DE10038777B4

DE10038777B4 - Dach-, Wand- oder Fassaden- konstruktion

Info

Publication number: DE10038777B4
Application number: DE2000138777
Authority: DE
Inventors: Stefan Kloker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: DE10038777A1

Abstract

Dach-, Wand- oder Fassadenkonstruktion (10, 20, 30, 40, 50, 70), die aus mehreren eigensteifen, mehreckigen, flächigen Elementen (11, 31, 41, 53, 71) gebildet ist, wobei die Elemente (11, 31, 41, 53, 71) gelenkig mit benachbarten Elementen (11, 31, 41, 53, 71) verbunden sind und die Konstruktion (10, 20, 30, 40, 50, 70) entlang der gelenkigen Verbindungen der Elemente (11, 31, 41, 53, 71) in sich faltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (11, 31, 41, 53, 71) außer im Randbereich der Konstruktion (10, 20, 30, 40, 50, 70) an allen ihren Kanten gelenkig mit benachbarten Elementen (11, 31, 41, 53, 71) verbunden sind und benachbarte Kanten einen Winkel ungleich 90° zwischen sich einschließen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dach-, Wand- oder Fassadenkonstruktion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche faltbaren Konstruktionen sind beispielsweise aus der DE 199 02 210 A1 , DE 2 048 512 A1 , DE 298 04 562 U1 oder DE 93 06 782 U1 bekannt, wobei diese Konstruktionen jedoch alle faltbare Einzelemente aufweisen, die nicht an allen ihren Kanten drehbar mit benachbarten Elementen verbunden sind. Darüber hinaus schließen die benachbarten Kanten dieser Konstruktionen einen rechten Winkel zwischen sich ein, sodass keine gekoppelte Bewegung aller Elemente möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dach-, Wand- oder Fassadenkonstruktion aus eigensteifen Elementen zu schaffen, die in sich faltbar ist, wobei die Einzelelemente eine gekoppelte Bewegung durchführen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dach-, Wand- oder Fassadenkonstruktion gelöst, die aus mehreren eigensteifen, mehreckigen, flächigen Elementen gebildet ist, wobei die Elemente gelenkig mit benachbarten Elementen verbunden sind und die Konstruktion entlang der gelenkigen Verbindungen der Elemente in sich faltbar ist, wobei die Elemente außer im Randbereich der Konstruktion an allen ihren Kanten gelenkig mit benachbarten Elementen verbunden sind und benachbarte Kanten einen Winkel ungleich 90° zwischen sich einschließen. Die einzelnen Elemente der Konstruktion ändern sich während des Faltens nicht. Sie können über Scharniere miteinander verbunden sein und entweder eben oder aber auch in sich gewölbt sein.

Vorzugsweise kann die Konstruktion dabei aus einer Vielzahl gleichartiger flächiger Elemente aufgebaut sein. Hierdurch ergeben sich symmetrische Faltverhältnisse. So kann die Konstruktion beispielsweise in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen faltbar sein. Es ist jedoch auch möglich, die Konstruktion durch eine entsprechende Wahl der Form der einzelnen Elemente spiralförmig zu falten.

Die flächigen Elemente können aus verschiedenen Materialien wie Holz, transparentem oder nicht transparentem Kunststoff oder Glas gefertigt sein. Eine alternative Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, für die flächigen Elemente Rahmenkonstruktionen vorzusehen, die eine Membran aufspannen. Die Beweglichkeit der gesamten Konstruktion ermöglicht dabei nicht nur das Falten, das heißt das Öffnen und Schließen der Konstruktion, sondern auch, die Ausrichtung der Elemente zur Sonneneinstrahlung zu verändern, wodurch der Transmissions- und Reflexionsgrad der Konstruktion verändert werden kann. Je nach Ausrichtung der Flächen zur Sonne ist damit eine bessere Ausnutzung der Sonnenenergie möglich. Die Oberflächen der Elemente können dabei auch mit Sonnenkollektoren ausgerüstet sein.

Selbstverständlich können die Elemente aber auch mit einer reflektierenden Oberfläche versehen sein, sodass durch eine entsprechende Ausrichtung der Elemente zur Sonneneinstrahlung eine möglichst hohe Reflexion des Sonnenlichts erzielbar ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der hinter oder unter der Konstruktion liegende Raum sich durch die Sonneneinstrahlung nicht zu sehr aufheizt. Die Konstruktion kann auch so ausgestaltet sein. dass bei jeweils zueinander benachbarten Elementen ein Element einen Vorsprung und das benachbarte Element eine entsprechende Aussparung aufweist, sodass durch Auffalten der Konstruktion Öffnungen in der Oberfläche entstehen, die einen regen Luftaustausch gewährleisten.

Die Faltung oder Bewegung der Konstruktion kann durch Bewegung mindestens eines Knotenpunktes zwischen den Kanten mehrerer Elemente oder durch Bewegung mindestens einer gelenkigen Verbindung zwischen zwei benachbarten Elementen oder durch die Bewegung mindestens eines der Elemente erfolgen, wobei mindestens eine Stelle der Konstruktion als Referenzpunkt für die Faltung fixiert ist. Da alle Elemente miteinander verbunden sind, genügt die Bewegung an einer Stelle, um sämtliche Elemente linear abhängig voneinander zu bewegen. Damit die Bewegung jedoch definiert erfolgt, ist die Festlegung mindestens einer Stelle der Konstruktion erforderlich. Die Bewegung kann dabei pneumatisch oder auch durch einen Seilmechanismus eingeleitet werden.

Insgesamt lassen sich mit den erfindungsgemäßen Konstruktionen einfach oder doppelt gekrümmte Freiformflächen oder auch ebene Flächen bilden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Konstruktion in unterschiedlichen Phasen der Faltung;
2a) eine isometrische Darstellung der Konstruktion aus 1;
2b) eine der 2a) entsprechende Liniendarstellung der Konstruktion aus 1;
3a), b) eine Detaildarstellung einer Grundeinheit aus vier Elementen der Konstruktion aus 1;
4 einen Grundriss der Konstruktion aus 1;
5 einen Grundriss einer zweiten erfindungsgemäßen Konstruktion;
6 einen Grundriss einer rotierend faltbaren Konstruktion;
7a), b) Einzeldarstellungen der Konstruktion aus 6;
8 eine Isometriedarstellung einer Konstruktion mit öffnungen;
9 eine Grundrissdarstellung der Konstruktion aus 8;
10 eine Isometriedarstellung einer zweiten Konstruktion mit Öffnungen;
11 eine Grundrissdarstellung der Konstruktion aus 10;
12 eine Detaildarstellung eines Scharniers zwischen zwei Elementen einer Konstruktion;
13a), b) eine erfindungsgemäße Konstruktion in Form einer doppelt gekrümmten Kuppel;
14a), b) eine Grundrissdarstellung der Kuppel aus 13.
In 1a) bis h) ist eine erfindungsmäßige Konstruktion 10, insbesondere eine Dachkonstruktion in unterschiedlichen Faltzuständen gezeigt. 1a) zeigt die Konstruktion 10 in einem nahezu ausgefalteten Zustand. In den 1b) bis h) ist die Konstruktion 10 dann in Stadien gezeigt, in denen eine Faltung in zunehmendem Maße in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen erfolgt ist. Die Faltung in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen wird dadurch möglich, dass die Konstruktion 10 aus einer Vielzahl von flächigen, eigensteifen Elementen zusammengesetzt ist, wobei die Elemente 11 jeweils an ihren Kanten gelenkig mit den benachbarten Elementen 11 verbunden sind.
2a) zeigt eine isometrische Darstellung der Dachkonstruktion 10 ungefähr im in 1b) gezeigten Faltzustand. Die flächigen Elemente können beispielsweise aus Holz, Glas oder Kunststoff ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, sie durch Membranen zu realisieren, die über eine Rahmenkonstruktion gespannt sind. Wie die Darstellung in 2b) zeigt, weist die Konstruktion 10 durch die Verbindung der Elemente 11 gebildete Kanten auf, die entweder Antiklinale oder Synklinale sind, wobei die antiklinalen Kanten mit durchgezogenen Linien und die synklinalen Kanten durch gepunktete Linien in 2b) gekennzeichnet sind.
3 zeigt eine Grundeinheit 12, einmal von oben (3a)) und einmal von unten (3b)), aus der die Konstruktion 10 aus 1 zusammengesetzt ist. Die Grundeinheit 12 besteht aus vier Elementen 11, die jeweils gelenkig miteinander verbunden sind. Bei der Grundeinheit 12 treffen vier Falzkanten 13 an einem Knotenpunkt 14 zusammen. Davon sind drei Kanten Bergkanten (Antiklinale) und eine Kante 13 eine Talkante (Synklinale). In der Ansicht 3b) von unten sind diese Rollen der Kanten 13 natürlich gerade vertauscht.
Wie aus der Grundrissdarstellung nach 4 der Konstruktion ersichtlich ist, dürfen die vier Falzkanten 13, die an einem Knoten 14 aufeinander treffen, nicht senkrecht aufeinander stehen. Das bedeutet, dass der Komplementwinkel τ, der den Knick der Kantenlinie beschreibt, ungleich null sein muss. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die flächigen Elemente 11 alle gleichzeitig in zwei Richtungen bewegen und somit das Problem einer Vergrößerung des Falzradius bei der Auffaltung an einem Knoten ausgeschlossen ist. Der Falzradius wird nur durch zwei benachbarte Elemente 11 und deren Verbindung bestimmt. Die Falzkanten 13 können alle gleich lang sein oder aber auch unterschiedliche Länge aufweisen. Das hängt von der gewünschten Endgeometrie der entfalteten Konstruktion ab. Auch die Größe der Winkel τ hängt von der Endgeometrie ab.
Selbstverständlich können auch mehr als vier Falzkanten 13 an einem Knoten 14 zusammenlaufen. Die zusätzlichen Falzkanten bilden mit den schon vorhandenen Kanten 13 wieder ein Faltsvstem. Insbesondere beim Wechseln der Hauptrichtungen der Faltung treten solche Knoten 14 auf, an denen die benachbarten Elemente 11a, 11b zu Dreiecken entarten, wie 5 zeigt. Durch entsprechende Anordnung von viereckigen und dreieckigen Flächen 11, 11a, 11b lassen sich die Faltrichtungen und Faltgeometrien beeinflussen. Dabei kann ein in 5 gepunktet eingezeichneter Schneidungsbereich eingesetzt werden, wodurch zwei Hauptfaltrichtungen entstehen, die ein schnelleres Auf- und Zusammenfalten der Konstruktion 20 gewährleisten. Die einzelnen Elemente 11, 11a, 11b sind jeweils alle untereinander verbunden, sodass durch Bewegung eines der Elemente 11, 11a, 11b alle Elemente 11, 11a, 11b ihre Lage verändern.
6 zeigt eine Spiralfläche 30, die durch gelenkig miteinander verbundene Einzelelemente 31 gebildet ist. Die Spiralflächenkonstruktion 30 ist um einen zentralen Bereich 32 angeordnet. Hierbei entfaltet sich das System um eine polygonale, starre Fläche. Die Tangenten 33 (7a), b)) bilden Falzkanten und begrenzen einen Faltflächenabschnitt. Innerhalb dieses Bereichs können zusätzliche Kanten 34 eingeführt werden, die durch den Schnittpunkt von zwei Tangenten 33 gehen. Zu diesen tangentialen Kanten treten Spiralkanten 35 hinzu, die das Rotieren um den Zentralbereich 32 gewährleisten. Zwei Spiralkanten 35 (7b)) schließen jeweils eine Fläche ein, von denen in 6 eine exemplarisch gepunktet dargestellt ist, spiralförmig um die Zentralfläche 32 verläuft und sich spiralförmig um diese Fläche 32 faltet. Die Spiralkanten 35 schneiden die Tangentialkanten 33 je nach der gewünschten Geometrie der Konstruktion 30 rechtwinklig oder im spitzen Winkel. Somit kann sich die gesamte Konstruktion 30 wie eine Spirale um die Zentralfläche 32 falten. Bei den Tangentialkanten 33 wechseln sich die Antiklinale und Synklinale ab. Die Spiralkanten 35 komplettieren das System im Verhältnis 3 : 1 je Knotenpunkt 36. Zur Begrenzung der Flächenausdehnung können zusätzlich Nebenkanten 34 eingeführt werden. Ausgehend von einem Punkt auf einer Tangentialkante verlaufen diese Nebenkanten 34 weg vom Zentrum, wie 7a), b) zeigt. Die Nebenkanten 34 können parallel zur zentralen Tangentialkante 33 verlaufen, müssen das aber nicht. Dabei sind die Tangentialkanten 33 und die Nebenkanten 34 abwechselnd entweder Antiklinale oder Synklinale. An den Knoten 36 können durch die Einführung zusätzlicher Falzkanten auch mehr als vier Kanten aufeinander zulaufen.
Soll eine Durchlüftung des Raumes unter oder hinter der Dach, Wand- oder Deckenkonstruktion gemäß der Erfindung ermöglicht werden, so können Konstruktionen verwendet werden, wie sie in den 8 bis 11 gezeigt sind. 8 zeigt eine Isometriedarstellung einer Konstruktion 40 mit mehreren Einzelelementen 41, wobei von jeweils zwei benachbarten Einzelelementen 41 eines einen runden, scheibenförmigen Vorsprung 42 und das andere eine entsprechend geformte Aussparung 43 aufweist. Beim Auffalten der Konstruktion 40 entstehen dadurch im Bereich der Aussparungen 43 Lüftungsöffnungen, wie auch die Grundrissdarstellung in 9 zeigt. Dort sind die Falzkanten 44 durch dicke Linien gekennzeichnet. Die von Falzkanten umschlossene Fläche 45 ist gepunktet dargestellt. 10 und 11 zeigen eine alternative Ausgestaltung einer Konstruktion 50 mit Lüftungsöffnungen im aufgefalteten Zustand. Hier sind die Vorsprünge 52 und die entsprechenden Aussparungen 51 der Elemente 53 eckig ausgeführt, während sie bei der Konstruktion 40 eine runde Form aufweisen. In 11 sind wieder die Falzkanten 55 durch dicke Linien dargestellt.
12 zeigt eine Detaildarstellung eines Scharniers 60 zwischen zwei Flächenelementen 61. Das Scharnier 60 bildet die Falzkante zwischen den Elementen 61.
Die 13 und 14 zeigen eine mögliche Freiformfläche 70, die durch eine erfindungsgemäße Konstruktion gebildet werden kann. Es handelt sich dabei um eine doppelt gekrümmte Kuppel aus viereckigen Einzelelementen 71. Im Grundriss der 14 ist das Einzelelement 71 ein Quadrat. Wird das Einzelelement hingegen eben ausgelegt, so nimmt es die in 14b) gezeigte Form an.

Claims

Dach-, Wand- oder Fassadenkonstruktion (10, 20, 30, 40, 50, 70), die aus mehreren eigensteifen, mehreckigen, flächigen Elementen (11, 31, 41, 53, 71) gebildet ist, wobei die Elemente (11, 31, 41, 53, 71) gelenkig mit benachbarten Elementen (11, 31, 41, 53, 71) verbunden sind und die Konstruktion (10, 20, 30, 40, 50, 70) entlang der gelenkigen Verbindungen der Elemente (11, 31, 41, 53, 71) in sich faltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (11, 31, 41, 53, 71) außer im Randbereich der Konstruktion (10, 20, 30, 40, 50, 70) an allen ihren Kanten gelenkig mit benachbarten Elementen (11, 31, 41, 53, 71) verbunden sind und benachbarte Kanten einen Winkel ungleich 90° zwischen sich einschließen.
Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (61) über Scharniere (60) miteinander verbunden sind.
Konstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (11, 31, 41, 53, 71) eben oder in sich gewölbt sind.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Vielzahl gleichartiger flächiger Elemente (11, 31, 41, 53, 71) aufgebaut ist.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen faltbar ist.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie spiralförmig faltbar ist.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (11, 31, 41, 53, 71) aus einer von einer Rahmenkonstruktion aufgespannten Membran gebildet sind.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (11, 31, 41, 53, 71) aus Glas oder einem anderen transparenten Material gefertigt sind.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (11, 31, 41, 53, 71) eine reflektierende Oberfläche aufweisen.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeweils zueinander benachbarten Elementen (41, 53) ein Element (41) einen Vorsprung (42, 52) und das benachbarte Element (41, 53) eine entsprechende Aussparung (43, 51) aufweist.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltung durch Bewegung mindestens eines Knotenpunkts (14, 36) zwischen den Kanten mehrerer Elemente (11, 31, 41, 53, 71) oder durch Bewegung mindestens einer gelenkigen Verbindung (60) zwischen zwei benachbarten Elementen (61) oder durch die Bewegung mindestens eines Elements (11, 31, 41, 53, 71) erfolgt, wobei mindestens eine Stelle der Konstruktion (10, 20, 30, 40, 50, 70) als Referenzpunkt für die Faltung fixiert ist.
Konstruktion nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung pneumatisch oder durch einen Seilmechanismus erfolgt.
Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine einfach oder doppelt gekrümmte Freiformfläche (70) bildet.