Freigespannte textile Membrankonstruktionen

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1 Diether S. Hoppe Freigespannte textile Membrankonstruktionen Geschichtliche, materialtechnische, konstruktive und gegenwärtige Entwicklungen Böhlau Verlag Wien Köln Weimar

2 INHALTSVERZEICHNIS 15 1 EINLEITUNG Vorbemerkungen Kurzer Abriß über die Geschichte textiler Konstruktionen 18 Zeittafel 23 2 MEMBRANKONSTRUKTIONEN Typologie der Membrankonstruktionen Einleitung Geometrie der Membrane Spannungszustand der Membrane Tragfunktion der Membrane Freigespannte textile Membrankonstruktionen Formfindung Empirische Formfindung historischer Konstruktionen Minimalflächen Kombinationen und Additionen 30 : Membranauflager Experimentelle Formfindung Analytische Formfindung Konstruktion Belastungen und Formoptimierung Rechenmodelle Konfektionierung Konstruktive Ausbildung von Rändern und Auflagern 45 3 MEMBRANMATERIALIEN Typologie der Materialien Entwicklung der Membranmaterialien Produktion - Fasermaterialien - Folien und Beschichtungen Moderne Membranmaterialien Natürliche Materialien 48 3".2.1 Pflanzliche Materialien Tierische Materialien Verarbeitung natürlicher Fasermaterialien Fasern und Gewebe Synthetische Polymere Natürliche Polymere Anorganische Fasern Faserherstellung Garnherstellung Inhaltsverzeichnis

3 Herstellung von textilen Werkstoffen Folien und Beschichtungen Plastomere Elastomere Herstellung der Folien Beschichten der Gewebe Eigenschaften und Verhalten von Membranmaterialien Isotrope Membranmaterialien Anisotrope Membranmaterialien Im Spannungs-Dehnungsverhalten nicht lineare Membranmaterialien Unter Lastwechsel anelastische Membranmaterialien Modelle zur Beschreibung des Gewebeverhaltens Spannungs-Dehnungsverhalten Schubmodul Bruchverhalten Weiterreißverhalten Materialprüfung und Vergleich mit Strukturmodell Prüfung von Membranmaterialien Anforderungen an Membranmaterialien Einachsiger Zugversuch Zweiachsiger Kurzzeit-Zugversuch 76 ' Werkstoffgleichungen für zweiachsige Kurzzeitzugbeanspruchung Materialkennwerte Prüfung der Weiterreißfestigkeit Langzeit-Zugversuch Kompensation von Formänderungen Prüfung der Nahtfestigkeit Prüfung der Adhäsion Dynamische Großversuche Umweltversuche Prüfung der Wasseraufnahme Brandbeständigkeit Wärmedämmung Lichtdurchlässigkeit Schalldämmung Nähte und Verbindungen Textilnähte Schweißnähte Kleben und Vulkanisieren Kombinationsnähte Lösbare Verbindungen Randanschlüsse Seile und Netze Seile aus Naturfasern Seile aus Kunstfasern Drahtseile Seilverbindungen Netze 10 Inhaltsverzeichnis

4 Begriffe und Bezeichnungen Bezeichnung der Faser Angabe der Feinheit des Garns (tex-system) Angabe der Drehungsrichtung Angabe der Zwirnfeinheit (Titer) Reißlänge TECHNISCHE ANWENDUNGEN Einfluß auf sonstige textile Membrankonstruktionen Einleitung Schiffssegel und ihr Einfluß Textile Fluggeräte und ihr Einfluß Windräder und ihr Einfluß Schiffssegel Entwicklungsgeschichte historischer Schiffssegel Das Rahsegel Ägyptische, Phönizische und Etruskische Rahsegel Griechische und Römische Rahsegel Nordische Rahsegel Das Lateinersegel Exotische Einflüsse auf die Segeltechnik Frühe Kombinationen von Rahsegel und Lateinersegel Die Segel der schnellen Kreuzer des Mittelmeeres Die Segel der nordischen Kogge 118 : Die Besegelung von Vollschiffen Die Besegelung der Karracke Die Besegelung der Galeone Die Besegelung von Fregatten und Linienschiffen Die Besegelung von Schoner und Klipper Dampfschiffe mit Segel Die Besegelung der Windjammer Historische Fachbezeichnungen und Konstruktionen Mäste Takelung { Segel ] Entwicklungsgeschichte heutiger Schiffssegel Vom Gaffelsegel zum Hochsegel Materialentwicklung, Formfindung und Zuschnitt heutiger Schiffssegel J Struktur, Bahnenanordnung und Lattung Flügelsegel Antriebssegel ohne Boote Textile Fluggeräte Einteilung und theoretischer Hintergrund Fliegen mittels Flügel Flugdrachen Frühe Gleiter und Flugzeuge Neue Gleiter Fliegen mittels Schirm i i Inhaltsverzeichnis 11

5 Der klassische Fallschirm Neue Lenkschirme (sog. Paragleiter) Fliegen mittels Pneu Ballone Luftschiffe Windräder Einleitung, Einteilung und Bezeichnung Entwicklungsgeschichte der klassischen Windmühlen Die orientalischen Vertikalachsen-Windräder Die europäischen Horizontalachsen-Windräder Die deutschen Bockwindmühlen Die Turmwindmühlen der Mittelmeerländer Die Holländer Mühlen" Entwicklungsgeschichte heutiger Windkraftanlagen SCHUTZDÄCHER Typologie und Entwicklung Vela und Velarekonstruktionen Einleitung und Begriffsbestimmung Klassische Vela Velarekonstruktionen Neue Velakonstruktionen 194 Beispiel: Wandelbares Dach für Stiftsruine Bad Hersfeld, Deutschland Textile Straßen- und Hof Überdachungen Einleitung und Begriffsbestimmung Toldos Neue textile Straßen- und Hofüberdachungen 204 Beispiel^HofÜberdachung des Imagination Center - Staffordshire House, London, England Baldachine und Markisen Einleitung und Begriffsbestimmung Entwicklungsgeschichte der Baldachine und Markisen Neue Baldachine und Markisen 216 Beispiel. Haj Terminal des Jeddah International Airport, Saudi Arabien Schirme Einleitung und Begriffsbestimmung Entwicklungsgeschichte des Klassischen Schirmes Neue Schirme als Schutzdächer 228 Beispiel: Wandelbare Hofüberdachung der Großen Moschee in Medina, Saudi Arabien ZELTE Typologie und Entwicklung Nomadische Zelte Einleitung und Begriffsbestimmung Das Schwarze Zelt" Die Arabischen Schwarzen Zelte" Die Persischen Schwarzen Zelte" Das Hautzelt der Tuareg 12 Inhaltsverzeichnis

6 Die Yurte Zelte im Polarkreis Das Lappenzelt Das Eskimozelt Die Zelte der Nordamerikanischen Taiga 253 6,2.5 Das Tipi Neue Nomadenzelte Kleinzelte Einleitung und Begriffsbestimmung Militär- und Prunkzelte Reisezelte Zeltstädte und Lager Neue Kleinzelte Großzelte Einleitung und Begriffsbestimmung Das Zirkuszelt oder das Klassische Großzelt Entwicklungsgeschichte-Anfänge Das Rundzelt mit einem Zentralmast Die Reihenmastzelte Das Chapiteau Konstruktionsvergleich Reihenmastzelt und Chapiteau :6 Der Australische Typ" ( cupola" or hatchtop" type) Windproblematik und Neigung der Zirkuszelte Gegenwärtige konstruktive Lösungen 301 ; Die Seilnetzkonstruktionen von Suchov - ein Exkurs Zelthallen Punktunterstützte Zelthallen Rahmenunterstützte Zelthallen Neue Großzelte SCHLUSSBEMERKUNGEN - ZUSAMMENFASSUNG 321 ANHANG - EIGENE ARBEITEN 363 QUELLENANGABEN 363 Abbildungsverzeichnis 370 Literaturverzeichnis v Inhaltsverzeichnis 13