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Die Erfindung bezieht sich auf eine Skelettbauweise mit sich in vorbestimmten Richtungen erstreckenden räumlichen Fachwerken, welche durch Aneinanderschliessen von Elementen gebildet sind, deren jedes ein nach den Kanten einer dreiseitigen Pyramide verlaufendes Stabwerk ist.
Bei einer bekannten Skelettbauweise (DE-OS 1940550) dieser Gattung werden die Elemente in deren
Ecken in der Weise aneinandergeschlossen, dass die in einer Ebene liegenden Kanten ein gleichmässiges
Vieleck bilden.
Von diesem Vorschlag unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, dass die räumlichen Fachwerke aus zwei Sorten von mit Abdeckflächen versehbaren Elementen gebildet sind, wobei die Elemente jeder Sort untereinander identisch sind und bezüglich der Elemente der andern Sorte hinsichtlich einer beliebigen Pyramidenfläche der Elemente spiegelsymmetrisch sind, dass mindestens drei Elemente jeweils an drei Eckpunkten miteinander verbunden sind, wobei zwecks Bildung eines Fachwerkes, dessen Eckpunkte auf höchstens vier konzentrischen Kreiszylinderflächen liegen, der Zusammenschluss jeweils in gleichbleibender Reihenfolge nacheinander abwechselnd an allen vier Pyramidenflächen erfolgt.
Erst durch diese erfindungsgemässen Merkmale ergibt sich eine konstruktiv und auch wirtschaftlich vorteilhafte Bauweise. Sie vermeidet auch die Nachteile beim Transport und bei der Montage von aus Langträgern, Querstäben und Diagonalstäben zusammengesetzten, eine grosse Länge aufweisenden, allgemein bekannten Baukörpem.
Die in einer der vorgesehenen Länge des Fachwerkes entsprechenden Anzahl aneinandergereihten Elemente sind in ihren Berührungsbereichen miteinander lösbar oder unlösbar verbunden.
Für Bauzwecke kann der Anschluss insbesondere durch Verschraubung oder Verschweissung erfolgen.
Für Anschauungszwecke, insbesondere im Sinne eines baukastenartigen Zusammensetzspieles, ist ausserdem Anschluss durch Haftung, Klebung, Magnetwirkung, Druckknopfverschluss od. dgl. möglich.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele schaubildlich dargestellt. Die Fig. l bis 3 zeigen Elemente verschiedener Grundformen. Die Fig. 4 bis 7 veranschaulichen verschiedene aus Elementen zusammengesetzte Fachwerke.
Das Element nach Fig. 1 ist ein Doppelkeil. Die beiden Seiten--a--mit der Länge --2-- liegen einander gegenüber, die vier Verbindungslinien-b-- betragen /3. In Fig. 1 ist angedeutet, wie das Element aus einem Würfel mit der Seitenkante --2-- herausgeschnitten werden kann.
Beim Element nach Fig. 2 haben alle sechs Kanten --e-- die gleiche Länge --1--. Es ist ein Tetraeder. Auf der Basis, welche ein gleichseitiges Dreieck ist, werden die drei Pyramidenseiten angesetzt und an der Spitze vereinigt.
Fig. 3 zeigt ein als Doppelkeil ausgeführtes Element. Zwei gegenüberliegende Seiten --d-- sind gleich lang, die vier Verbindungslinien-k-sind untereinander ebenfalls gleich lang. Das Verhältnis d : k kann variabel gewählt werden innerhalb der Grenzen 0 < d : k < ./2.
Fig. 4 zeigt ein aus den Elementen nach Fig. 1 gebildetes Fachwerk. Es hat eine geradlinige Achse, die Querschnittsfläche ist ein aus Fig. 5 ersichtliches gleichseitiges Dreieck. Das vierte Element hat zum ersten Element parallele Seiten, das fünfte zum zweiten, das sechste zum dritten. Es besteht also ein Dreierrhythmus, in dem die Lage wiederkehrt (Längsverschiebung in der Achse und Drehung um 3600).
Nach Fig. 6 ist aus Bauteilen, die nach Fig. 4 aus vier Elementen nach Fig. 1 hergestellt werden, die Bildung von Bauteilen mit geradliniger Achse und einem quadratischen Querschnitt möglich. In der Figur ist ein Bauteil bestehend aus vier Elementen stark umrandet. Es ist möglich, gleichgeartete Bauteile im rechten Winkel anzusetzen. Hiedurch entsteht ein räumliches System von Säulen, Hauptträgem und Längsträgern, die beispielsweise im Hallenbau angewendet werden können.
Die dargestellten Fachwerksträger mit quadratischem Querschnitt sind an den Knotenpunkten zu orthogonalen Tragsystemen verbunden. Diese Tragsysteme weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Bei horizontal liegenden Trägern wird die Knickgefahr des auf Druck beanspruchten Obergurtes durch die extreme Torsionssteifigkeit des Trägers massgeblich vermindert, so dass die Gefahr einer Biegedrillknickung ausgeschaltet erscheint. Als Säule eingesetzt ist dieses Tragwerk besonders knicksteif. Die
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Stabdimension auskommen.
In Fig. 7 sind Fachwerke in verschiedenen Wendelformen veranschaulicht, die aus Doppelkeilen nach Fig. 3 bestehen. Die einzelnen Wendelformen unterscheiden sich durch ein verschiedenes Seitenverhältnis
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d : k des Ausgangselements nach Fig. 3. Die Zeichnungen sind so ausgeführt, dass das linksliegende Element auf einer Grundfläche steht, welche durch die Elemente gebildet ist.
Es handelt sich also um den Aufriss nach den Regeln der darstellenden Geometrie. Es fällt auf, dass von 0 bis zirka 0, 8 eine Zweierwendel auftritt (linksdrehend) ; bei 0, 8 wird andeutungsweise eine rechtsdrehende Dreierwendel sichtbar, die bei 0, 9 schon ausgeprägter und bei der Tetraederwendel deutlich sichtbar ist. Bei wachsendem d : k streckt sich die Wendlung, um beim Verhältnis zo in den Dreikant überzugehen. Bei weiterwachsendem Seitenverhältnis entsteht eine linksdrehende Dreierwendel, die immer enger wird und bei 2 zu einem nicht dargestellten Quadrat entartet.
Die Anwendung der Erfindung für Baukonstruktionen bietet neben den technischen Vorteilen auch noch den Vorzug formschöner Regelmässigkeit, so dass ästhetische Wirkungen von Stabwerken als Raumkonstruktionen erzielbar sind.
Die Erfindung lässt sich auch in Form eines Spielbaukastens verwirklichen. Seine Benutzung fördert besonders das räumliche Denken, so dass er sich als Lehrmittel für Schulen hervorragend eignet. Dabei ist die Beschränkung des Einzelbaukörpers auf eine einzige Grundform wesentlich. Die Elemente können durch geeignete Verbindungen an ihren Ecken, Kanten oder Flächen aneindergefügt werden. So werden unerschöpflich viele Formkombinationen von regelmässigen Baukörpern ermöglicht. Das spielerische Auffinden solcher Bauformen schult das Raumgefühl der heranreifenden Jugend.
Die Aufbringung von Deckflächen auf das räumliche Stabwerk kann sowohl für die Anwendung der Erfindung für Bauzwecke als auch für Anschauungszwecke in lösbarer oder unlösbarer Anordnung erfolgen.
Für den Anschauungsunterricht kann die Anbringung von Beleuchtungselementen im Inneren der gebildeten, nicht abgedeckten oder mittels durchscheinender oder durchsichtiger Deckflächen abgedeckten Fachwerke von Vorteil sein. Im letzteren Falle können durch die Wahl verschiedenfärbiger Deckflächen besondere die Aufmerksamkeit steigernde Effekte erzielt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Skelettbauweise mit sich in vorbestimmten Richtungen erstreckenden räumlichen Fachwerken, welche durch Aneinanderschliessen von Elementen gebildet sind, deren jedes ein nach den Kanten einer dreiseitigen Pyramide verlaufendes Stabwerk ist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumlichen Fachwerke aus zwei Sorten von mit Abdeckflächen versehbaren Elementen gebildet sind, wobei die Elemente jeder Sorte untereinander identisch sind und bezüglich der Elemente der andern Sorte hinsichtlich einer beliebigen Pyramidenfläche der Elemente spiegelsymmetrisch sind, dass mindestens drei Elemente jeweils an drei Eckpunkten miteinander verbunden sind, wobei zwecks Bildung eines Fachwerkes, dessen Eckpunkte auf höchstens vier konzentrischen Kreiszylinderflächen liegen,
der Zusammenschluss jeweils in gleichbleibender Reihenfolge nacheinander abwechselnd an allen vier Pyramidenflächen erfolgt.