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Skelettkonstruktion
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insbesondere solche in Form eines Kreuzes, eines Sterns, einer Kreisscheibe, einer Kugel, eines Tetraeders, Oktaeders od. dgl. zum Einlegen der Zugelemente in den durch die Kanäle, Löcher od. dgl. gehenden Flächen geteilt sind und gegen Verschieben und gegebenenfalls Verdrehen Fortsätze bzw.
Ausnehmungen aufweisen und dass die formschlüssige Verbindung der Hälften bzw. Teile mittels der daran anschliessenden Druckelemente bzw. Verbindungsstücke oder mittels dazwischengeschalteter bzw. aufgesetzter Ringe od. dgl. erfolgt, wobei die Enden der Druckelemente oder Verbindungsstücke oder die Ringe über die Fortsätze geschoben bzw. in die Ausnehmungen eingesetzt sind.
Die Verbindungsstücke können bei allen Anschlussstellen gleichgeartete bzw. gleiche Ansätze aufweisen, d. h. entweder lauter positiv oder lauter negativ ausgebildete Ansätze od. dgl., mit denen ein Zusammenschluss zwischen zwei oder mehreren Druckelementen herstellbar ist. So können z. B. auf die richtige Länge zugeschnittene Rohre, Profile od. dgl. ohne zusätzliche Bearbeitung mit Verbindungsstücken, deren Anschlussstellen mit Fortsätzen in die Rohre oder Profile eintreten oder sie umschliessen, verbunden werden und sind dadurch gegen Verschieben gegenüber einander bzw. gegenüber den Verbindungsstücken gesichert. Weisen die Profile und die Fortsätze bzw.
Ausnehmungen der Verbindungsstücke einen unrunden, vorzugsweise eckigen Querschnitt auf, sind die Rohre auch gegen Verdrehen gegenüber einander bzw. gegenüber den Verbindungsstücken gesichert.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen, in denen zahlreiche Formen von Einzelteilen und einige Ausführungsbeispiele von Gegenständen dargestellt sind, näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 ein gerades, von einem Zugelement durchsetztes Bauelement ohne gegen Verschieben und Verdrehen sichernde Ansätze, Fig. 2 ein Druckelement, dessen Anschlussstellen an einem Ende positiv und am andern Ende entsprechende negative Ansätze aufweisen, Fig. 3 ein Verbindungsstück, dessen Anschlussstellen an beiden Enden gleichartig ausgebildet sind, Fig. 4 bis 12 schematisch verschiedene Formen von Druckelementen und Verbindungsstücken, deren Anschlussstellen je nach dem Verwendungszweck wie in Fig. 2 oder 3 angedeutet ausgebildet sein können, Fig.
13, 13a, 14 und 15 als rechtwinkelige Kreuzungsstücke ausgeführte Verbindungsstücke, Fig. 16 und 17 ein gerades und ein Winkelverbindungsstück, mit Druckelementen und einem Zugelement zusammengebaut, im Schnitt, Fig. 18 bis 20 Stirnansichten von verschiedenen Verbindungsstücken, Fig. 21 ein kugelförmiges Kreuzungsstück mit drei zueinander senkrecht liegenden Achsen, Fig. 22 und 23 verschiedene Anschlagstücke, die sich innerhalb eines geschlossenen Systems befinden, Fig. 24 bis 26 die Führung der Zugelemente bei verschiedenen Sesselkonstruktionen, Fig. 27 ein sternförmiges Kreuzungsstück, wobei die Achsen der Arme nicht in einer Ebene liegen, mit der Andeutung des Anschlusses von Druckelementen und Verbindungsstücken, Fig. 28 bis 34 Druckelemente, deren Anschlussstellen als Sicherung gegen Verschieben und Verdrehen ausgebildet sind, Fig.
35 die Zusammensetzung eines linearen Gegenstandes aus Druckelementen, Verbindungsstücken und einem Zugelement, Fig. 36 die Zusammenstellung eines ebenen oder gekrümmten flächenhaften Gegenstandes aus Druck-und Zugelementen, jedoch noch ohne Verbindungsstücke an den Kreuzungsstellen, Fig. 37 einen gleichen Gegenstand mit aufgesetzten kreuzförmigen Verbindungsstücken, Fig. 38 eine fertige Konstruktion eines gekrümmten skelettartigen flächenhaften Gegenstandes, z. B. als Tragkonstruktion für ein Hallendach.
In Fig. 1 ist ein gerades, auf Druck beanspruchtes, von einem Zugelement--l-durchsetztes Bauelement --2-- dargestellt, wie es bei bekannten Konstruktionen verwendet wird. Solche Bauelemente besitzen zur Aufnahme der Zugelemente eine oder mehrere Bohrungen, Schlitze oder sonstige Durchgänge, die zentrisch, exzentrisch oder bei dickwandigen Hohlkörpern in deren Wänden angeordnet sein können. Die erfindungsgemäss ausgebildeten Bauelemente--3, 4-- dieser Art (Fig. 2 und 3) haben Anschlussstellen--5, 6 und 7--mit vorzugsweise konzentrisch angeordneten Ansätzen, Ausnehmungen, Zapfen, Löchern, Stirnverzahnungen, Rändelungen usw., von denen verschiedene Ausführungsformen später im einzelnen erläutert sind.
In der weiteren Beschreibung werden Bauelemente gemäss Fig. 2 mit positiv (--5--) und negativ (--6--) ausgebildeten Anschlussstellen als Druckelemente--3--und Bauelemente gemäss Fig. 3 mit ausschliesslich negativ oder ausschliesslich positiv ausgebildeten Anschlussstellen-7-als Verbindungsstücke-4-bezeichnet. Für grosse Gegenstände ist es wirtschaftlich sehr vorteilhaft, dass zusammen mit Verbindungsstücken runde oder profilierte Teile, insbesondere Rohr-Druckelemente, als Bau-und Konstruktionselemente verwendet werden können, wobei auf einfache Weise eine Sicherung gegen gegenseitiges Verschieben und gewünschtenfalls auch gegen Verdrehen an den Anschlussstellen erzielt ist, indem die Ansätze. wenigstens an ihrer Wurzel, mit Passsitz in die Rohrenden eintreten.
Die Fig. 4 bis 12 sollen vor allem die äussere Form von verschiedenen Bauelementen zeigen, die auch im zusammengebauten Zustand erkennbar ist. Dabei ist die besondere Ausgestaltung der Anschlussstellen nicht angedeutet ; diese können entweder, wie in Fig. 2 gezeigt, < m ein-und demselben
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Element verschiedenartig, oder, wie in Fig. 3 gezeigt, gleichartig ausgebildet sein.
In Fig. 4 ist ein gekrümmtes und in Fig. 5 ein eckiges Winkelstück dargestellt. Gerade bei solchen Winkelstücken, die eine Richtungsänderung zwischen den angeschlossenen weiteren Bauelementen ermöglichen, ist an den Anschlussstellen eine Sicherung gegen Verschieben und Verdrehen besonders wichtig und vorteilhaft, da auf diese Weise stabile in einer Ebene oder im Raum gekrümmte Gegenstände herstellbar sind.
Die Mannigfaltigkeit der Formen von erfindungsgemäss aufgebauten Gegenständen wird durch Einführung von Bauelementen, die von mehr als einem Zugelement durchsetzt sind und die mehr als zwei Anschlussstellen haben, bedeutend erweitert, wie eine unsymmetrische gabelförmige Verzweigung (Fig. 6), ein rechtwinkeliges Kreuzungsstück (Fig. 7) oder eine symmetrische gabelförmige Verzweigung
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drei annähernd in einer Ebene liegenden Achsen (Fig. 9), eine annähernd in einer Ebene liegende
Verzweigung mit einer Aufspaltung in drei Äste (Fig. 10), ein Kreuzungsstück mit drei zueinander senkrecht liegenden Achsen (Fig. 11) und eine räumliche Verzweigung mit einer Aufspaltung in drei Äste (Fig. 12).
Die kreuzförmigen, meist als Verbindungsstücke ausgebildeten Bauelemente sind vor allem für die Zusammensetzung flächenhafter oder räumlicher Gegenstände von Bedeutung, die
Verzweigungen für säulenartige Gegenstände und sonstige tragende Elemente.
Fig. 13 zeigt ein kreuzförmiges Verbindungsstück-8-, in das von oben her Schlitze-9- zur Aufnahme der Zugelemente--l--eingeschnitten sind. An den Anschlussteilen sind zylindrische Fortsätze-10-vorgesehen, auf die Rohr-Druckelemente --11-- mit Passsitz aufschiebbar sind.
Zur Erleichterung des Zusammensetzens ist es vorteilhaft, den Fortsätzen eine derartige Form zu geben, dass das Mass für den Passsitz nur an ihrer Wurzel vorhanden ist, d. h. man wird sie kegel-bzw. pyramidenstumpfförmig ausbilden oder bei rundem Querschnitt auch in Form von Halbkugeln --10a-- (Fig. 13a) ; diese Regel gilt prinzipiell für alle Anschlussstellen.
In Fig. 14 ist ein ringförmiges Kreuzungsstück--12--mit Ansätzen--13--zum Anschliessen von Druckelementen bzw. Verbindungsstücken dargestellt. Fig. 15 zeigt ein weiteres, längs der durch die zur Aufnahme der Zugelemente dienenden Kanäle-16-gehende Fläche geteiltes Kreuzungsstück, das aus gleichen Hälften--14 und 15-- besteht. Im zusammengebauten Zustand ist der Zusammenhalt der beiden Hälften durch die angeschlossenen Druckelemente oder Verbindungsstücke - gesichert, deren Ausnehmungen --18-- die Fortsätze --10-- des Kreuzungsstückes --14, 15- mit Passsitz umschliessen.
Die Fig. 16 und 17 zeigen die Zusammensetzung von Rohr-Druckelementen --11-- mittels eines geraden bzw. eines Winkelverbindungsstückes --18 bzw. 19-- ; dabei ist es günstig, wenn auch bei Winkelverbindungsstücken der äusserste Umriss der Anschlussstellen genau dem senkrechten Querschnitt der angeschlossenen Druckelemente entspricht, damit sich glatte Übergänge ohne sprunghafte Querschnittsveränderungen ergeben. Bei der Verwendung von Rohr-Druckelementen sind die Zugelemente--l--in den Verbindungsstücken--18 bzw. 19--geführt. Bei Rohren mit hinreichender Wandstärke, z. B. bei Betonrohren, können die Zugelemente auch in in den Rohrwänden vorgesehenen Kanälen geführt sein.
Von den in den Fig. 18, 19 und 20 in Stirnansicht gezeigten Verbindungsstücken sind die ersten beiden der Länge nach in je zwei Hälften--20 und 21 bzw. 22 und 23--geteilt, so dass sie auch auf bereits durch Druckelemente hindurchgeführte Zugelemente--l--aufgesetzt werden können.
Während bei dem in Fig. 15 dargestellten Kreuzungsstück die Teilungsfläche durch die Mitte der Kanäle --16-- verläuft, sind bei den Verbindungsstücken gemäss Fig. 18 und 19 die Kanäle zur Aufnahme der Zugelemente --1-- durch Ausnehmungen --24 bzw. 25 und 26-in jeweils nur einer Hälfte gebildet, damit das Zugelement nicht in den Trennungsschlitz rutschen kann, wenn es durch eine Kraftkomponente in Richtung der Teilungsfläche beansprucht wird. Im Verbindungsstück gemäss Fig. 19 können die Zugelemente entweder parallel geführt sein oder es kann sich um eine Verzweigung handeln.
Das Verbindungsstück gemäss Fig. 20 ist ungeteilt und zum Zusammensetzen von achteckigen Hohlprofilen bestimmt.
Fig. 21 zeigt ein kugelförmiges Kreuzungsstück--27--, das ähnlich wie jenes von Fig. 11 drei zueinander senkrecht liegende Achsen besitzt. Zum Anschluss von Druckelementen oder Verbindungsstücken vorzugsweise von Rohr-Druckelementen, sind Ansätze --28-- vorgesehen.
Während sich Anschlagstücke und gegebenenfalls Spannglieder für die Zugelemente in den meisten Fällen an einem Ende oder Rand eines Gegenstandes befinden, können solche Teile erforderlichenfalls auch an andern Stellen vorgesehen werden. Dieser Fall tritt insbesondere bei in sich geschlossenen, z. B.
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ringförmigen, Systemen ein. Derartige Anschlagstücke sind in den Fig. 22 und 23 dargestellt. Gemäss Fig. 22 dient ein zwischen zwei Druckelementen --3-- liegendes Anschlagstück --29-- zum Festlegen zweier Enden von Zugelementen--l und l'--. Nach Fig. 23 erfolgt die Fixierung der Enden der Zugelemente--l und l'--in zwei nebeneinanderliegenden Anschlagstücken --30 und 31--.
Solche wie vorstehend erwähnt geschlossene Systeme treten bei den in den Fig. 24 bis 26 gezeigten Sesselkonstruktionen auf, wenn die Enden der Zugelemente--l--nicht z. B. an den unteren Enden der Sesselbeine herausgeführt sind. Ausserdem sind bei diesen Konstruktionen
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in verhältnismässig weiten Kanälen geführt sein, welche am Ende der Herstellung mit einem erhärtenden Bindemittel ausgegossen werden.
Im folgenden sind Ausführungsformen von Bauelementen beschrieben, die insbesondere für den Aufbau räumlicher oder gekrümmter flächenhafter Gegenstände geeignet sind. So zeigt Fig. 27 ein sternförmiges Kreuzungsstück--34--, wobei die Achsen der einzelnen Arme auf einer Tonnen-oder Kegelfläche liegen ; weiters sind in dieser Figur zugehörige Druckelemente--35--und ein Winkelverbindungsstück--36--, z. B. zur Herstellung tonnen-oder kuppelartiger Gewölbe, die im
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aufsitzen, während das Zusammenstecken bedeutend erleichtert ist. Dadurch können lose zusammengestellte Teile für einen gekrümmten Gegenstand auf eine ebene Unterlage gelegt und lediglich durch Anspannen der Zugelemente aufgerichtet bzw. in ihre endgültige Form gebracht werden.
Für die erfindungsgemässe Ausbildung der Anschlussstellen als Sicherung gegen Verschieben und Verdrehen sind in den Fig. 28 bis 34 verschiedene Möglichkeiten angegeben, wobei stets gerade Druckelemente dargestellt sind. Diese Ausbildungen sind selbstverständlich auch an den zugehörigen Verbindungsstücken vorgesehen, u. zw. an allen Anschlussstellen positiv oder allen Anschlussstellen negativ, sowie auch an andern Bauelementen mit mehr als zwei Anschlussstellen. Besonders vorteilhaft ist eine konzentrische Ausbildung der Ansätze usw. für Winkelverbindungsstücke, wodurch ein um einen bestimmten Bruchteil von 3600 oder Vielfache davon verdrehtes Zusammenstecken aneinanderstossender Teile möglich ist, so dass auch räumlich gekrümmte Gegenstände herstellbar sind.
Das Druckelement-38- (Fig. 28) besitzt an einem Ende einen Ansatz-39-, dessen Umriss ein regelmässiges Achteck ist, und am andern Ende eine kongruente achteckige Ausnehmung - -40--. Für das Zugelement ist eine zentrische Bohrung --41-- vorgesehen.
Das Druckelement-42-- (Fig. 29) besitzt ebenfalls einen achteckigen Ansatz--43--und eine entsprechende Ausnehmung am andern Ende, jedoch sind für eine Mehrzahl von Zugelementen konzentrisch angeordnete Bohrungen--44--vorgesehen.
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laufen nicht bis zum äusseren Umriss, was einem daraus hergestellten Gegenstand ein glatteres Aussehen verleiht. Für die Zugelemente sind eine zentrale Bohrung und mehrere konzentrisch um diese herum angeordnete Bohrungen--50--vorgesehen.
Die Druckelemente-51-- (Fig. 32) und--53-- (Fig. 33) mit einem Ansatz --52-- bzw.
Zapfen--54--erlauben eine Verdrehung um jeweils 90 , das Druckelement-55-- (Fig. 34) mit den Rippen--56--eine solche um jeweils 450. Eine feinstufige Winkelverstellbarkeit ist bei Anordnung einer Verzahnung oder Rändelung an den Anschlussstellen erzielbar.
Um statischen Erfordernissen Rechnung zu tragen, können stab-oder säulenförmige Gegenstände über ihre Länge mit verschiedenem Querschnitt bzw. Durchmesser ausgebildet werden. Für diesen Zweck ist in Fig. 35 die Anwendung von Reduzier-Verbindungsstücken --58 und 60-gezeigt,
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59 und 61--verschiedenenRohr-Druckelementen --11-- hergestellt, die gemäss Fig. 36 einander senkrecht kreuzend übereinandergelegt werden. Erst dann werden Kreuzungsstücke --62-- aufgesetzt (Fig. 37), die z. B. den geschlitzten Kreuzungsstücken --8-- aus Fig. 13 oder den geteilten Kreuzungsstücken
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--14, 15-- aus Fig. 15 entsprechen können.
Es können aber auch Kreuzungsstücke--62-- verwendet werden, die ähnlich dem Kreuzungsstück --34-- von Fig. 27 im zusammengespannten Zustand eine Richtungsänderung der angeschlossenen Druckelemente ergeben.
Fig. 38 zeigt einen gekrümmten skelettartigen Gegenstand, der z. B. als Tragkonstruktion für die Dachhaut einer Halle dienen kann. Dabei befinden sich die Anschlagstücke--63--, die gegebenenfalls mit Spannelementen kombiniert sein können, für die Zugelemente an den unteren Rändern. Diese unteren Ränder ruhen auf Betonpfeilern, könnten jedoch auch direkt am Boden stehen. Im letzteren Falle kann die im entspannten Zustand flach am Boden liegende Konstruktion gegebenenfalls lediglich durch Anspannen der Zugelemente, ohne Verwendung eines Stützgerüstes, aufgerichtet werden.
Bei derartigen tonnen-oder kuppelartigen Konstruktionen sind die Bauelemente, abgesehen von der durch die Zugelemente ausgeübten Kraft, im wesentlichen auf Druck beansprucht und es ist daher nur ein verhältnismässig geringes Widerstandsmoment gegen Durchbiegen und Knicken erforderlich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Skelettkonstruktion von linearer, flächenhafter oder räumlicher steifer Struktur, insbesondere zur Bildung von Gittern, Gegenständen mit Abzweigungen u. dgl., die aus Druckelementen und Verbindungsstücken, Zug-, Sicherung-un gegebenenfalls Spannelementen gebildet ist, wobei die Druckelemente und Verbindungsstücke von einem oder mehreren biegsamen, aber undehnbaren Zugelementen durchsetzt sind, die Skelettkonstruktion durch Spannen der Zugelemente in eine starre Gestalt gebracht ist und die Druckelemente und Verbindungsstücke in eingespanntem Zustand gegen Verschieben und gegebenenfalls Verdrehen ihrer Anschlussstellen gegenüber einander gesichert sind,
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eingeschnittenen Schlitzen (9) versehen sind, die zur Aufnahme von insbesondere einander überkreuzenden Zugelementen (1) bestimmt sind,
wobei die anschliessenden Druckelemente (11) oder Verbindungsstücke für die Zugelemente in an sich bekannter Weise Kanäle, Bohrungen oder offene Schlitze, die in bezug auf die erstgenannten Schlitze verdreht angeschlossen sind, aufweisen, oder dass Verbindungsstücke (15 ; 20, 21 ; 22, 23) oder Druckelemente, insbesondere solche in Form eines Kreuzes, eines Sterns, einer Kreisscheibe, einer Kugel, eines Tetraeders, Oktaeders od. dgl. zum Einlegen der Zugelemente (1) in den durch die Kanäle, Löcher od. dgl. (16, 24, 25, 26) gehenden Flächen geteilt sind und gegen Verschieben und gegebenenfalls Verdrehen Fortsätze bzw. Ausnehmungen aufweisen und dass die formschlüssige Verbindung der Hälften bzw. Teile mittels der daran anschliessenden Druckelemente bzw.
Verbindungsstücke oder mittels dazwischengeschalteter bzw. aufgesetzter Ringe od. dgl. erfolgt, wobei die Enden der Druckelemente oder Verbindungsstücke oder die Ringe über die Fortsätze
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