DE3627633A1 - Tragdeckenkonstruktion - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Tragdeckenkonstruktion mit einer
Vielzahl von an Knotenstellen miteinander verbundenen Streben,
die wenigstens zwei durch solche Streben miteinander verbundene
Schichten bilden.
Derartige Tragdeckenkonstruktionen werden vor allem für Decken
sehr großer Räume verwendet, wie z. B. Sporthallen, Supermärkte,
Flugzeug- und Schiffshangare und industrielle Lager-
und Fertigungshallen. Um möglichst große Spannweiten bei
geringem Gewicht und geringen Kosten zu erreichen, wobei
Steifigkeit und Stabilität gewährleistet sein müssen, wurden
bereits eine Reihe von Geometrien für derartige Konstruktionen
vorgeschlagen, wobei die miteinander verbundenen Streben
gewöhnlich Profilstäbe, insbesondere mit Hohlprofilen, sind,
die aus Stahl oder Aluminium bestehen.
Diese üblicherweise aus zwei- oder dreiflächigen Lagen
bestehenden Strukturen weisen eine bestimmte Höhe auf, die
wesentlich bestimmend für die Biegemomente und die Durchbiegung
aufgrund des Eigengewichts, zusätzlicher Lasten und
dynamischer Kräfte ist. Das Verhältnis dieser Höhe zur freien
Spannweite liegt gewöhnlich im Bereich zwischen 1 zu 10 und
1 zu 25 und hängt von den besonderen Lastverhältnissen, der
Art der Verbindungselemente und der Effizienz der konstruktiven
Lösung ab.
Bei derartigen Tragdeckenkonstruktionen wird weiterhin
besonders darauf geachtet, daß die Streben und Verbindungselemente
an den Knotenstellen der Streben einheitlich ausgebildet und
leicht miteinander fixierbar sind, um sowohl den industriellen
Fertigungsprozeß bei der großen Vielzahl der Einzelelemente
zu erleichtern und um die Montage zu vereinfachen und zu
verbilligen. Um eine statisch stabile und steife Konstruktion
zu erzielen werden nach Möglichkeit die Streben zu dreieckigen
Polygonen zusammengefügt. Schließlich ist es für die Montage
von großer Bedeutung, daß die Streben und Verbindungselemente
von der Ausdehnung und vom Gewicht her in einem Rahmen
bleiben, der die Montage ohne aufwendige Maschinen, wie
beispielsweise Spezialkrane, erlaubt. Da auch das Gesamtgewicht
schon wegen der Materialkosten möglichst gering gehalten
werden sollte, ist eine Leichtbauweise auch aus diesem Grunde
erstrebenswert.
Für herkömmliche, zweischichtige Tragdeckenkonstruktionen
wird heutzutage eine Grenzspannweite von etwa 100 m angenommen.
Anläßlich der EXPO in Osaka (1970) wurde eine derartige
Konstruktion mit solchen Ausmaßen aufgestellt, die ein
Gewicht von 60 bis 100 kg/m² und Streben mit einer Länge von
8 bis 10 m aufweist. Eine Handhabung derartiger Streben bei
ökonomisch sinnvollem Aufwand ist nicht mehr möglich. Die
praktikable ökonomische Grenze bei diesem Konstruktionstyp
liegt bei einer Spannweite von 60 bis 80 m bei einem Gewicht
von 35 bis 70 kg/m². Eine bekannte zweischichtige Tragdeckenkonstruktion
ist in Fig. 1 dargestellt.
Mit bekannten dreischichtigen Tragdeckenkonstruktionen (siehe
Fig. 2) können heute Spannweiten von 70 bis 125 m erreicht
werden. Eine Halle auf dem Flughafen Kloten mit einer
darartigen Tragdeckenkonstruktion weist Ausmaße von 128 mal 125
Meter auf, wobei ein Gewicht von über 100 kg/m² vorliegt.
Derartige riesige Massen, die bei den herkömmlichen Konstruktionen
bei zunehmender Spannweite noch überproportional zunehmen
würden, setzen einer weiteren Erhöhung der Spannweite
ökonomische Grenzen, wobei die notwendigen Streben praktisch
nicht mehr handhabbar sind.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine
Tragdeckenkonstruktion zu schaffen, die in bezug auf herkömmliche
Konstruktionen ein deutlich vermindertes Gesamtgewicht und
verminderte Ausmaße der Einzelstreben aufweist, so daß eine
weitere Erhöhung der Spannweite realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede dieser Schichten
aus einem netzartigen Raumgitter besteht, dessen Netzmaschen
jeweils durch eine um eine Öffnung herum angeordnete
Raumgitterkonstruktion gebildet werden und daß die Raumgitterschichten
durch für sich ein Raumgitter bildende Verbindungsteile
miteinander verbunden sind. Eine hierdurch geschaffene
Tragdecke würde bei einer Spannweite von 200 m lediglich ein
Gewicht von 32,5 kg/m² und eine Strebenlänge von 4 bzw. 5,6 m
aufweisen, wie Untersuchungen an einem analytischen Modell
ergeben haben. Bei einer Spannweite von 100 m würde sich eine
Eigenlast der Decke von 23,5 kg/m² bei einer Strebenlänge
zwischen 2 und 3 m ergeben. Diese Werte heben sich deutlich
von denen bekannter Tragdeckenkonstruktionen ab. Es können
nicht nur Tragdecken mit größerer Spannweite realisiert werden,
sondern es ergeben sich auch deutliche Vorteile bei Tragdecken
mit Ausmaßen, die denen bekannter Tragdecken entsprechen.
Die leichtere Bauweise führt zu einer Materialersparnis
und damit Kostenersparnis, z. B. auch hinsichtlich der
Transportkosten. Die kürzeren und leichteren Streben erleichtern
die Montage, so daß auf mechanische Montagehilfen weitgehend
verzichtet werden kann. Die erreichte Spannweite einer
Tragdecke beträgt ca. das 50- bis 70fache einer Strebenlänge.
Bei gleichem Gewicht pro m² kann mit der erfindungsgemäßen
Konstruktion eine wenigstens 4fache Spannweite relativ zu herkömmlichen
Konstruktionen erreicht werden.
Infolge der relativ großen Höhe der erfindungsgemäßen
Tragdeckenkonstruktion - sie beträgt das 3- bis 4fache einer
Strebenlänge - können die entstehenden Hohlräume in der
Tragdecke als zusätzliche Räume, z. B. für Caf´s, Restaurants,
Fernsehstudios, Büros od. dgl. genutzt werden. Da die tragenden
Wände, Decken und Fußböden bereits durch die Tragdeckenkonstruktion
vorgegeben sind, brauchen lediglich billige
Trennzwischenwände geschaffen werden.
Die Möglichkeit einer wesentlichen Vergrößerung der Spannweite
eröffnet viele, bis jetzt nicht realisierbare Möglichkeiten,
z. B. das Überdachen von Sportstätten, insbesondere Stadien,
die Errichtung größerer Hangare für Flugzeuge und
Schiffe, die Überdachung von Stadtbereichen oder Fabrikanlagen
bei aggressiven Umweltbedingungen u. dgl. mehr.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Tragdeckenkonstruktion möglich.
Ein geringes Gewicht und große Stabilität und Festigkeit
ergibt sich bei einer Ausbildung der Maschen durch miteinander
verbundene Polyeder. Die Verbindungsteile zwischen den
Raumgitterschichten setzen dabei jeweils an Verknüpfungspunkten
von drei oder vier Maschen, insbesondere an einem Polyeder,
an.
Zur Erhöhung der statischen Festigkeit ist das Raumgitter
aus Dreieckselementen aufgebaut, die jeweils aus drei Streben
gebildet werden. Vorzugsweise werden ausschließlich
Dreieckselemente verwendet. Dies kann entweder dadurch geschehen,
daß die Streben der Dreieckselemente jeweils gleiche Längen
a aufweisen oder aber zwei verschiedene Längen. Der zweite
Fall tritt dann auf, wenn die Struktur viereckige Polygone,
insbesondere quadratische Polygone, aufweist, in denen
Diagonalstreben eingesetzt sind. Die Längen der Streben ergeben
sich dann zu a und ×a.
Eine optimierte Raumgitterkonstruktion im Sinne der vorstehend
genannten, zu erzielenden Vorteile ergibt sich bei folgender
Wahl der Raumparameter:
2 π < Σα 5/2 π ,
4 r 7 und
g = 2 oder 3, wobei
4 r 7 und
g = 2 oder 3, wobei
Σα = Summe der Winkel der Polygonflächen, die
an einem Verknüpfungspunkt zusammentreffen,
r = die Anzahl der Kanten oder Streben, die an einem Verknüpfungspunkt zusammentreffen und
g = die topologische Invariante zur Kennzeichnung einer Struktur, also die Zahl der geschlossenen Elemente ("Handgriffe") von Translations-Symmetrie-Einheiten.
r = die Anzahl der Kanten oder Streben, die an einem Verknüpfungspunkt zusammentreffen und
g = die topologische Invariante zur Kennzeichnung einer Struktur, also die Zahl der geschlossenen Elemente ("Handgriffe") von Translations-Symmetrie-Einheiten.
Eine nicht-kompakte, polyedrische Raumgitterstruktur hat sich
als am zweckmäßigsten erwiesen. Dabei weisen die Polygone der
polyederschen Struktur im Mittel zwischen 3 und 3,5 Seitengeraden
oder Kanten auf.
Als leichteste Tragdeckenkonstruktion bei größter Festigkeit
hat sich ein Aufbau erwiesen, bei dem die Netzmaschen aus
Oktaedern und Cuboktaedern bestehen, wobei einzelne Cuboktaeder
auch Halb-Cuboktaeder sein können. Jeweils ein Oktaeder
ist dabei zwischen zwei Cuboktaedern bzw. Halb-Cuboktaedern
angeordnet, wobei diese mit jeweils 3 oder 4 Oktaedern
verbunden sind, so daß hexagonale Netzmaschen entstehen. Die
Verbindungsstellen der Raumgitterschichten bestehen dabei
jeweils aus einem Cuboktaeder, an den drei Oktaeder in der
Raumgitterschicht selbst und ein Oktaeder als Verbindungselement
zur parallel daneben verlaufenden Raumgitterschicht angeordnet
sind. Bei einer Tragdecke von 200×200 Metern ergab sich
hierbei eine vertikale Durchbiegung von lediglich 50 cm bei
8580 Knotenpunkten und 28 092 Streben mit einer Länge von 4 m.
Zur Erhöhung der Stabilität können quadratische Polygone der
Struktur noch jeweils eine Diagnonalstrebe aufweisen.
Hierdurch erhöht sich zwar geringfügig das Gesamtgewicht bzw. die
Eigenlast pro Flächeneinheit, jedoch können infolge der erhöhten
Festigkeit noch zusätzliche Lasten aufgebracht werden,
z. B. in Form von Einrichtungen für die vorstehend beschriebenen
Räume in der Tragdecke.
Durch die Wahl einheitlicher Verbindungselemente an den
Knotenstellen können durch Vereinfachung der Fertigung
Kostenreduzierungen erreicht werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine bekannte Zweischicht-Tragdeckenkonstruktion,
Fig. 2 eine bekannte Dreischicht-Tragdeckenkonstruktion,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer
Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Struktur
einer Tragdecke als Ausschnitt,
Fig. 4 ein Schrägschnitt durch ein Stadion mit einer
erfindungsgemäßen Tragdeckenkonstruktion,
Fig. 5 eine entsprechende Tragdeckenkonstruktion
an einem Flugzeughangar,
Fig. 6 ein detailliert dargestellter Ausschnitt aus
einer Tragdeckenkonstruktion, bestehend aus
zwei aus Oktaedern und Cuboktaedern aufgebauten
Netzmaschen und
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Schicht einer
Tragdeckenkonstruktion, die ein Viertel einer
Tragdecke mit einer Ausdehnung 200×200 m
ausmacht.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten bekannten Zweischicht-
und Dreischicht-Tragdeckenkonstruktionen bestehen aus kompakten
Anordnungen von Halboktaedern (Fig. 1) bzw. Oktaedern
(Fig. 2) unmittelbar nebeneinander ohne Bildung von
Zwischenräumen. Es ergibt sich dadurch ein sehr dichtes Gitter mit
entsprechend großer Masse. Die jeweils obere, aus quadratischen
Polygonen gebildete Schicht sowie die untere Schicht sind
die für die statischen Eigenschaften wesentlichen Schichten,
wobei die obere Schicht als Folge der Last eine Kompression
und die untere Schicht eine Dehnung erfährt. Die Zone dazwischen
wird als neutrale oder Null-Zone bezeichnet, in der
weder eine Kompression noch eine Dehnung stattfindet. In
dieser neutralen Zone finden sich die Zwischenstreben
zwischen den Schichten, wobei sich im Falle der Zweischichtlösung
gemäß Fig. 1 wenigstens die Hälfte der Streben in dieser
neutralen Zone befinden, während bei der Dreischichtlösung
gemäß Fig. 2 das Verhältnis noch ungünstiger ist. Die
kompakte Anordnung zusammen mit der großen Materialmenge in
der statisch unwirksamen neutralen Zone führen zu einer sehr
großen Masse, wodurch einer Erhöhung der Spannweite enge Grenzen
gesetzt sind.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Tragdeckenkonstruktion schematisch dargestellt, d. h., es ist
nur die wesentliche Grobstruktur und nicht die Feinstruktur
der Streben und Kontenstellen dargestellt.
Eine obere Schicht 10 ist mit einer unteren Schicht 11 an
einzelnen, periodischen Stellen über Verbindungsteile 12 verbunden.
Die beiden Schichten 11, 12 setzen sich aus ringförmigen
Maschen zusammen, wobei jeder zweite Verknüpfungspunkt
13 zwischen drei Maschen den Ansatzpunkt für ein Verbindungsteil
12 bildet. Die Umfangslinien der Maschen sowie die
Verbindungsteile 12 weisen für sich eine Raumgitterstruktur auf,
die in Fig. 3 nicht im Detail dargestellt ist. Auf diese Weise
werden größere Hohlräume zwischen den Schichten, also in
der neutralen Zone, sowie in den Schichten selbst gebildet,
so daß die Eigenlast pro Flächeninhalt im Vergleich zu
herkömmlichen Konstruktionen deutlich geringer ist. Das Verhältnis
der Zahl der Gitterelemente, also Streben in der neutralen
Zone zur Zahl der Gitterelemente in den Schichten ist
sehr gering. Die Reduzierung der Masse in der unwirksamen
neutralen Zone wirkt sich nicht nur auf die Masse, sondern
auch auf die Steifigkeit und Festigkeit günstig aus.
Anstelle der dargestellten Gestalt von Maschen und
Verbindungsteilen sowie deren Anordnung können selbstverständlich
im Rahmen der Erfindung auch andere Anordnungen treten, wie
z. B. beliebige Polygone als Maschenumgrenzungen, wobei
insbesondere auch beispielsweise vier Maschen jeweils aneinander
stoßen können. Auch ist es nicht erforderlich, daß die
Maschen einer Schicht exakt in einer ebenen Fläche angeordnet
sind. Diese Fläche kann in Abhängigkeit der gewählten
Struktur und der verwendeten Polyeder zum Aufbau des Raumgitters
auch leicht gewellt bzw. in sich versetzt ausgebildet
sein. Die obere Schicht 10 kann nach oben und die untere
Schicht 11 nach unten noch Vorsprünge 14 aufweisen, die zum
einen mit dem periodischen Aufbau der Struktur der Gesamtkonstruktion
zusammenhängen können oder zusätzliche stabilisierende
Wirkungen aufweisen.
Weiterhin ist es möglich, anstelle von zwei Raumschichten
eine dritte oder weitere Raumschichten übereinander anzuordnen.
An dieser Stelle soll festgehalten werden, daß die
raumgitterförmigen Schichten, beispielsweise gemäß Fig. 3,
wesentliche Unterschiede zu den flächenförmigen Schichten nach
den bekannten Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2 aufweisen, da
die Raumgitterschichten gemäß Fig. 3 jeweils für sich aus
wenigstens zwei flächenförmigen Schichten bestehen, so daß
die Anordnung gemäß Fig. 3 aus wenigstens vier flächenförmigen
Schichten besteht.
In Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein Sportstadion dargestellt,
das mit einer solchen Tragdeckenkonstruktion überdacht ist.
Der eingezeichnete Maßstab soll verdeutlichen, daß es sich
hierbei um eine Tragdecke mit ca. 200 m Spannweite handelt,
wobei die konstruktionsbedingten Hohlräume 15 zwischen der
oberen Schicht 10 und der unteren Schicht 11 jeweils etwa
10 m breit und 10 m hoch sind. Dadurch können in dieser Tragdecke
beispielsweise Caf´s, Restaurants, Fernsehstudios, Büros
od. dgl. untergebracht werden. Durch derartig angeordnete
Fernsehstudios kann das Sportgeschehen von oben her oder
schräg von oben her direkt verfolgt werden.
Die obere Raumschicht 10 sowie die untere Raumschicht 11
weisen jeweils für sich zwei flächenförmige Schichten auf, die
durch Streben 16 miteinander verbunden sind und aus diesen
bestehen. Dabei bilden diese Streben 16 jeweils dreieckförmige
Polygone, aus denen als Strukturbausteine Polyeder gebildet
werden. Hierauf wird im Zusammenhang mit Fig. 6 noch
näher eingegangen werden.
Die Seitenwände 17, 18, auf der die Tragdecke 19 aufliegt,
weisen einen entsprechenden Aufbau auf.
Fig. 5 zeigt eine vergleichbare Tragdeckenkonstruktion für
einen Flugzeughangar. In den Hohlräumen 15 können hier
vorzugsweise Meß- und Prüflabors, Büros und Versorgungsstationen
für die Wartung untergebracht werden. Die sehr große Spannweite
ermöglicht die Unterbringung und Montage auch mehrerer,
sehr großer Flugzeuge.
In Fig. 6 ist ein Ausschnitt der Tragdeckenkonstruktion als
Ausführungsbeispiel einer aus Streben 16 zusammengesetzten
Feinstruktur dargestellt. Die Streben 16 bilden Cuboktaeder
20 bzw. Halb-Cuboktaeder 20′ und Oktaeder 21, wobei eine
Ringmasche jeweils aus drei Cuboktaedern 20 und drei Halb-
Cuboktaedern 20′ besteht, die jeweils über Oktaeder 21
miteinander verbunden sind. Als Halb-Cuboktaeder 20′ werden hier
abgeflachte Cuboktaeder bezeichnet, deren Abflachung plane
Ober- und Unterseiten der Konstruktion gewährleisten. Die
geometrische Struktur dieser Körper wird gewöhnlich mit (3.4)²
für einen Cuboktaeder, 1/2 (3.4)² für einen Halb-Cuboktaeder
und 3⁴ für einen Oktaeder angegeben. An jedem Verknüpfungspunkt
13 stoßen auch hier wiederum drei Maschen zusammen.
Zur Verdeutlichung der Struktur sind die Verknüpfungspunkte
jeweils unter sich entsprechend der Maschenstruktur über
Linien 22 verbunden, die jedoch nicht Bestandteil der
Tragdeckenkonstruktion sind. Zur Verbindung der dargestellten
Raumgitterschicht zur parallel daneben verlaufenden, nur schematisch
durch dickere Linien 24 dargestellten Raumgitterschicht
dienen Oktaeder als Verbindungsteile 12 an denjenigen
Verknüpfungspunkten 13, an denen komplette Cuboktaeder 20
vorliegen. Zwei dieser Verbindungsteile 12 sind als Oktaeder
dargestellt, während drei dickere Linien 23 die prinzipielle
Anordnung der Verbindungsteile verdeutlichen sollen. Die dickeren
Linien 24 sollen die Maschenstruktur der daneben verlaufenden,
nicht detailliert dargestellten zweiten Schicht verdeutlichen.
Die Parameterwerte der eingangs definierten Parameter betragen
bei diesem Ausführungsbeispiel:
Σα= 420°,
r= 6,
g= 3 .
Die Polygone weisen im Schnitt 3,363 Seitengeraden auf und
die Strebendichte, bezogen auf einen mittleren Einheitswürfel
mit einer der Länge einer Strebe entsprechenden Kantenlänge,
beträgt 1,592 a/a³.
Zur Erhöhung der Stabilität können - wie bereits eingangs
erwähnt - die viereckigen (quadratischen) Polygone der Cuboktaeder
mit einer Diagonalstrebe der Länge ×a versehen
werden. Die Strebendichte erhöht sich dann auf 1,99 a/a³ und
der Wert r auf 7. Dies entspricht immer noch ca. 23% der Dichte
herkömmlicher Tragdeckenkonstruktionen vergleichbarer Ausmaße.
Die Höhe der aus zwei Raumschiffen bestehenden Gesamtanordnung
beträgt 4,0825 a, also ca. das 4fache der Länge einer
einzelnen Strebe. Diese Gesamthöhe ist damit insgesamt um
den Faktor 5 größer als die Höhe bekannter Konstruktionen,
die aus denselben Streben bestehen. Die Masse pro Flächeneinheit
erhöht sich jedoch nur um ca. 7,6%, wobei allerdings
eine fünfmal höhere Spannweite erreicht wird.
In Fig. 7 ist eine Draufsicht auf einen größeren Ausschnitt
einer Tragdeckenkonstruktion dargestellt, dessen Aufbau dem
in Fig. 6 dargestellten Aufbau entspricht. Es handelt sich
dabei um eine 1/4-Fläche einer Tragdecke mit einer Ausdehnung
von 200×200 m, wobei insgesamt 8580 Knotenstellen und
28 092 Streben benötigt werden. Deren Längen betragen a = 4 m
und ×a = 5,6508 m als Diagonalstreben für die Quadrate
der Cuboktaeder. In Abhängigkeit des Profils und der Legierung
der Streben kann dabei eine Flächenbelastung infolge der
eigenen Masse von 32,5 kg/m² erreicht werden. Entsprechende Werte
herkömmlicher Konstruktionen erlauben lediglich eine Spannweite
von 30 bis 40 m.
Die Darstellung zeigt die beiden übereinanderliegenden
Schichten 10, 11, wobei zur Verdeutlichung im rechten unteren
Bereich eine Ringmasche der oberen Schicht durch eine durchgezogene
Linie 10′ und eine Ringmasche der darunterliegenden
Schicht 11 durch eine gestrichelte Linie 11′ gekennzeichnet
ist, um die Versetzung der beiden Schichten zueinander zu
verdeutlichen. Jeweils zwei Cuboktaeder 20 an den Überlappungsstellen
der beiden Ringmaschen 10′ und 11′ sind über Oktaeder
als Verbindungsteile 12 miteinander verbunden. Dies ist in
Fig. 7 schwer erkennbar, so daß hierzu nochmals auf Fig. 4
verwiesen wird, wo zwei solcher übereinander angeordneter
Cuboktaeder 20 der beiden Schichten 10, 11 durch dickere Linien
dargestellt sind, wobei die Verbindung über einen Oktaeder 21
deutlich wird.
Während im mittleren Bereich der Deckenkonstruktion gemäß
Fig. 4 Ringmaschen verwendet werden, die gemäß der vorstehenden
Beschreibung jeweils aus drei Cuboktaedern und drei Halb-
Cuboktaedern bestehen, weist die untere Schicht 11 in den
Randbereichen Ringmaschen auf, die vollständig aus ganzen
Cuboktaedern zusammengesetzt sind. Dies führt dazu, daß derartige
Cuboktaeder, die keine Verbindungsteile zur oberen Schicht
aufweisen und ansonsten als Halb-Cuboktaeder ausgebildet sind,
nach unten über die ansonst im wesentlichen ebene Fläche überstehen.
Dies ist auf beiden Seiten bei jeweils vier Cuboktaedern
der Fall. Bei einer Deckenkonstruktion können derartige
überstehende Bereiche als zusätzliche Räume, insbesondere als
Fernsehstudios, verwendet werden, da ein besonders guter
Rundblick gewährleistet ist. Zur Verbesserung der Statik tragen
diese Bereiche wenig bei.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die im übrigen vollständig
regelmäßige Struktur der Deckenkonstruktion an den Rändern
zusätzliche Streben und Knotenpunkte erforderlich macht. Diese
oft erforderliche Diskontinuität am Rande steht selbstverständlich
den vorstehenden Ausführungen nicht entgegen.
Claims (18)
1. Tragdeckenkonstruktion mit einer Vielzahl von an
Knotenstellen miteinander verbundenen Streben, die wenigstens zwei
durch solche Streben miteinander verbundene Schichten bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß jede dieser Schichten (10, 11)
aus einem netzartigen Raumgitter besteht, dessen Netzmaschen
jeweils durch eine um eine Öffnung herum angeordnete
Raumgitterstruktur gebildet werden und daß die Raumgitterschichten
(10, 11) durch für sich ein Raumgitter bildende Verbindungsteile
(12) miteinander verbunden sind.
2. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Maschen aus miteinander verbundenen
Polyedern (20, 21) bestehen.
3. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsteile (12) jeweils an
Verknüpfungspunkten (13) von drei oder vier Maschen ansetzen.
4. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verknüpfungspunkte (13) durch Polyeder (20)
gebildet werden.
5. Tragdeckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Raumgitter aus
Dreieckselementen aufgebaut ist, die jeweils aus drei Streben
(16) gebildet werden.
6. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß ausschließlich Dreieckselemente verwendet werden.
7. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Streben (16) der Dreieckselemente eine
gleiche Länge (a) aufweisen.
8. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Streben der Dreieckselemente zwei
verschiedene Längen aufweisen.
9. Tragdeckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumgitterstruktur
vorgegeben ist durch
2 π < Σα 5/2 π ,
4 r 7 und
g = 2 oder 3, wobeiΣα = Summe der Winkel der Polygonflächen, die an einem Verknüpfungspunkt zusammentreffen,
r = die Anzahl der Kanten oder Streben, die an einem Verknüpfungspunkt zusammentreffen und
g = die topologische Invariante zur Kennzeichnung einer Struktur, also die Zahl der geschlossenen Elemente ("Handgriffe") von Translations-Symmetrie-Einheiten.
4 r 7 und
g = 2 oder 3, wobeiΣα = Summe der Winkel der Polygonflächen, die an einem Verknüpfungspunkt zusammentreffen,
r = die Anzahl der Kanten oder Streben, die an einem Verknüpfungspunkt zusammentreffen und
g = die topologische Invariante zur Kennzeichnung einer Struktur, also die Zahl der geschlossenen Elemente ("Handgriffe") von Translations-Symmetrie-Einheiten.
10. Tragdeckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumgitterstruktur
eine nicht-kompakte, polyedrische Struktur ist.
11. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polygone der polyedrischen Struktur im
Mittel zwischen 3 und 3,5 Seitengeraden aufweisen.
12. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Netzmaschen aus Oktaedern (21) und
Cuboktaedern (20) bestehen, wobei einzelne Cuboktaeder (20)
auch als Halb-Cuboktaeder (20′) ausgebildet sein können.
13. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils ein Oktaeder (21) zwischen 2 Cuboktaedern
(20) bzw. Halb-Cuboktaedern (20′) angeordnet ist, wobei diese
mit jeweils 3 oder 4 Oktaedern (21) verbunden sind.
14. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß eine hexagonale Netzmasche drei ganze
Cuboktaeder (20) und drei Halb-Cuboktaeder (20′) aufweist, wobei
eine abwechselnde Reihenfolge vorliegt.
15. Tragdeckenkonstruktion nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verknüpfungspunkte (13) der
Raumgitterschichten (10, 11) jeweils aus einem Cuboktaeder (20)
bestehen, an dem drei Oktaeder (21) in der Raumgitterschicht selbst
und ein Oktaeder (21) als Verbindungsteil (12) zur parallel
daneben verlaufenden Raumgitterschicht angeordnet sind.
16. Tragdeckenkonstruktion nach einem der Ansprüche 10 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumgitterschichten (10,
11) versetzt zueinander angeordnet sind, in dem ganze Cuboktaeder
(20) und Halb-Cuboktaeder (20′) jeweils invers angeordnet
sind.
17. Tragdeckenkonstruktion nach einem der Ansprüche 10 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß quadratische Polygone der
Struktur jeweils eine Diagonalstrebe aufweisen.
18. Tragdeckenkonstruktion nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Knotenstellen
einheitliche Verbindungselemente vorgesehen sind.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
DE19863627633 DE3627633A1 (de) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | Tragdeckenkonstruktion |
ZA875993A ZA875993B (en) | 1986-08-14 | 1987-08-13 | Heteroarylethylamines,processes for the preparation thereof,and the use thereof as production promotors in livestock |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=6307407
Family Applications (1)
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ZA (1) | ZA875993B (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0465997A1 (de) * | 1990-07-11 | 1992-01-15 | MERO-RAUMSTRUKTUR GmbH & Co. Würzburg | Mehrlagige Raumfachwerkplatte aus Stäben und Knotenstücken |
FR2746130A1 (fr) * | 1996-03-18 | 1997-09-19 | Usinor Sacilor | Enceinte de confinement d'une installation industrielle a risques et procede de fabrication d'une telle enceinte |
DE10112313B4 (de) * | 2000-03-17 | 2011-11-24 | Simon Bauer | Netzartiges Raumtragwerk |
DE19829021B4 (de) * | 1998-06-30 | 2011-12-22 | Weischede Und Partner Planung Im Bauwesen Gmbh | Flächiges Tragwerk für Bauwerke |
-
1986
- 1986-08-14 DE DE19863627633 patent/DE3627633A1/de not_active Withdrawn
-
1987
- 1987-08-13 ZA ZA875993A patent/ZA875993B/xx unknown
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0465997A1 (de) * | 1990-07-11 | 1992-01-15 | MERO-RAUMSTRUKTUR GmbH & Co. Würzburg | Mehrlagige Raumfachwerkplatte aus Stäben und Knotenstücken |
DE4022138C1 (de) * | 1990-07-11 | 1992-02-13 | Mero-Raumstruktur Gmbh & Co Wuerzburg, 8700 Wuerzburg, De | |
US5201160A (en) * | 1990-07-11 | 1993-04-13 | Mero-Raumstruktur | Multiple-layer space-framing plate of rods |
FR2746130A1 (fr) * | 1996-03-18 | 1997-09-19 | Usinor Sacilor | Enceinte de confinement d'une installation industrielle a risques et procede de fabrication d'une telle enceinte |
DE19829021B4 (de) * | 1998-06-30 | 2011-12-22 | Weischede Und Partner Planung Im Bauwesen Gmbh | Flächiges Tragwerk für Bauwerke |
DE10112313B4 (de) * | 2000-03-17 | 2011-11-24 | Simon Bauer | Netzartiges Raumtragwerk |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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ZA875993B (en) | 1988-04-27 |
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