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Leichtbauhalle und Verfahren zu deren
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Montieren und Demontieren Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Leichtbauhalle, bei welcher die Tragkonstruktion als Bogentragwerk ausgehildet ist
und eine Deckhaut aufweist, wie solche für Publikums- und Lagerhallen verwendet
werden sowie ein Verfahren zu deren Montieren und Demontieren.
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Bekannte Hallen sind, insbesondere was die Tragkonstruktion anbetrifft,
sehr robust und kompliziert gebaut, da die Gesamtlast, was insbesondere bei Schneefällen
und Stürmen sehr hohe Belastungen mit sich bringen kann, durch die Tragkonstruktion
aufgenommen werden muss.
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Die Aufgabe, welche der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht
in der Schaffung einer derartigen Leichtbauhalle, bei welcher die auftretenden Lasten,
seien diese bedingt durch Schnee- und/oder durch Windkräfte, nicht nur von der eigentlichen
Tragkonstruktion aufgenommen werden, sondern bei welcher auch die Deckhaut durch
entsprechende Kombination mit der Tragkonstruktion als Tragelement dient.
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Diese Forderung erfüllt die Leichtbauhalle, die sich durch den Wortlaut
des Anspruchs 1 auszeichnet.
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Die Aufgabe besteht weiterhin darin, eine Leichtbauhalle zu schaffen,
die mühelos aufgebaut und ebenso mühelos abgebaut und an einem anderen Ort wieder
aufgestellt werden kann.
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Ein Verfahren, welches diese Bedingung erfüllt, zeichnet sich aus
durch den Wortlaut des Anspruchs 16.
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Die Erfindung wird beispielsweise anschliessend anhand einer Zeichnung
erläutert.
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Es zeigen in rein schematischen Darstellungen: Fig. 1 in perspektivischer
Ansicht eine aufgestellte Leichtbauhalle, welche mit einer durchsichtigen Deckhaut
bedeckt ist, welche Halle zwei seitliche Eingänge aufweist, Fig. 2 eine Darstellung
analog Fig. 1 mit einer etwas geänderten Bogentragkonstruktion sowie einer zusätzlichen
Oeffnung in der einen Stirnseite der Leichtbauhalle, Fig. 3 eine Aufsicht auf einen
Grundrahmen einer Leichtbauhalle gemäss den Fig. 1 oder 2, Fig. 4 einen Schnitt
nach Schnittlinie IV - IV der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt nach Schnittlinie V -
V der Fig. 3, Fig. 6 einen Schnitt nach Schnittlinie VI - VI der Fig. 3
Fig.
7 einen Grundrahmen analog Fig. 3, mit eingelegten Bogentragwerken, vor deren Aufstellen,
Fig. 8 einen Ausschnitt aus einem Bogentragwerk mit der Verbindung zweier Einzeltragelemente
sowie den schematisch dargestellten Verstrebungen im Tragwerkabschnitt, Fig. 8a
eine Ansicht auf eine Verbindung des Bogentragwerks nach Fig. 8, Fig. 9 einen Ausschnitt
aus dem Unterteil eines Tragwerkabschnittes mit der Darstellung von Einzeltragelementen
und deren Verbindung mit Rollen im Grundrahmen, zwecks einfacheren Aufstellens des
Tragwerkabschnittes, o Fig. 10 eine Aufsicht auf einen Grundrahmen mit eingelegten
Tragwerkabschnitten und einem entsprechenden Aufriss, Fig. 11 eine Darstellung analog
Fig. 10, bei welcher Ausführung ein Einzeltragelement den stirnseitigen Abschluss
bildet,
Fig. 12 eine Aufsicht auf einen Grundrahmen mit zwei gelenkig
verbundenen Einzeltragelementen, vor deren Aufstellung, Fig. 13 die Verbindung der
beiden Tragwerkelemente zweier Tragwerkabschnitte gemäss Fig. 12 im Ausschnitt ihres
Zenits, Fig. 14 eine Seitenansicht der Verbindung der beiden Tragwerkabschnitte
bzw. deren Einzeltragelemente, Fig. 15 eine Aufsicht auf einen Teil einer Leichtbauhalle,
bei welcher drei Tragwerkabschnitte zur Montage vom Baugrund abgehoben sind, Fig.
16 eine Seitenansicht der Lage der Leichtbauhalle gemäss Fig. 15, Fig. 17 eine Darstellung
analog derjenigen nach Fig. 9 mit aufgezogener Deckhaut und deren Befestigung am
Grundrahmen, Fig. 18 eine weitere Möglichkeit der Befestigung der Deckhaut am Grundrahmen
und Anbringen eines Schmutzschutzstreifens,
Fig. 19 eine perspektivische
Darstellung der in Montage begriffenen Leichtbauhalle analog den Fig. 15 und 16,
Fig. 20 einen Ausschnitt aus den Darstellungen gemäss Fig. 9 oder 17 in Seitenansicht,
Fig. 21 einen Ausschnitt auf ein Bogentragwerk in Vordersicht, mit Türzarge, Fig.
22 eine perspektivische Darstellung einer errichteten Grosshalle (ohne Bedeckung).
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Fig. 1 stellt eine Leichtbauhalle 1 mit einem Bogentragwerk 3 dar,
welches aus einzelnen Tragwerkabschnitten 4 besteht.
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Diese Tragwerkabschnitte 4 sind ihrerseits aus Einzeltragwerken 5
zusammengesetzt. Wie beispielsweise Fig. 8 zeigt, bestehen die Einzeltragelemente
aus vier durch Verstrebungen 6 unter sich verbundenen Trägern. Die Halle 1 umfasst
im vorliegenden Beispiel einen Grundrahmen 7. An den Stirnenden der Halle 1 ist
je ein einzelner Tragwerkabschnitt 4 vorgesehen, während die übrigen Tragwerkabschnitte
paarweise zusammengefasst und, wie anschliessend erläutert, im Zenit bzw. Giebel
durch eine Gelenkverbindung verbunden sind.
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Diese Tragwerkabschnittspaare weisen spannbare Spindeln oder
Pfetten
9 auf, welche im Bereich von Zugängen 10 der Halle 1 angeordnet sind. Im übrigen
bestehen aber zwischen den Tragwerkabschnitten bzw. den Tragwerkabschnittspaaren
unter sich keine Verbindungen in Form von Pfetten u. dgl.
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Die beiden stirnseitigen einzelnen Tragwerkabschnitte 4 sind mittels
StUtzen 12 (gerader Zug- oder Druckstab).im Grundrahmen 7 abgestützt. Ueber diese
Bogentragwerkkonstruktion ist eine Dacheindeckung 13 gezogen, welche in sich derart
zugwiderstandsfähig ist, z.B. "Sarnafil", dass diese Dacheindeckung 13 mühelos Kräfte
auf das Bogentragwerk 3 übertragen kann, Kräfte, wie sie beispielsweise durch Schneelasten,
Windeinfluss
u. dgl. entstehen können. An den unteren Enden der
Tragwerkabschnitte können diese, wie gestrichelt angedeutet, durch Gurten oder Randseile
14 miteinander verbunden sein.
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Die Dachmembrane oder Dacheindeckung 13 ist vorzugsweise aus einem
textilen, synthetischen Material exakt nach einem Messmodell konfektioniert. Die
Dachflächen besitzen eine räumliche Doppelkrümmung und sind so stabil über oder
unter der Primärtragkonstruktion befestigt.
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Alle Flächen sind biaxial vorgespannt.
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Das Material kann opak, farbig oder transluzent bis transparent sein.
Der exakte Zuschnitt verleiht der Konstruktion einen klaren, optischen Eindruck.
Die Nennfestigkeit ist n-fach auftretende Kurzzeitspannung. Das Material ist unbrennbar
bis schwer entflammbar, im zweiten Fall selbstverlöschend und tropft nicht brennend
ab. Die Gebrauchstemperatur-Festigkeit ist gewährleistet.
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In Fig. 2 ist eine ähnliche Halle 1 ersichtlich, bei welcher jedoch
der stirnseitige Abschluss nicht durch
einen einzelnen Tragwerkabschnitt
4, sondern durch ein Tragwerkabschnittspaar vorgesehen ist. Das Dogentragwerk 3
besteht daher bei dieser Halle aus vier Paaren von Tragwerkabschnitten 4. Es kann
auch eine andere Anzahl sein.
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Im übrigen ist die Konstruktion gleich, wie diejenige gemäss Fig.
1. In der einen Stirnseite der Halle 1 befindet sich allerdings hier zusätzlich
ein Zugang 10. Ferner ist diese Stütze 12 als Druck- bzw. Biegestab (gekrümmt) ausgebildet.
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In Fig. 3 ist eine Aufsicht auf den Grundrahmen 7 dargestellt.
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Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Grundrahmen nach Fig. 3, wobei
das Grundrahmenprofil 16, welches im Bereich einer Tür ausgenommen ist, dort als
Türgrundrahmenprofil 19 erscheint.
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Punktiert ist die Profilergänzung sowie Querlappen 21, die mit dem
Grundrahmenprofil verschweisst sind, ersichtlich, ebenso die entsprechenden Zuganker
20 zum Befestigen des Grundrahmens im Baugrund 17.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen entsprechende Schnitte mit und ohne Verankerungen.
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Fig. 7 stellt den Grundrahmen 7, mit zwei schematisch dargestellten
Tragwerkabschnitten 4, zusammengesetzt aus den Einzeltragelementen 5 dar. Diese
Tragwerkabschnitte, sie können, wie erwähnt, gepaart sein, sind in ausgelegtem,
d.h. nicht aufgerichtetem Zustand dargestellt. Aus Fig. 8 geht hervor, wie die einzelnen
Tragelemente 5 zu Tragwerkabschnitten
4 zusammengebaut sind. Dazu
dienen die Verbindungen 22, die bekannterweise aus miteinander verschraubten Platten
bestehen, welche mit den einzelnen Trägern verbunden sind.
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In Fig. 9 ist ersichtlich, wie der Fussteil eines Tragwerkabschnittes
4 ausgebildet ist. Die vier untersten Tragwerkabschnitte 4 sind mittels eines Verbindungsprofils
25 zusammengefasst und miteinander verbunden, wobei das Profil 25 gleichzeitig der
Aufnahme einer Rolle 26 dient. Diese Rolle 26 ermöglicht es, die Tragwerkabschnitte
4 im Grundrahmen 7 bzw. dem hier dargestellten Grundrahmenprofil 16 zu verschieben,
was zum Aufrichten der Halle ein Erfordernis ist.
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Anstelle von Rollen 26 können natürlich auch entsprechende Gleitschuhe
Verwendung finden.
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Die Fig. 10 und 11 entsprechen den Konstruktionen der Hallen gemäss
den Fig. 1 und 2. Die vorerwähnten einzelnen Elemente der Halle sind in ihrer abgeklappten
Lage gezeichnet. Auf diese beiden Figuren wird anlässlich der Beschreibung des Verfahrens
zum Errichten der Halle eingegangen.
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In Fig. 12 ist ein Teil des Grundrahmens 7 mit zwei Tragwerkabschnitten
4,
welche ein Paar, d.h. eine Einheit bilden, dargestellt. Diese Abschnitte 4 sind
in ihrem Zenit über eine Gelenkverbindung 28 miteinander verbunden.
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Diese Gelenkverbindung ist in den Fig. 13 und 14 dargestellt. Sie
ist grundsätzlich gleich aufgebaut wie die Verbindung 22 der Einzeltragelemente,
wobei aber diese Verbindungsteile zusätzlich durch ein Scharnier bzw.
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durch ein Gelenk 28 miteinander verbunden sind.
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Die Fig. 15 und 16 zeigen die Halle während der Montage, wobei unter
der Gelenkverbindung 28 eine Hebevorrichtung 30 angebracht ist, mit welcher die
beiden Tragwerkabschnitte der entsprechenden Abschnittspaare, wie Fig. 16 zeigt,
angehoben werden.
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Fig. 17 zeigt, zusätzlich zur Darstellung gemäss Fig. 9, wie die überzogene
Dacheindeckung 13 am Grundrahmenprofil 16 mittels Schrauben 31 befestigt wird, während
Fig. 18 zum Befestigen der Dacheindeckung 13 einen speziellen Befestigungskörper
37 mit zwei Nuten 35 vorsieht, welcher Körper 37, z.B.
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mittels Schrauben, am Grundrahmenprofil 16 befestigt ist.
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Bei dieser Ausführung muss die Dacheindeckung 13 mit einem Wulst
34 versehen werden, welcher zu ihrer Halterung in die obere Nut 35 des Körpers 37
eingeschoben wird. Es ist ferner möglich, einen Schmutzschutzstreifen 33 vorzusehen,
dessen eine Rand ebenfalls einen Wulst 34 aufweist, der in die untere Nut 35 des
Körpers 37, wie Fig. 18 zeigt, eingeschoben ist.
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Fig. 19 zeigt in perspektivischer Darstellung eine in Montage begriffene
Halle mit einer Dacheindeckung, welche entweder auf dem Bogen tragwerk aufliegt
oder unter diesem durchlaufend entsprechend befestigt ist.
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Die Montage einer derartigen Halle geht wie folgt vor sich: Nach gegebenenfalls
nötigen Erdarbeiten zur Herrichtung des Baugrundes wird bauseits entsprechend dem
Grundriss der Grundrahmen ausgelegt und auf Fundamenten fixiert, bzw. mittels den
Erdankern kraftschlüssig verankert (Fig. 4 - 6).Hierauf werden die einzelnen Tragwerkabschnitte
durch Zusammenbau aus Einzeltragelementen 5 und den Verstrebungen 6 mittels der
Verbindungen 22 montiert, und, sofern paarweise gearbeitet wird, mit einer Gelenkverbindung
28 versehen, wie dies grundsätzlich
Fig. 7 zeigt. Die einzelnen
Tragwerkabschnitte bzw. deren Paare werden mit Hilfe der Rollen 26 in den Grundrahmen
7 eingelegt. Dies ist, wie die Konstruktion nach Fig. 9 zeigt, mühelos bei abgelegten
Tragwerkabschnitten 4 möglich.
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Es ergibt sich dann je nach Ausführung (Fig. 1 oder 2) ein Bild analog
demjenigen nach Fig. 10 oder 11. Das dort dargestellte System lässt sich beliebig
oft addieren, wodurch Hallen sehr grosser Länge im Baukastensystem zusammenstellbar
sind. Das Endfeld kann, wie erwähnt, wahlweise aus einer Paaranordnung oder durch
ein Einzelelement gebildet werden. Die Paarelemente erhalten im Zenit-oder Firstpunkt
die Gelenkverbindung 28.
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Nachdem das Bogentragwerk in der dargelegten Weise ausgelegt ist,
wird die Dacheindeckung 13 über dieses Tragwerk gelegt und hierauf dieses in den
Gelenkpunkten bzw. im Bereich der Scharniere mittels Hebevorrichtungen 30 angehoben
(Fig. 15 und 16). Dabei bewegen sich die Rollen 26 der miteinander verbundenen Tragwerkabschnitte
4 gegeneinander, bis sie sich im Sinne der Fig. 1 und 2 bei aufgestellten Tragwerkabschnitten
auf eine Minimaldistanz genähert haben.
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Wird eine aussenliegende Dacheindeckung verwendet, welche eine verstärkte
Membrane sein kann, so wird diese über die gesamte Grundfläche ausgebreitet. Sie
liegt auf allen Tragelementen. Bei Verwendung einer unterspannten Dacheindeckung
muss diese unter den Tragwerkabschnitten durchgeführt werden.
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Es wird nun entweder nach leichtem Anheben oder vor dem Anheben die
Dacheindeckung 13 im Sinne der Fig. 17 und 18 am Grundrahmen mittels Klemmleisten
oder einem üblichen sogenannten Kederprofil dicht und kraftschlüssig befestigt.
Zur besseren Befestigung kann, wie Fig. 18 zeigt, ein Keder (Wulst) an die Dacheindeckung
13 ankonfektioniert werden. Die Krafteinleitung von der Klemmleiste 32 erfolgt über
die Schrauben 31 mit dem Grundrahmenprofil 16. Auch der Befestigungskörper 37 wird
mittels Schrauben 31 am Grundrahmenprofil 16 befestigt. Diese Schrauben 31 übertragen
die auftretenden Kräfte in diesem Bereich von der Dacheindeckung 13 auf den Grundrahmen
7. (Fig. 20) Zum Montieren der Halle werden ausser einer entsprechenden Anzahl Hebevorrichtungen
30 wenn nötig und zur Unterstützung des Montagevorganges bei grossen Systemen ein
Spezialgehänge
an einem Kran zwecks Aufziehen der Scheitelbereiche
der Tragwerkabschnitte verwendet.
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In den Fusspunkten der Tragwerkabschnitte 4 werden als Hilfskonstruktion
Greifzüge 39 (Flaschenzüge, Spindeln oder Winden) angeschlagen und paarweise gegenseitig
verankert. (Fig. 19) Synchron oder asynchron wird dann auf die Zugelemente der Greifzüge
39 Kraft aufgebracht. Gleichzeitig kann zur Unterstützung des Anhebevorganges die
Hebevorrichtung 30 vertikal verstellt werden, so dass der "tote PunktH beim Aufstellen
besser überwunden werden kann. Die Fusspunkte mit den Rollen 26 bewegen sich nun
auf den Punkt M zu, die Tragwerkabschnitte 4 richten sich gegenseitig auf, wobei
deren Scheitelpunkt vertikal nach oben wandert und die über-oder unterspannte Dacheindeckung
13 mit nach oben bewegt, bis zu einem Spannungszustand , der im Uebergangsbereich
zwischen Vorspannung aus Eigengewicht und durch Spannen erzeugter Vorspannung liegt.
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Nun werden in Höhe der Zugänge 10 jeweils paarweise Pfetten 9 eingezogen,
die gelenkig an die Tragwerkabschnitte 4 angeschlossen sind. Diese sind in der Länge
kontinuierlich
wvv verstellbar und erlauben eine Unterstützung
des Spannvorganges durch die Zugelemente der Greiferzüge 39.
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Ist die definierbare Vorspannung der Dacheindeckung 13 erreicht, können
die Greifzüge 39 abgeschlagen werden. Die Rollen werden nun am Grundrahmen 7 mittels
Schrauben oder Bolzen 40 fixiert.
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Ein Nachspannvorgang ist jederzeit möglich.
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Zur Entlastung des Grundrahmens 7 können nun jeweils von Fusspunkt
zu Fusspunkt Randseile bzw. Gurten 15 gespannt werden, welche die Randkräfte in
die Primärtragelemente einleiten. Zweckvollerweise sollten nur die Kräfte der Dacheindeckung
13 aus dem Lastfall Vorspannung in den Grundrahmen 7 eingeleitet werden, während
die Kräfte der Dacheindeckung 13 aus den Lastfällen Wind und Schnee in das Traggerippe,
d.h. das Bogentragwerk 3, transformiert werden können.
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Fig. 21 zeigt einen Ausschnitt aus einem Bogentragwerk 3 mit den beiden
Tragwerkabschnitten 4, zwischen welchen ein Türrahmen 44 aufgestellt und mit Hilfe
einer Pfeti 9 gehalten ist. Die Pfette 9 ist mittels zweier Gewindehülsen 42 im
Befestigungsbereich 43 an den beiden Tragwerkabschnitten 4,
deren
Einzeltragelemente 5 ebenfalls ersichtlich sind, abgespannt. Zwischen den Einzeltragelementen
5 sind ferner die Verstrebungen 6 ersichtlich. Es ist sehr wesentlich, dass der
Türrahmen 44 mit Hilfe der Pfette 9 exakt fixiert ist.
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Die Pfette 9 ist im Befestigungsbereich 43 mit ihren Enden gelenkig
an den Einzelelementen 5 des Tragwerkes 4 angeordnet.
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Je nach Konstruktionsgrösse und Bauart können Hilfspfetten 47 zwischen
den paarweisen Tragwerkabschnitten 4 angeordnet werden. (Fig. 22) Bei Hallen mit
Doppeltragelementen, d.h. paarweisen Tragwerkabschnitten 4 im Endfeld werden nachträglich
teleskopierbare Stützen 12, die bogenförmig ausknicken (Biegestäbe) zur Erreichung
der Stabilität der Dacheindeckung 13 eingebaut.
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Im andern Fall wird der Einzel-Endtragwerkabschnitt 4 bezüglich der
Dacheindeckung 13 stabilisiert und. mittels Gurtpfetten gesichert. Der Einbau einer
teleskopierbaren Stütze 12 (Zug- oder Druckstab) ist gleichzeitig vorgesehen.
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Grosse Hallensysteme können, wie dies Fig. 22 zeigt, zur Stabilität
mit entsprechenden Seilkreuzen 45 zwischen den Tragwerkabschnitten 4 der Bogentragwerke
3 ausgefacht werden. Dadurch wird erreicht, dass die Dimensionierung
in
Y-Richtung, d.h. der Tragwerkabschnitte, reduziert werden kann. Es sind ferner Hilfspfetten
47 vorgesehen.
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Anstelle eines Zargenrahmens kann sich hier eine Lüftungszarge befinden.
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Zur Unterstützung des Montagevorganges kann bei grossen Systemen ein
Spezialgehänge an einem Kran den Scheitelbereich der Tragwerkabschnitte 4 anheben.
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Ebenso kann die Konstruktion durch ein von einem Gebläse erzeugten
inneren Ueberdruck angehoben bzw. aufgerichtet und anschliessend gespannt werden.
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Die Demontage der Halle erfolgt entsprechend.
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Alternativ kann die textile Dachmembrane durch ein Seilnetz ersetzt
werden. Die Montage der Dachhaut erfolgt dann nach den bekannten Konstruktionsprinzipien.
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Eine solche Halle stellt ein Leichtbausystem mit extrem günstigen
Eigenschaften dar. Die Halle kann mittels innerem Ueberdruck als Montagehilfe errichtet
werden. Das System steift sich selbst aus. Viele sonst notwendige Einzelpfetten
entfallen. Die Formgebung ist vollkommen neuartig, anpassungsfähig und additiv.
Es sind keine Windverbände notwendig.
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Die erläuterte Hallenkonstruktion ist ferner ein Baukastenprogramm
für den statinären und mobilen Einsatz. Die Vorteile liegen zudem in der geringen
Investitionssumme, dem schnellen Auf- und Abbau, der Mobilität, der grossen Wiederverwendbarkeit
und den günstigen Eigenschaften.
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Sie vereinigt alle Merkmale einer extrem kostengünstigen Leichtbauhalle,
ist praktisch wartungsfrei und verursacht keine laufenden Betriebskosten. Die Eingänge
sind beliebig gross wählbar. Es besteht freie Durchfahrtsmöglichkeit.
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Beleuchtung und gegebenenfalls Isolation sind leicht anzubringen.
Unter günstigen Voraussetzungen sind keine
Fundamente erforderlich.
Unterhalb der Scheitelpunkte können Ent- und Belüftungen gut installiert werden.
Bei temporärem Einsatz ist eine gute Transportierbarkeit aufgrund der niedrigen
Einzelgewichte und Längen gewährleistet unter einem Minimum an Raumbedarf.