststoffmasse aufgebracht werden, beispielsweise ein schäumbarer Kunststoff wie Polystyrol oder Polyurethan. Weiterhin ist vorgesehen, dass unmittelbar auf die Schalung Isoliermaterial aufbringbar ist, beispielsweise mittels Klebestreifen. Auf das Isoliermaterial wird dann Beton aufgebracht, wie eben beschrieben. Auch hier kann eine Eisenarmierung vorgesehen sein.
Die Schalungselemente können vor dem Aufbringen von Beton mit Schalungsöl eingesprüht oder bestrichen werden, um das spätere Ablösen der Schalung vom ausgehärteten Beton zu erleichtern. Nach dem Aushärten des Betons oder jeglichen anderen verwendeten Materials wird die Schalung entfernt, indem die Schnellverschlüsse von der Innenseite her gelöst werden und die Schalung abgenommen wird. Auch das Ausschalen des fertigen Gebäudes erfolgt auf einfache und kräfteschonende Art und Weise, indem die Elemente nach und nach abgenommen werden können. Da keinerlei Stützen und Verstrebungen zum Bau des halbkugelförmigen Gebäudes benötigt werden, geht der Ausschalungsvorgang sehr schnell vonstatten.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein erfindungsgemässes Schalungselement in Draufsicht; Fig. 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemässen Schalungselementes gemäss Pfeil II in Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III in Fig. 2; Fig. 4 einen Querschnitt durch die Verbindung zweier benachbarter Schalungselemente; Fig. 5 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verbindung zweier benachbarter Schalungselemente; Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schalungselementes in Draufsicht und Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel des Aufbaus der Wandung eines Erdhügelhauses im Schnitt.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemässes Schalungs-element 1 dargestellt. Das Schalungselement 1 weist eine Keilform auf, welche sich von der Bodenseite 3 des Schalungselementes 1 hin zur Stirnseite 2 verjüngt. Beim Aufstellen des erfindungsgemässen Schalungselementes 1 weist die Stirnseite 2 zur Spitze der Halbkugel hin, und die Bodenseite 3 liegt auf einer Bodenplatte auf. Weiterhin weist das erfindungsgemässe Schalungselement 1 zwei Seitenkanten 4 und 5 auf. Beim Aufstellen von mehreren Schalungselementen 1 treffen benachbarte Schalungselemente mit ihren Seitenkanten 4 und 5 aufeinander. Dabei ist vorgesehen, dass das erfindungsgemässe Schalungselement 1 zumindest entlang dieser Seitenkanten 4 und 5 zumindest abschnittweise Stege 10 (vgl. Fig. 2 bis 5) aufweist, welche der Verbindung der einzelnen Schalungselemente 1 miteinander dienen.
Um eine gleichmässige Abrundung des Gebäudes zu erzielen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schalungselemente 1 gewölbt ausgebildet sind, angedeutet durch eine Abkantlinie 6. Zur Herstellung eines halbkugelförmigen Gebäudes werden mehrere solcher Schalungselemente 1 benötigt. Aus diesem Grund ist vorgesehen, dass die Schalungselemente 1 je einem Winkel alpha des Kreises der Bodenfläche entsprechen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein halbkugelförmiges Gebäude mithilfe von zwanzig der erfindungsgemässen Schalungselemente 1 einschalbar sind, sodass als Winkel alpha vorzugsweise 18 DEG vorgesehen sind.
Neben dieser bevorzugten Ausführungsform eines Winkels alpha von 18 DEG und damit der Segmentanzahl von zwanzig kann auch jede andere Segmentanzahl und damit jeder andere Winkelgrad verwendet werden, der es ermöglicht, ein gleichmässig abgerundetes Gebäude zu erstellen. Die Stirnseiten 2 verbleiben dabei als Öffnung oder als Oberlicht an der Spitze der Gebäudehalbkugel.
Die gewölbte Form des Schalungselementes 1 geht deutlicher aus Fig. 2 hervor. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht (gemäss Pfeil II) des Schalungselements 1. Die Oberseite 7 des Schalungselementes 1 weist zur Aussenseite des Gebäudes und die Unterseite 8 zum Gebäudeinneren. Die Bodenseite 3 befindet sich auf der Bodenplatte, und die Stirnseite 2 weist zur Spitze der Halbkugel hin. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der der Bodenplatte zugewandte Bereich 9 annähernd vertikal zur Bodenplatte ausgebildet ist. Dieser auch als Kniestock bezeichnete Bereich 9 ermöglicht es, das halbkugelförmige Bauwerk auch im unteren Bereich effektiv zu nutzen. In Fig. 2 ist auch der Steg 10 an der Seitenkante 4 angedeutet. Dieser steht über die Unterseite 8 des Schalungselementes 1 vor und weist damit zum späteren Gebäudeinneren hin.
Fig. 3 zeigt einen vergrösserten Querschnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2. Hieraus geht deutlich die Auskragung des Steges 10 an der Seitenkante 4 des Schalungselementes 1 hervor. Der Steg 10 kann eine Vielzahl von Bohrungen oder Führungen 11 aufweisen, welche dem Einbringen von Steckverbindungen oder anderen Schnellverschlüssen dienen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Verbindung zweier Schalungselemente 1 und 1', wobei ein jeweils baugleiches Element zur Unterscheidung mit Apostroph gekennzeichnet ist. Die Schalungselemente 1 und 1' werden miteinander in Kontakt gebracht, sodass sie sich entlang ihrer Seitenkanten 5 und 4' berühren. Dadurch kommen die Stege 10 und 10' nebeneinander zu liegen. Die Schalungselemente 1 und 1' werden nun mithilfe einer stabilen Klammer 12 (Fig. 4) oder einer Steckverbindung 13 (Fig. 5) oder eines ähnlichen Schnellverschlusses (z.B. Steckkeil) miteinander verbunden. Dadurch werden die Schalungselemente 1 und 1' in ihrer Lage und Ausrichtung exakt fixiert und gesichert. In Fig. 4 ist ein angeformter Steg 10, 10' dargestellt, der bei Herstellung der Schalungselemente 1, 1' mit angeformt wird, z.B. beim Walzen oder Pressen eines Aluminium-Bleches.
Fig. 5 stellt dagegen einen Steg 10, 10' dar, der nach dem Formen des Grundkörpers 14, 14' des Schalungselementes 1, 1' angebracht wurde. Hierfür wird der auskragende Steg 10, 10' beispielsweise in Form eines Metallstreifens, auf die Seitenkanten des Schalungskörpers 14, 14' aufgesetzt und dort befestigt, beispielsweise mittels Nieten oder anderen Befestigungsmitteln 15, 15'. Aus Fig. 5 geht ferner hervor, dass die Stege 10, 10' von der Lotrechten des Grundkörpers 14 des Schalungselementes 1 in einem Winkel beta abweicht. Der Winkel beta beträgt insbesondere 1-10 DEG . Diese geringfügige Abweichung der Auskragung 10 um den Winkel beta von der Lotrechten zum Schalungselementkörper 14 ist vorteilhaft, da hierdurch eine besonders gute Passgenauigkeit beim Aneinanderfügen der einzelnen Schalungselemente 1, 20 erzielt wird.
Auf diese Art und Weise werden gleichmässige Betonoberflächen erzeugt, die anschliessend lediglich gestrichen werden müssen.
Fig. 6 zeigt ein Schalungselement 20 in Draufsicht. Das Schalungselement 20 ist ein Schalungssonderelement und zur Erstellung einer Öffnung im halbkugelförmigen Gebäude vorgesehen. Das in Fig. 6 dargestellte Schalungselement 20 dient z.B. der Schalung einer Tür. Zur Herstellung eines Fensters an Stelle einer Tür ist vorgesehen, ein ähnlich gestaltetes Schalungselement zu verwenden, beispielsweise durch Weglassen des unterhalb der Linie 21 liegenden Bereichs. Dieses gaubenförmige Schalungselement 20 weist in Entsprechung zum Schalungselement 1 eine Bodenseite 23, eine Stirnseite 22 und seitliche Begrenzungsflächen 24 und 25 auf. Die Wölbung des Schalungselementes 20 ist durch die Linie 26 auf der Oberseite 27 angedeutet.
Vorzugsweise sind entlang des gesamten Umfangs des Schalungselementes 20, d.h. entlang der Seiten 22, 23, 24 und 25, ebenfalls Stege 10 ausgebildet, wie für das Schalungselement 1 beschrieben.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch den Aufbau der Wandung eines halbkugelförmigen Gebäudes. Auf der (hier linken) Innenseite 36 des Gebäudes ist das Schalungselement 1 dargestellt. Es besteht aus dem eigentlichen Schalungskörper 14 mit der Oberseite 7 und Unterseite 8. Weiterhin ist der Steg 10 mit den Führungen 11 ersichtlich. Mittels Verklebungen 31 ist auf dem Schalungselement 1 eine Isolierschicht 30 befestigt. Diese Isolierschicht 30 kann aus jedem bekannten Isoliermaterial bestehen. Auf die Isolierschicht 30 wird dann eine Betonschicht 32 aufgetragen. Zur Verbindung der Betonschicht 32 mit der Isolierschicht 30 sind Verankerungsmittel 33, 34, 35 vorgesehen, wobei die Verankerungsmittel 33, 34, 35 bevorzugt eine Haken- oder Widerhakenform aufweisen.
Die Isolierschicht 30 ist somit in der Betonschicht 32 verankert, sodass das Schalungselement 1 beim Ausschalen an der Verklebung 31 abgelöst werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nun anhand der Fig. 1 bis 7 beschrieben. Nach dem Herstellen der Bodenplatte werden keilförmige Schalungselemente 1 und Schalungssonderelemente 20 nebeneinander zu einer Halbkugel aufgestellt, wobei die Schalungssonderelemente 20 an den Stellen eingesetzt werden, wo Tür- bzw. Fensterausschnitte vorgesehen sind. Die Schalungselemente 1 und 20 werden miteinander und untereinander über die auskragenden Stege 10, welche zumindest entlang den Seiten 4 und 5 verlaufen, verbunden. Die Verbindung erfolgt über Schnellverschlüsse, beispielsweise u-förmige Klammern 12, die die Stege 10 umgreifen, oder über Steckverbindungen 13. Nach dem Aufstellen der Schalungselemente 1 zur Halbkugel kann Beton direkt aufgespritzt werden oder es wird eine Zwischenschicht aus Isoliermaterial verwendet.
Nach dem Aufbringen der vorgesehenen Schichten und dem Aushärten der Betonmasse wird die Verschalung zum Gebäudeinneren hin abgenommen. Hierfür werden die Schnellverschlüsse, beispielsweise Klammern 12 oder Steckverbindungen 13, z.B. durch leichten Hammerschlag gelöst und die Schalungselemente 1 bzw. 20 von der Wandung des halbkugelförmigen Rohbaugebäudes abgenommen, wobei die ggf. verwendete Isolierschicht 30 an der Betonschicht 32 sicher verankert bleibt.
Hemispherical buildings and dome-shaped structures, also known as hill houses or mound houses, on the one hand offer a variety of advantages, for example because of their high resilience with low material expenditure. On the other hand, they have the disadvantage that they are relatively complex to set up. Since conventional formwork is very costly and time-consuming due to the hemisphere shape, mound houses are often built without formwork. Only the iron reinforcement is set up and overmoulded with concrete. However, this method has many disadvantages. For example, the iron reinforcement must be designed to be relatively dense and therefore material-intensive so that the concrete adheres to it and does not run through the iron reinforcement.
Furthermore, the concrete surfaces produced are very irregular, which is particularly disadvantageous on the inside, since the wall generally has to be plastered before painting in order to achieve a smooth surface.
There are many approaches in the patent literature to simplify the construction of a hemispherical building. For example, from the documents CH 626 132 and US 4 155 967 an inflatable membrane in the manner of a balloon is known, on the outside or inside of which concrete is sprayed on and which makes separate formwork appear unnecessary. However, the disadvantage of this method is that problems arise when erecting large dome-shaped buildings, and the process is also quite complex in that the membrane has to be sealed so well from the ground that the balloon shape can also form after blowing in air.
Even minor leaks mean that the membrane cannot be fully inflated or collapses during the hardening of the concrete, which at least results in time-consuming repair work.
A prefabricated mound house is known from DE 3 246 364, in which prefabricated, parabolic or elliptical reinforced concrete parts are lined up and set up on a base plate. The transport and installation costs appear particularly disadvantageous. The reinforced concrete parts have to be brought from the factory on large trucks to the construction site and set up there using cranes. This increases the construction costs considerably. GB 2 028 395 also describes an igloo made of foamed plastic material, for example polystyrene or polyurethane, which is stiffened with a steel mesh. The igloo is preferably made up of eight wedge-shaped elements, which are lined up with a tongue and groove connection and then sealed with an appropriate mortar.
The igloo can have a net on the outside to which plaster can be applied. Due to the use of the plastic material, the igloo described is relatively light, which in turn has a certain disadvantage in terms of stability. In addition, the connection of the wedge-shaped elements by tongue and groove is not very stable, so that cracks can occur along the connections. Both DE 3 246 364 and GB 2 028 395 each describe dome-shaped buildings which are composed of prefabricated elements. However, it is in no case a formwork, which can be removed after the construction of the building.
Formwork, however, has many advantages over prefabricated components. This leaves a certain amount of flexibility when erecting the building, since a variety of construction variations can be realized using formwork, which is not possible with prefabricated elements. The structure of the wall is also more variable, since, for example, when using formwork, only concrete can be used, or an insulating layer can also be applied, or supply lines can be installed directly on the spot. All this is possible with the use of formwork without additional stress and without additional effort, whereas industrial production is desired in the manufacture of prefabricated parts, which makes the realization of individual wishes very expensive.
As stated above, the known formwork systems are not very suitable for the construction of a hemisphere house. Instead, an individual formwork is created for each hemispherical building, which is destroyed after the building is erected.
From DE 4 440 959 a casing made of aluminum is also known, which is reusable. For this purpose, formwork sections are cut out in the circular radius hemisphere shape and held together with strong screws. However, no further details can be derived from this published specification.
There is therefore still the problem of providing formwork for the construction of a hemispherical building which can be set up easily and with little effort and which is reusable. In addition, a method of formwork for the construction of a hemisphere house should be specified.
This object is achieved by a formwork element according to claim 1 and a method according to claim 9. Preferred embodiments are the subject of the independent claims.
The formwork element according to the invention, which is provided for the construction of a hemispherical building, has, along its circumference, at least on the side edges projecting webs which protrude towards the interior of the building later. With the help of these projecting webs, which can also be interrupted in certain areas, the individual formwork elements can be quickly, easily and stably connected to form the overall formwork. For this purpose, at least two formwork elements are set up so that one side of each element comes into contact with an adjacent side of the other element. The two formwork elements are brought into contact so that they can be connected to each other on the webs projecting towards the interior of the building.
For this purpose, quick-release fasteners are preferably provided, for example in the form of clamps or plug pins, in order to enable the formwork to be set up quickly.
Furthermore, it is preferably provided that the projections differ somewhat from the vertical in relation to the main body of the formwork element, for example by 1-10 °. This enables an even better fit of the formwork elements. The formwork elements according to the invention preferably have a wedge shape, the formwork elements tapering increasingly from the bottom to the tip of the later hemisphere or tapering. Furthermore, it is provided that the individual formwork elements are not flat, but are arched in order to achieve a uniform dome shape. In order to integrate windows, doors and other openings in the building, formwork elements are provided which differ in shape from the wedge-shaped basic formwork elements just described.
The surface of these special formwork elements increases towards their top to allow windows and doors that protrude from the hemispherical building, so to speak in the form of a dormer.
Glass fiber plastic is preferably provided as the material for the formwork elements according to the invention, as a result of which particular lightness and simple handling are achieved. It is further provided that the side webs consist of metal, preferably aluminum, in order to achieve a sufficiently high strength. It is also provided that not only the projecting webs but also the entire formwork element can be made of aluminum. This makes the production of the formwork elements particularly inexpensive, since the webs can be molded onto the formwork body by folding or bending. In addition, it is provided that insulating material can be releasably attached to the formwork element according to the invention, for example by gluing.
In this way, insulating material can be applied directly to the formwork element before concrete is sprayed on, and so thermal and / or soundproofing of the building can already be carried out when the shell is being built.
The main advantage of the formwork element according to the invention is its reusability. After the sprayed or, if necessary, also manually applied concrete has hardened, the formwork elements can be removed, cleaned and reused. Due to the webs protruding towards the inside of the building, the formwork described can be set up very easily, quickly and yet stably; usually no tools are required for this. Because of the low weight, no supports are required; In principle, two workers can set up the formwork for a complete mound house without great effort, since the webs protruding from the interior of the building are easily accessible for connecting the formwork elements.
This is particularly advantageous since, due to the good fit of the formwork elements according to the invention, the surface depicted by the concrete inside the building is also very smooth, so that there is no need to apply plaster and the walls only have to be painted. This eliminates a complete step in the manufacture of a mound house. The elimination of this step is extremely advantageous, since the application of plaster on rounded walls is very time-consuming and labor-intensive and therefore very expensive. This drastically reduces the manufacturing costs for a mound house or similar hemispherical building.
The method according to the invention for the construction of a hemispherical building provides that the formwork elements described are lined up, preferably on a floor slab. The formwork elements are set up in that the formwork elements are brought into contact with one another and are connected to one another along the projecting webs forming the contact surfaces on the side edges, namely by means of quick-release fasteners. Mainly wedge-shaped basic elements are used as formwork elements. In places where door or window openings are provided, appropriate formwork elements in dormer form are used.
After the formwork has been completed, the required materials are applied, especially iron reinforcement first, in order to increase the stability of the finished building. Subsequently, concrete is sprayed on, whereby the concrete can be applied in layers if desired. The building can also be braced using fiber-reinforced concrete, which means that iron reinforcement can be saved. Instead of concrete, a hardenable plastic mass can also be applied, for example a foamable plastic such as polystyrene or polyurethane. It is further provided that insulating material can be applied directly to the formwork, for example by means of adhesive strips. Concrete is then applied to the insulating material, as just described. Iron reinforcement can also be provided here.
The formwork elements can be sprayed or coated with formwork oil before the application of concrete in order to make it easier to remove the formwork from the hardened concrete later on. After the concrete or any other material used has hardened, the formwork is removed by loosening the quick-release fasteners from the inside and removing the formwork. The formwork of the finished building is also done in a simple and energy-saving manner, in that the elements can be removed gradually. Since no supports and struts are needed to build the hemispherical building, the formwork process is very quick.
The invention is explained and described in more detail below with reference to the drawings. 1 shows a formwork element according to the invention in a top view; FIG. 2 shows a side view of the formwork element according to the arrow II in FIG. 1; 3 shows a cross section along the line III in Fig. 2. 4 shows a cross section through the connection of two adjacent formwork elements; Figure 5 shows a cross section through a further embodiment of the connection of two adjacent formwork elements. Fig. 6 shows another embodiment of a formwork element in plan view and Fig. 7 shows an embodiment of the construction of the wall of a mound house in section.
A formwork element 1 according to the invention is shown in FIG. 1. The formwork element 1 has a wedge shape which tapers from the bottom side 3 of the formwork element 1 to the end face 2. When the formwork element 1 according to the invention is set up, the end face 2 points towards the tip of the hemisphere, and the bottom side 3 lies on a base plate. Furthermore, the formwork element 1 according to the invention has two side edges 4 and 5. When setting up several formwork elements 1, adjacent formwork elements meet with their side edges 4 and 5. It is provided that the formwork element 1 according to the invention has webs 10 at least along these side edges 4 and 5 (see FIGS. 2 to 5), which serve to connect the individual formwork elements 1 to one another.
In order to achieve a uniform rounding of the building, it is preferably provided that the formwork elements 1 are arched, indicated by a folding line 6. Several such formwork elements 1 are required to produce a hemispherical building. For this reason it is provided that the formwork elements 1 each correspond to an angle alpha of the circle of the floor area. It is preferably provided that a hemispherical building can be shuttered using twenty of the formwork elements 1 according to the invention, so that 18 ° are preferably provided as the angle alpha.
In addition to this preferred embodiment of an angle alpha of 18 ° and thus the number of segments of twenty, any other number of segments and thus any other degree of angle can be used which makes it possible to create a uniformly rounded building. The end faces 2 remain as an opening or as a skylight at the top of the building hemisphere.
The curved shape of the formwork element 1 is clearer from Fig. 2. FIG. 2 shows a side view (according to arrow II) of the formwork element 1. The top 7 of the formwork element 1 faces the outside of the building and the bottom 8 to the inside of the building. The bottom side 3 is on the bottom plate, and the end face 2 points to the tip of the hemisphere. It is preferably provided that the area 9 facing the base plate is approximately vertical to the base plate. This area 9, also referred to as the knee stick, makes it possible to effectively use the hemispherical structure in the lower area as well. The web 10 on the side edge 4 is also indicated in FIG. 2. This protrudes over the underside 8 of the formwork element 1 and thus points to the future interior of the building.
3 shows an enlarged cross section along the section line III-III in FIG. 2. This clearly shows the projection of the web 10 on the side edge 4 of the formwork element 1. The web 10 can have a multiplicity of bores or guides 11, which serve to introduce plug connections or other quick-release fasteners.
4 and 5 show the connection of two formwork elements 1 and 1 ', an identical element in each case being identified by an apostrophe. The formwork elements 1 and 1 'are brought into contact with one another so that they touch along their side edges 5 and 4'. As a result, the webs 10 and 10 'come to lie side by side. The formwork elements 1 and 1 'are now connected to one another with the aid of a stable clamp 12 (FIG. 4) or a plug connection 13 (FIG. 5) or a similar quick-release fastener (e.g. plug wedge). As a result, the formwork elements 1 and 1 'are precisely fixed and secured in their position and orientation. In Fig. 4 a molded web 10, 10 'is shown, which is also formed during the manufacture of the formwork elements 1, 1', e.g. when rolling or pressing an aluminum sheet.
5, on the other hand, shows a web 10, 10 'which was attached to the formwork element 1, 1' after the base body 14, 14 'had been formed. For this purpose, the projecting web 10, 10 ', for example in the form of a metal strip, is placed on the side edges of the formwork body 14, 14' and fastened there, for example by means of rivets or other fastening means 15, 15 '. 5 also shows that the webs 10, 10 'deviate from the perpendicular of the base body 14 of the formwork element 1 at an angle beta. The angle beta is in particular 1-10 °. This slight deviation of the cantilever 10 by the angle beta from the perpendicular to the formwork element body 14 is advantageous, since it results in a particularly good fit when joining the individual formwork elements 1, 20.
In this way, uniform concrete surfaces are created, which then only have to be painted.
Fig. 6 shows a formwork element 20 in plan view. The formwork element 20 is a special formwork element and is provided for creating an opening in the hemispherical building. The formwork element 20 shown in Fig. 6 serves e.g. the formwork of a door. To produce a window instead of a door, it is provided to use a similarly designed formwork element, for example by omitting the area below line 21. Corresponding to the formwork element 1, this dome-shaped formwork element 20 has a bottom side 23, an end face 22 and lateral boundary surfaces 24 and 25. The curvature of the formwork element 20 is indicated by the line 26 on the top 27.
Preferably, along the entire circumference of the formwork element 20, i.e. along the sides 22, 23, 24 and 25, webs 10 are also formed, as described for the formwork element 1.
Fig. 7 shows a cross section through the structure of the wall of a hemispherical building. The formwork element 1 is shown on the inside 36 (here on the left) of the building. It consists of the actual formwork body 14 with the top 7 and bottom 8. Furthermore, the web 10 with the guides 11 can be seen. An insulating layer 30 is attached to the formwork element 1 by means of adhesive bonds 31. This insulating layer 30 can consist of any known insulating material. A concrete layer 32 is then applied to the insulating layer 30. Anchoring means 33, 34, 35 are provided for connecting the concrete layer 32 to the insulating layer 30, the anchoring means 33, 34, 35 preferably having a hook or barb shape.
The insulating layer 30 is thus anchored in the concrete layer 32, so that the formwork element 1 can be detached from the bond 31 when stripping.
The method according to the invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 7. After the base plate has been produced, wedge-shaped formwork elements 1 and special formwork elements 20 are placed next to one another to form a hemisphere, the special formwork elements 20 being used at the points where door or window cutouts are provided. The formwork elements 1 and 20 are connected to one another and to one another via the projecting webs 10, which run at least along the sides 4 and 5. The connection is made using quick-release fasteners, for example U-shaped brackets 12, which surround the webs 10, or by means of plug-in connections 13. After the formwork elements 1 have been set up to form the hemisphere, concrete can be sprayed directly or an intermediate layer of insulating material is used.
After the intended layers have been applied and the concrete mass has hardened, the formwork is removed towards the inside of the building. For this purpose, the quick fasteners, for example clips 12 or plug connections 13, e.g. loosened by a light hammer blow and the formwork elements 1 and 20 removed from the wall of the hemispherical building shell, the insulating layer 30 which may be used remaining securely anchored to the concrete layer 32.