Schalungs-bzw. Stützsysteme zur Herstellung frei geformter Flächen für das Bauwesen sind meist nur sehr aufwendig und teuer herzustellen. Insbesondere bei Schalungssystemen zur Herstellung von freitragenden Kuppeln, Bögen oder Dachflächen, welche beim Aufbringen von Stahlbeton große Zug-und Druck- kräfte übertragen müssen, sind aufwendige Abstützungen bzw. Gleitschalungs- systeme erforderlich. Gleitschalungssysteme, wie sie beispielsweise im Tunnel- bau eingesetzt werden, eignen sich allerdings nicht zur Herstellung beliebiger, frei geformter Flächen, so dass deren Anwendung auf Bauwerke beschränkt ist, welche entlang einer Achse dasselbe Profil (beispielsweise Tunnelprofil) aufwei- sen.

Für frei geformte Dachflächen ist es bekannt, räumliche Stabwerk-oder Seilkon- struktionen zu verwenden, deren Einzelteile (Seile bzw. Stabtragwerke) auf der Baustelle unter großem Aufwand einzeln montiert und an den Knotenpunkten verbunden werden müssen. Erst danach kann das Tragwerk mit der eigentlichen Dachhaut oder einer Schalung versehen werden.

Aus der JP 10-280677 ist ein Schalungselement Mr Doppelwandelemente be- kannt, welches stabförmige Elemente mit einem abwechselnd dreieckigen und viereckigen Querschnitt aufweist, wobei benachbarte Elemente beidseitig mit ei- nem Gewebe verbunden sind. Das Schalungselement ist derart ausgeführt, dass es aus dem Zwischenraum zwischen zwei ebenen Wandelementen leicht entfernt werden kann, da sich die zwischen zwei ebenen Deckplatten angeordneten stab- förmigen Elemente und aus einer zusammengefalteten Stellung in eine ge- streckte Stellung bringen lassen, wodurch die Dicke bzw. Höhe des Schalungs- elementes verringert wird. Aufgrund der beiden ebenen Deckplatten können al- lerdings mit einem derartigen Schalungselement keine räumlich gekrümmten Wandelemente hergestellt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den baustellenseitigen Montageauf- wand zur Herstellung von Stützkonstruktionen bzw. Schalungen für räumlich ge- krümmte Wand-, Boden-oder Deckenelemente zu minimieren, wobei möglichst keine Einschränkungen in Hinblick auf die Umsetzung ambitionierter architektoni- scher Ideen auftreten sollen. Weiters soll eine derartige Stützkonstruktion bzw.

Schalung möglichst einfach und kostengünstig hergestellt und transportiert wer- den können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Werkstoffverbund aus biegesteifen, im We- sentlichen flächigen Grundelementen vorgeschlagen, welche die Zuschnittsform eines Vielecks, vorzugsweise eines Drei-oder Viereck aufweisen, wobei benach- barte Kanten der Grundelemente gelenkig verbunden sind.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Kanten der Grundelemente mit einer an die lokale Krümmung und ggf. an die globale Struktur des herzustellen- den Wand-Boden-oder Deckenelementes angepassten Fuge zusammengefügt sind, wobei die gelenkige Verbindung durch eine biegsame Membran oder durch ein textiles Gewebe hergestellt ist, welches die Fuge zwischen den Kanten der Grundelemente überbrückt.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Stützkonstruktion bzw. Schalung ist durch folgende Punkte gekennzeichnet : a) Herstellung eines ebenen Werkstoffverbunds aus biegesteifen, im Wesentli- chen flächigen Grundelementen, deren benachbarte Kanten zueinander Fu- gen aufweisen und gelenkig miteinander verbunden sind ; b) Punktuelle oder lineare Anhebung bzw. Unterstützung des Werkstoffverbun- des, bis sich die gewünschte räumliche Form des Wand-, Boden-oder Deckenelementes einstellt ; c) Stabilisierung des Werkstoffverbundes in der gewünschten räumlichen Form durch Fugenschluss zumindest eines Großteils der Fugen, vorzugsweise aller Fugen, im Werkstoffverbund.

Der Werkstoffverbund kann somit zunächst auf der Baustelle flächig ausgelegt werden und nimmt erst durch punktuelle oder lineare Anhebung bzw. Unterstüt- zung die gewünschte räumliche Form des zu errichtenden Bauelementes bzw.

Bauteils ein. In dieser Form stabilisiert sich der Werkstoffverbund durch Fugen- schluss und überträgt auftretende Normalkräfte (Druck und Zug) in axialer Plat- tenrichtung, so dass ein stabiler Montagezustand erreicht wird. Der Werkstoff- verbund eignet sich zur Herstellung aller ein-und gegensinnig gekrümmter Fi- chen im Bauwesen.

Als Werkstoffe für die flächigen Grundelemente eignen sich alle druck-und bie- gesteifen Materialien, vorzugsweise verdichtetes oder unverdichtetes Lagenholz, beispielsweise Furniersperrholz oder Mittellagensperrholz, extrudierte Hart- schaumplatten, vorzugsweise mit beidseitiger Gewebearmierung oder soge- nannte Wabenkernplatten (Honeycomb), welche beidseitig mit Furniersperrholz bedeckt sind. Als textiles Gewebe eignen sich ein-oder beidseitig applizierte technische Filze oder Gewebe aus organischen oder anorganischen Fasern, bei- spielsweise Polyester-, Glas-, Carbon-oder Aramidfasern. Als biegsame Membra- nen, welche die Fugen zwischen den Grundelementen überbrücken, können Kunststoffbahnen oder dünne Metallstreifen aus Aluminium, Kupfer etc. verwen- det werden. Insbesondere bei Verwendung von Platten aus extrudiertem Hart- schaum kann somit ein extrem leichter Werkstoffverbund (ca. 10 kg/m2) herge- stellt werden, womit sich beliebige ein-oder gegensinnig gekrümmte Dach-, Wand-oder Bodenflächen, wie Tonne, Kuppel, Sattelfläche (Hyparfläche) und weitere Regelflächen mit geringem Unterstützungsaufwand herstellen lassen. Ein weiterer Vorteil besteht im geringen Gewicht des Werkstoffverbundes und darin, dass der Werkstoffverbund gefaltet oder gerollt transportiert werden kann.

Erfindungsgemäß können die flächigen Grundelemente auf ein textiles Gewebe, vorzugsweise mit Hilfe eines duroplastischen Klebstoffes, aufgeklebt werden. Die Aufbringung des textilen Gewebes erfolgt zumindest auf der konvexen Seite oder in konvexen Bereichen der Schalung bzw. Stützkonstruktion, kann aber auch beidseitig erfolgen, insbesondere bei der Errichtung von gegensinnig gekrümm- ten Bauteilen.

Weites ist es möglich, die flächigen Grundelemente durch ein-oder beidseitiges Befestigen einer biegsamen Membran (Kunststoffbahn bzw. dünnes Metallband) zusammenzufügen, wobei die biegsame Membran aufgeklebt, aufgeklammert oder durch andere mechanische Befestigungsverfahren fixiert werden kann.

Durch das Anheben bzw. Unterstützen des Werkstoffverbundes stellt sich die ge- wünschte räumliche Form ein. Der vorgegebene Fugenquerschnitt bzw. Fugenab- stand zum Nachbargrundelement definiert dabei die Form der örtlichen Krüm- mung. Nachdem die beabsichtigte Krümmung erreicht ist, stabilisiert sich das Gesamtsystem durch Fugenschluss. Erfindungsgemäß kann nun der stabilisierte Werkstoffverbund in einem weiteren Arbeitsschritt beispielsweise mit Holz, vor- zugsweise Brett-oder Plattenmaterial, oder mit Stahlbeton, vorzugsweise Ort- oder Spritzbeton, versteift werden.

Erfindungsgemäß werden die einzelnen Elemente des Werkstoffverbundes bzw. die gewünschten, zu errichtenden Formen des stabilisierten Werkstoffverbundes auf der Basis der Formfindungsprinzipien biegespannungsarmer, dünnwandiger Flächen berechnet. Dazu können computerunterstützte Modellierungsmethoden (z. B. Finite-Elemente-Verfahren) zur Generierung der Formen herangezogen werden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass für viele Pro- blemlösungen in den äußeren Abmessungen gleichartige Grundelemente zu ei- nem Werkstoffverbund zusammengesetzt werden können. Dabei wird über das computerunterstützte Formfindungsprinzip sowohl die Form der Grundelemente (beispielsweise gleichseitige und/oder rechtwinkelige Dreiecke, Quadrate oder Rechtecke) errechnet als auch deren optimale Größe, welche von den maximal auftretenden Krümmungsradien abhängig ist. Weiters wird in Abhängigkeit der Dicke der verwendeten Grundplatten die optimale Fuge bzw. das Spiel zwischen den einzelnen Grundelementen errechnet, welches zur Herstellung eines optima- len Fugenschlusses örtlich unterschiedlich ausgebildet sein kann.

In diesem Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn die Form des Quer- schnitts der Fuge zwischen den Grundelementen, beispielsweise durch Änderung der Fugenbreite und/oder durch Abschrägung der Kanten und/oder durch Einfü- gen von Distanz-oder Keilelementen, an die lokale Krümmung des herzustellen- den Wand-, Boden-oder Deckenelementes angepasst ist. Weiters kann der Schnittwinkel der Kanten längs deren Verlauf variiert werden.

Die erfindungsgemäße Stützkonstruktion bzw. Schalung kann entweder nach Er- richtung des Bauteils entfernt werden oder einen bleibenden Bestandteil des Bauteiles bilden. So ist es beispielsweise möglich, eine Seite des Werkstoffver- bundes mit einer Vorbewehrung für die nachfolgende Aufbringung von Ort-oder Spritzbeton auszustatten. Die eigentliche Stützkonstruktion kann dann beispiels- weise als Wärme-und/oder Schalldämmung am Baukörper verbleiben. So kön- nen beispielsweise extrudierte Polystyrol-Hartschaumplatten als Grundelemente verwendet werden, welche sowohl als Wärmedämmmaterial als auch als Putzträ- ger für die Innengestaltung dienen können.

Erfindungsgemäß ist weiters vorgesehen, dass die Stabilisierung des Werkstoff- verbundes zusätzlich durch eine zumindest teilweise Fixierung des äußeren Ran- des des Werkstoffverbundes an bestehenden Bauteilen oder am Boden erfolgt.

Zu diesem Zweck kann der äußere Rand des Werkstoffverbundes Verankerungs- elemente aufweisen bzw. es können auch Randelemente vorgesehen sein, wel- che in der äußeren Form von jener der Grundelemente abweichen.

Die Erfindung wir im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zei- gen Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Stützkon- struktion bzw. Schalung zur Herstellung von räumlich gekrümmten Wand-, Bo- den-oder Deckenelementen, Fig. 2a und 2b jeweils einen Schnitt durch eine Stützkonstruktion, Fig. 3 und Fig. 4 einen Schnitt durch eine Ausführungsvari- ante einer Stützkonstruktion, Fig. 5 eine dreidimensionale Darstellung einer weiteren Variante einer Stützkonstruktion bzw. Schalung, Fig. 5a und 5b Details der Variante nach Fig. 5, Fig. 6 bis 8 Ausführungsvarianten zum Fixieren der Ränder von Einzelbereichen der Stützkonstruktion, Fig. 9 bis 13 Ausführungsva- rianten der Stützkonstruktion bzw. Schalung im Detail jeweils in einer Schnitt- darstellung, Fig. 14 bis 18 dreidimensionale Darstellungen unterschiedlicher Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Schalung bzw. Stützkonstruktion, sowie Fig. 19 die flächenebene Abwicklung einer Schalung bzw. Stützkonstruk- tion.

Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt aus einer Stützkonstruktion bzw. Schalung besteht aus einem Werkstoffverbund 1 aus biegesteifen, im Wesentlichen flächi- gen, gleichartigen Grundelementen 2, welche im dargestellten Beispiel die Zu- schnittsform eines rechtwinkeligen, gleichschenkeligen Dreiecks aufweisen und auf ein textiles Gewebe 3 appliziert sind. Benachbarte Kanten 5 bzw. 5'der Grundelemente 2 sind gelenkig miteinander verbunden.

Wie aus der Schnittdarstellung in den Fig. 2a und 2b ersichtlich, sind zwischen den einzelnen Grundelementen 2 Fugen 4 vorgesehen, welche auf der konvexen Seite bzw. in konvexen Bereichen der Schalung durch eine biegsame Membran oder ein textiles Gewebe 3 überbrückt werden. Die Grundelemente 2, beispiels- weise aus Sperrholz, können mit einem Klebstoff flächenhaft auf das textile Ge- webe 3 appliziert werden. Die geometrische Zuschnittsform und Größe der Grundelemente 2 deren Dicke bzw. die Breite und die Querschnittsform der da- zwischen vorgesehenen Fugen 4 (siehe Fig. 9 bis 13) kann entsprechend der ge- wünschen Hüllflächengeometrie durch rechnergestützte Formfindungspro- gramme ermittelt werden, so dass sich nach der punktuellen Anhebung bzw.

Unterstützung des Werkstoffverbundes 1 die gewünschte räumliche Form gemäß Fig. 2b einstellt und durch Fugenschluss stabilisiert wird. Eine weitere Stabilisie- rung der räumlich gekrümmten Schalung bzw. Stützkonstruktion kann beispiels- weise durch eine Verankerung 6 des äußeren Randes des Werkstoffverbundes 1 an bestehenden Bauteilen oder am Boden 7 erfolgen oder durch zumindest ein im Bereich des äußeren Randes 13 des Werkstoffverbundes 1 angreifendes Spannelement 19 (z. B. Spanngurt oder Spannseil).

Wie an einem Detail der Schnittdarstellung in den Fig. 3 und 4 gezeigt, kann die durch Fugenschluss stabilisierte Form des Werkstoffverbundes 1 in einem weite- ren Arbeitsschritt z. B. mit einer zweilagigen Holzschalung 8, 9 versteift werden.

Dabei ist in Fig. 3 die Holzschalung 8,9 an der konvexen Seite des Werkstoffver- bundes 1 angebracht, in Fig. 4 hingegen an der konkaven Seite. Die Holzscha- lung kann beispielsweise der zu errichtende Bauteil selbst sein oder nur als Schalung für die Aufbringung einer hier nicht dargestellten Stahlbetonschicht dienen.

Fig. 5 zeigt in einer dreidimensionalen Ansicht eine erfindungsgemäße Stützkon- struktion bzw. Schalung bereits in der gewünschten räumlichen Form stabilisiert, wobei hier die Konstruktion aus mehreren, jeweils geschlossenen, Einzelberei- chen 10 (siehe Fig. 5a bzw. 5b) hergestellt ist. In Abhängigkeit der herzustellen- den globalen Struktur sind bei der ebenen Montagevorbereitung Freiflächen 11 zwischen den Einzelbereichen 10 vorgesehen (siehe Fig. 5b in verkleinertem Maßstab), so dass nach dem Anheben oder Unterstützen im Unterstützungspunkt 12 die Einzelbereiche 10 an den Rändern 13 anliegen und aneinander fixiert wer- den können. Eine zusätzliche Fixierung der Struktur kann an Randpunkten 14 erfolgen. Die zunächst ebene Struktur gemäß Fig. 5b wird bei der Montage im Unterstützungspunkt 12 hochgehoben und in den Randpunkten 14 fixiert. Ein räumlicher Montage-Versteifungszustand stellt sich durch die Geometrie der Grundplatten 2 sowie durch den gewähren Fugenabstand bzw. Fugenquerschnitt zwischen den einzelnen Grundplatten 2 ein. Die optimale Form entspricht jetzt dem biegestörungsfreien Membran-bzw. Schalenzustand.

In weiteren Arbeitsschritten kann nun beispielsweise eine zweischalige Holz- schalung durch Nageln oder Schrauben (nachgiebiger Verbund) auf den Werk- stoffverbund 1 aufgebracht werden (siehe Fig. 3 bzw. 4). Hierbei dient der Werk- stoffverbund als verlorene Schalung und wird Teil der tragenden Gesamtkon- struktion. Es ist aber auch möglich, auf die Konstruktion gemäß Fig. 5 Stahlbeton oder Faserbeton im Spritzbetonverfahren aufzubringen, hierbei kann der Werk- stoffverbund 1 als Schalung dienen, welche nachträglich beseitigt wird. Es ist al- lerdings auch möglich, durch Verankerungselemente eine entsprechende Struk- turgestaltung der Oberfläche des Werkstoffverbundes 1 diesen formschlüssig mit dem Stahl-oder Faserbeton zu verbinden, so dass der Werkstoffverbund 1 ebenfalls Teil der Gesamtkonstruktion wird.

Falls die Gesamtfläche des Werkstoffverbundes 1 zu groß wird und dieser bei- spielsweise zum leichteren Transport in Einzelbereiche unterteilt werden muss, oder wenn Strukturen gemäß Fig. 5 hergestellt werden, welche aus mehreren Einzelbereichen 10 zusammengesetzt sind, so müssen diese Einzelteile baustel- lenseitig zusammengefügt werden.

In den Fig. 6 bis 8 sind nun einzelne Ausführungsvarianten zum Fixieren der Ränder der Einzelbereiche dargelegt. Mit 2 ist jeweils das randständige Grund- element 2 eines Einzelbereiches 10 bezeichnet und mit 3 das darauf applizierte textile Gewebe. Vom zweiten Einzelbereich 10'ist zur besseren Übersicht das textile Gewebe 3'ohne randständiges Grundelement dargestellt. In Fig. 6 erfolgt die Verbindung der beiden Einzelbereiche 10,10'durch ein Klebeband 15, wobei allerdings von dieser Verbindung nur geringe Kräfte aufgenommen werden kön- nen. In Fig. 7 ist eine Keederverbindung 16 mit Schlaufe und Schnürung darge- stellt. Fig. 8 zeigt einen Keeder mit Klemmelementen 17,17', welche verschraubt werden können, sodass die entsprechende Verbindung relativ große Zugkräfte aufnehmen kann.

Der Werkstoffverbund 1 kann-wie bereits weiter vorne ausgeführt-aus unter- schiedlichsten Materialien hergestellt werden. Neben der Verwendung von Fur- niersperrholz und Mittellagensperrholz für die Grundelemente 2 eignen sich zur Erzielung extrem leichter Werkstoffverbünde Materialkombinationen wie bei- spielsweise in Fig. 9 und Fig. 10 dargestellt. Die Grundelemente bestehen bei- spielsweise aus extrudierten Polystyrol-Hartschaumplatten mit beidseitiger Ge- webearmierung, das textile Gewebe 3 aus einem Polyestergewebe. Der örtliche Krümmungsradius wird durch die Breite und Form der Fuge 4 und die Dicke der Hartschaumplatten bestimmt. Es ist auch möglich, dass die Form des Quer- schnittes der Fuge 4 zwischen den Grundelementen 2, beispielsweise durch Ab- schrägung der Kanten 5,5'in einem bestimmten Winkel, an die lokale Krüm- mung des herzustellenden Wand-Boden, oder Deckenelementes angepasst wird.

Ein besonders leichter Werkstoffverbund kann auch durch die Verwendung von Platten mit einem Wabenkern (Honeycomb) und beidseitiger Decklage aus Fur- niersperrholz gemäß Fig. 11 erzielt werden.

Weiters ist es möglich-wie in Fig. 12 dargestellt-Hohikörperformen mit ver- dichtetem Lagenholz (Pressholz) herzustellen, wobei die Ränder des verdichteten Lagenholzes geneigt sind und die Fuge 4 zwischen den Grundelementen 2 einen Öffnungswinkel oc aufweist, welcher sich beim Errichten der Stützstruktur schließt.

Schließlich kann gemäß Fig. 13 auf dem Werkstoffverbund 1 eine Vorbewehrung 18 für den aufzubringenden Ort-oder Spritzbeton vorgesehen sein.

In den Fig. 14 bis Fig. 18 sind einige Ausführungsbeispiele für Stützkonstruktio- nen bzw. Schalungen dargestellt, aus welchen die vielfältigen Anwendungsmög- lichkeiten erkennbar sind.

Die Stützkonstruktion gemäß Fig. 14 zeigt eine freie Knitterform, welche bei- spielsweise zur Herstellung einer Deponieabdichtung oder zur Befestigung tief- gründiger Böden verwendet werden kann. Dabei ist meist keine Fixierung des äußeren Randes des Werkstoffverbundes 1 notwendig.

Fig. 15 und 18 zeigen Schalungen für tunnelförmige Baukörper mit sich stetig änderndem Profil, wobei in der Ausführung nach Fig. 18 drei-und viereckige Grundelemente gemischt eingesetzt werden. Die Randfixierung kann durch Spannseile 19 erfolgen.

Die Fig. 16 und 17 zeigen aus mehreren Einzelbereichen 10 zusammengesetzte Schalungen bzw. Stützkonstruktionen beispielsweise für Hallendächer.

Die Fig. 19 zeigt die flächige Abwicklung einer Schalung für einen tunnelförmigen Baukörper.