DE10128677A1 - Three-dimensional framework is made up of flat strips which fit into connectors at nodes and is braced by diagonal strips which are twisted between connectors - Google Patents
Three-dimensional framework is made up of flat strips which fit into connectors at nodes and is braced by diagonal strips which are twisted between connectorsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein räumliches Verbundtragwerk mit einer Mehrzahl von Verbundstreben und mit einer Mehrzahl von Knotenpunkten, an denen Enden von mindestens zwei Verbundstreben miteinander verbunden sind, wobei zumindest einige der Verbundstreben zwischen zwei Knotenpunkten einen gewölbten Verlauf aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbau eines räumlichen Verbundtragwerks. The invention relates to a spatial composite structure with a plurality of composite struts and with one Plurality of nodes at which ends of at least two composite struts are connected to each other, whereby at least some of the composite struts between two Nodes have a curved course. Furthermore concerns the invention a method for building a spatial Composite structure.
Derartige, vom Markt her bekannte räumliche Verbundtragwerke weisen Verbundstreben auf, die vorwiegend rechtwinklig zueinander montiert sind. Um eine vorgegebene Steifigkeit, d. h. Widerstandsfähigkeit gegen äußere Krafteinleitung, des Verbundtragwerks zu erzielen, müssen die Verbundstreben relativ massiv und in sich steif ausgeführt werden, um insbesondere Biegemomente aufnehmen zu können. Dies führt zu einem hohen Gewicht und entsprechenden Materialkosten des Verbundtragwerks. Such spatial known from the market Composite structures have composite struts that predominantly are mounted at right angles to each other. To a given one Stiffness, d. H. Resistance to external Force transmission to achieve the composite structure must Composite struts are made relatively solid and stiff in themselves, especially to be able to absorb bending moments. This leads to high weight and corresponding Material costs of the composite structure.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein räumliches Verbundtragwerk der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es eine vorgegebene Steifigkeit mit geringerem Materialeinsatz und Gewicht erreicht. It is therefore the object of the present invention a spatial composite structure of the aforementioned Kind in such a way that it is a predetermined Stiffness achieved with less material and weight.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein räumliches Verbundtragwerk, bei dem zumindest einige der Verbundstreben zwischen zwei Knotenpunkten tordiert angebracht sind und bei dem die Verbundstreben ein im wesentlichen flaches Querschnittsprofil aufweisen. This object is achieved by a spatial composite structure, in which at least some the composite struts twisted between two nodes are attached and in which the composite struts a in have a substantially flat cross-sectional profile.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß materialsparende flach profilierte Verbundstreben dann zum Aufbau eines räumlichen Verbundtragwerks genutzt werden können, wenn zusätzliche Maßnahmen zur Versteifung des Verbundtragwerks ergriffen werden. Erfindungsgemäß geschieht dies durch die Torsion von Verbundstreben, welche dem Verbundtragwerk eine höhere Steifigkeit vermitteln, als dies bei geraden oder untordiert gebogenen Verbundstreben der Fall wäre. According to the invention, it was recognized that material-saving flat profiled composite struts then to build a spatial composite structure can be used if additional measures to stiffen the composite structure be taken. According to the invention, this is done by the torsion of composite struts, which the composite structure impart a higher rigidity than with straight ones or would be the case without undulating curved struts.
Die Verbundstreben können ein rechteckiges Querschnittsprofil mit unterschiedlichen Seitenlängen aufweisen. Solche Verbundstreben sind einfach herzustellen und daher im Vergleich zu Verbundstreben mit einem anderen flachen, z. B. ovalen, Querschnittsprofil, die vom Prinzip her ebenfalls einsetzbar sind, relativ preiswert. The composite struts can be rectangular Have cross-sectional profile with different side lengths. Such Composite struts are easy to manufacture and therefore in Compared to composite struts with another flat, e.g. B. oval, cross-sectional profile, which in principle also can be used, relatively inexpensive.
Die Knotenkomponenten können Aufnahmen aufweisen, in die die Tragstreben eingesteckt sind. Dies vereinfacht die Montage des räumlichen Verbundtragwerks. The node components can have recordings in which the Support struts are inserted. This simplifies assembly of the spatial composite structure.
Zumindest einige der Knotenpunkte können zur Verbindung mit bis zu acht Tragstreben ausgelegt sein. Dies erhöht die Flexibilität beim Aufbau des räumlichen Verbundtragwerks, da je nach dem geplanten Einsatzzweck und der damit einhergehenden vorherzusehenden Krafteinleitung eine entsprechende Verbundstrebengeometrie des Verbundtragwerks gewählt werden kann. At least some of the nodes can connect be designed with up to eight struts. This increases the flexibility in building the spatial Composite structure, depending on the intended application and the associated foreseeable introduction of force a corresponding composite strut geometry of the Composite structure can be selected.
Der Verbund aus Verbundstreben und Knotenpunkten kann zwischen zwei Flächenelementen aus flexiblem Material eingefügt sein. Dies schafft die Möglichkeit einer Kraftübertragung über die Flächenelemente und damit eine zusätzliche Verteilung von Kräften, die von außen auf das räumliche Verbundtragwerk einwirken. Dadurch wird eine zusätzliche Steifigkeit erzielt, was umgekehrt bedeutet, daß zum Erreichen einer vorgegebenen Steifigkeit ein geringerer Materialeinsatz ausreicht. The combination of composite struts and nodes can between two surface elements made of flexible material be inserted. This creates the possibility of one Power transmission via the surface elements and thus a additional distribution of external forces on the spatial composite structure. This will make one achieved additional stiffness which means conversely that to achieve a given stiffness less material is sufficient.
Die Flächenelemente aus flexiblem Material können als im wesentlichen geschlossene ineinander liegende Hüllen ausgeführt sein. Derart geschlossene Hüllen weisen eine zusätzliche inhärente Steifigkeit auf. The surface elements made of flexible material can be used as essentially closed envelopes be executed. Such closed envelopes have a additional inherent stiffness.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufbau eines Verbundtragwerks der eingangs genannten Art anzugeben, welches besonders einfach ist. Another object of the invention is a method to build a composite structure of the aforementioned Specify which is particularly simple.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein
Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten:
- a) Bereitstellen eines Hilfstragwerks;
- b) Anbringen der Knotenkomponenten an Montagepunkten des Hilfstragwerks;
- c) Anbringen der Verbundstreben zwischen den Knotenkomponenten;
- d) Entfernen des Hilfstragwerks.
- a) providing an auxiliary structure;
- b) attaching the knot components to assembly points of the auxiliary structure;
- c) attaching the composite struts between the node components;
- d) removing the auxiliary structure.
In der Aufbauphase des Verbundtragwerks gibt das Hilfstragwerk die erforderliche Stabilität. Da es nach dem Zusammenbau des Verbundtragwerks entfernt wird, kann das Hilfstragwerk zum Aufbau einer Vielzahl von Verbundtragwerken genutzt werden. Beim Aufbau eines Verbundtragwerks, welches Flächenelemente aus flexiblem Material aufweist, können diese ggf. nach Entfernen des Hilfstragwerks über den Verbund aus Verbundstreben und Knotenpunkten gezogen bzw. in dieses eingelegt werden. In the construction phase of the composite structure, there is Auxiliary structure the required stability. Since it is after Assembly of the composite structure can be removed the auxiliary structure to build a variety of Composite structures can be used. When building a Composite structure, which surface elements made of flexible material has, if necessary, after removing the Auxiliary structure over the composite of composite struts and nodes be pulled or inserted into this.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen: An embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawing; show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines räumlichen Verbundtragwerks mit einem als Montagehilfe dienenden Hilfs-Tragwerk; und Figure 1 is a perspective view of a spatial composite structure with an auxiliary structure serving as an assembly aid. and
Fig. 2 eine vergrößerte und weitere Details zeigende Ansicht eines Ausschnitts des Verbundtragwerks von Fig. 1 im Bereich einer Knotenkomponente. FIG. 2 shows an enlarged and further details view of a section of the composite structure of FIG. 1 in the area of a node component.
Das perspektivisch in der Fig. 1 dargestellte Tragwerk besteht aus einem Verbundtragwerk 1 und einem Hilfstragwerk 2, welches als Montagehilfe für das Verbundtragwerk 1 dient. The structure shown in perspective in FIG. 1 consists of a composite structure 1 and an auxiliary structure 2 , which serves as an assembly aid for the composite structure 1 .
Das Hilfstragwerk 2 weist zwei parallel und zueinander vertikal fluchtend angeordnete quadratische Tragplatten 3, 4 auf, deren Ecken in angeformte Hilfsstreben 5 bis 12 auslaufen. Die vier Hilfsstreben 5 bis 8 bzw. 9 bis 12 jeweils einer Tragplatte 3, 4 verlaufen vom Mittelpunkt der jeweiligen Tragplatte 3, 4 in der Tragplattenebene strahlenförmig nach außen, schließen also mit benachbarten Hilfsstreben einer Tragplatte 3, 4 einen 90°-Winkel ein. The auxiliary structure 2 has two square supporting plates 3 , 4 arranged parallel and vertically aligned with one another, the corners of which end in molded auxiliary struts 5 to 12 . The four auxiliary struts 5 to 8 and 9 to 12 each of a support plate 3 , 4 extend radially outward from the center of the respective support plate 3 , 4 in the support plate plane, thus enclosing a 90 ° angle with adjacent support struts of a support plate 3 , 4 .
Die Tragplatten 3, 4 sind über eine vertikale Tragstrebe 29 miteinander verbunden. The support plates 3 , 4 are connected to one another via a vertical support strut 29 .
Ausgehend von der in Fig. 1 linken oberen Hilfsstrebe tragen die Hilfsstreben, die zur oberen Tragplatte 3 gehören, im Uhrzeigersinn die Bezugszeichen 5, 6, 7, 8 und die Hilfsstreben, die zur unteren Tragplatte 4 gehören, im Uhrzeigersinn die Bezugszeichen 9, 10, 11, 12. Starting from the left in Fig. 1 the upper auxiliary strut carrying the auxiliary struts, belonging to the upper support plate 3 in the clockwise direction, the reference numerals 5, 6, 7, 8 and the auxiliary struts, belonging to the lower supporting plate 4 in a clockwise direction, the reference numerals 9, 10 , 11 , 12 .
An den von den Tragplatten 3, 4 abgewandten Enden der Hilfsstreben 5 bis 12 sind lösbar Knotenkomponenten des Verbundtragwerks 1 angebracht. Die an den Hilfsstreben 5 bis 8 angebrachten Knotenkomponenten tragen die Bezugszeichen 13 bis 16 und die an den Hilfsstreben 9 bis 12 angebrachten Knotenkomponenten die Bezugszeichen 17 bis 20. Knot components of the composite structure 1 are detachably attached to the ends of the auxiliary struts 5 to 12 facing away from the support plates 3 , 4 . The knot components attached to the auxiliary struts 5 to 8 have the reference symbols 13 to 16 and the knot components attached to the auxiliary struts 9 to 12 have the reference symbols 17 to 20 .
Die Knotenkomponenten 13 bis 20 sind untereinander durch Verbundstreben 21 bis 28, 30 bis 33 des Verbundtragwerks 1 verbunden. Die Verbundstreben 21 bis 28, 30 bis 33 bestehen aus flachem flexiblen Profilmaterial, so daß sie z. B. um eine in der Profilebene liegende Achse gebogen werden können. The node components 13 to 20 are connected to one another by composite struts 21 to 28 , 30 to 33 of the composite supporting structure 1 . The composite struts 21 to 28 , 30 to 33 are made of flat flexible profile material, so that they are, for. B. can be bent about an axis lying in the profile plane.
Die Knotenkomponenten 13 und 14 sind in der Ebene der Tragplatte 3 durch eine gebogene Verbundstrebe 21 verbunden, die von außen gesehen konvex nach außen gebogen ist. In gleicher Weise sind die Knotenkomponenten 15 und 16 durch eine Verbundstrebe 22 verbunden. Analog sind die Knotenkomponenten 17 und 20 einerseits und 18 und 19 andererseits durch in der Ebene der Tragplatte 4 gebogene Verbundstreben 23 sowie 24 verbunden. The node components 13 and 14 are connected in the plane of the support plate 3 by a bent composite strut 21 which, when viewed from the outside, is convexly bent outwards. In the same way, the node components 15 and 16 are connected by a composite strut 22 . Analogously, the node components 17 and 20 on the one hand and 18 and 19 on the other hand are connected by composite struts 23 and 24 bent in the plane of the support plate 4 .
Die fluchtend übereinander angeordneten Knotenkomponentenpaare 13, 17; 14, 18; 15, 19 sowie 16, 20 sind jeweils durch eine gerade und parallel zur Tragstrebe 29 verlaufende Verbundstrebe 25, 26, 27, 28 miteinander verbunden. The pairs of node components 13 , 17 ; 14 , 18 ; 15 , 19 and 16 , 20 are each connected to one another by a straight strut 25 , 26 , 27 , 28 which runs parallel to the support strut 29 .
Zwei einander benachbarte jeweils vertikal fluchtende Knotenkomponentenpaare 13, 17; 14, 18 können als auf den Eckpunkten eines Rechtecks liegend aufgefaßt werden. Two mutually adjacent, vertically aligned node component pairs 13 , 17 ; 14 , 18 can be understood as lying on the corner points of a rectangle.
Ausgewählte Diagonalen dieser Rechtecke sind durch weitere Verbundstreben 30 bis 33 des Verbundtragwerks 1 verbunden. Diese Verbundstreben 30 bis 33 laufen aus den Knotenkomponenten unter einem 45°-Winkel zu den durch die beiden Tragplatten 3, 4 vorgegebenen Ebenen aus. Die über die Verbundstreben 30 bis 33 verbundenen Knotenkomponenten sind in aufeinander senkrecht stehenden Ebenen liegend in der Höhe versetzt angeordnet. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, daß die die Diagonalen verbindenden Verbundstreben 30 bis 33 nicht nur ähnlich wie die Verbundstreben 21 bis 24 gebogen, sondern zusätzlich auch um ihre Längsachse tordiert verlaufen. Durch diese Torsion werden die Verbundstreben 30 bis 33 gegenüber Biegung um alle Achsen biegesteif, so daß das Verbundtragwerk 1 trotz geringeren Gewichts eine hohe Stabilität besitzt. Selected diagonals of these rectangles are connected by further composite struts 30 to 33 of the composite structure 1 . These composite struts 30 to 33 run out of the node components at a 45 ° angle to the planes predetermined by the two support plates 3 , 4 . The node components connected via the composite struts 30 to 33 are arranged offset in height lying in mutually perpendicular planes. This results in the need for the composite struts 30 to 33 connecting the diagonals not only to be bent similarly to the composite struts 21 to 24 , but also to be twisted about their longitudinal axis. As a result of this torsion, the composite struts 30 to 33 are rigid against bending about all axes, so that the composite structure 1 has high stability despite its lower weight.
Eine derart gebogene und tordierte Verbundstrebe 30 verbindet die Knotenkomponenten 13 und 18. In gleicher Weise werden die Knotenkomponentenpaare 15 und 18, 15 und 20 sowie 13 und 20 durch gebogene und tordierte Verbundstreben 31, 32, 33 miteinander verbunden. A composite strut 30 bent and twisted in this way connects the node components 13 and 18 . In the same way, the node component pairs 15 and 18 , 15 and 20 and 13 and 20 are connected to one another by bent and twisted composite struts 31 , 32 , 33 .
Einen vergrößerten Ausschnitt des Verbundtragwerks 1 im Bereich der Knotenkomponente 15 zeigt Fig. 2. Die Knotenkomponente 15 weist zwei parallel voneinander beabstandete, regelmäßig achteckige Knotenplatten 34, 35 auf, die durch eine in Fig. 1 nicht sichtbare zentrale Knotenstrebe, z. B. eine Schraube, miteinander verbunden sind. Der Abstand zwischen den Knotenplatten 34, 35 gibt eine umlaufende Einstecköffnung 36 für maximal acht Verbundstreben vor. Wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert, sind mit der Knotenkomponente 15 die Verbundstreben 22, 27, 31 und 32 verbunden. Diese sind so in die Einstecköffnung 36 eingesteckt, daß sie von den Mittelpunkten der Knotenplatten 34, 35 gesehen strahlenförmig nach außen verlaufen. Endseitig verjüngen sich die Verbundstreben 22, 27, 31 und 32 entsprechend, um gemeinsam Platz in der Einstecköffnung 36 zu haben. FIG. 2 shows an enlarged section of the composite supporting structure 1 in the area of the knot component 15. The knot component 15 has two regularly octagonal knot plates 34 , 35 which are spaced apart from one another and which are separated by a central knot strut not visible in FIG . B. a screw are connected. The distance between the node plates 34 , 35 specifies a circumferential insertion opening 36 for a maximum of eight composite struts. As explained in connection with FIG. 1, the composite struts 22 , 27 , 31 and 32 are connected to the node component 15 . These are inserted into the insertion opening 36 in such a way that, seen from the center points of the node plates 34 , 35 , they extend radially outwards. At the end, the composite struts 22 , 27 , 31 and 32 taper accordingly in order to have space together in the insertion opening 36 .
Die Knotenkomponente 15 bietet die Möglichkeit, weitere vier Verbundstreben einzustecken, wie in Fig. 2 durch die gestrichelt angedeuteten Verbundstreben dargestellt. The node component 15 offers the possibility of inserting a further four composite struts, as shown in FIG. 2 by the composite struts indicated by dashed lines.
Kräfte, die in die Knotenkomponenten 13 bis 20 durch die Verbundstreben 21 bis 28, 30 bis 33, eingeleitet werden, sind in Fig. 1 beispielhaft für die Knotenkomponenten 13, 15 als Pfeile 37, 38, 39, 40, die in Richtung der Verbundstreben 30, 33, 32, 31 verlaufen, dargestellt. Forces that are introduced into the node components 13 to 20 by the composite struts 21 to 28 , 30 to 33 are exemplary in FIG. 1 for the node components 13 , 15 as arrows 37 , 38 , 39 , 40 , which are in the direction of the composite struts 30 , 33 , 32 , 31 run, shown.
Das Verbundtragwerk 1 wird wie folgt aufgebaut:
Zunächst wird das vormontierte Hilfstragwerk 2, bestehend
aus den Tragplatten 3, 4 und der Tragstrebe 29,
bereitgestellt. Anschließend werden die Knotenkomponenten 13 bis
20 an den Enden der Hilfsstreben 5 bis 12 angebracht. Es
folgt die Anbringung der Verbundstreben 21 bis 28, 30 bis
33 zwischen den Knotenkomponenten 13 bis 20. Schließlich
wird das Hilfstragwerk 2 entfernt.
The composite structure 1 is constructed as follows:
First, the pre-assembled auxiliary structure 2 , consisting of the support plates 3 , 4 and the support strut 29 , is provided. The node components 13 to 20 are then attached to the ends of the auxiliary struts 5 to 12 . The composite struts 21 to 28 , 30 to 33 are then attached between the node components 13 to 20 . Finally, the auxiliary structure 2 is removed.
Das Verbundtragwerk 1 kann durch zwei Flächenelemente aus flexiblem Material ergänzt werden, die den Verbund aus den Verbundstreben 21 bis 28, 30 bis 33 und den Knotenkomponenten 13 bis 20 nach Art einer geschlossenen Außen- und einer Innenhaut derart umgeben, daß die Verbundstreben 21 bis 28, 30 bis 33 sowie die Knotenkomponenten 13 bis 20 zwischen den beiden Flächenelementen angebracht sind und an diesen anliegen. Kräfte, die auf das Verbundtragwerk 1 wirken, können auf diese Weise zusätzlich über die Flächenelemente übertragen und daher flexibel von den verschiedenen Komponenten des Verbundtragwerks 1 aufgenommen werden, so daß eine zusätzliche Steifigkeit resultiert. The composite structure 1 can be supplemented by two surface elements made of flexible material, which surround the composite of the composite struts 21 to 28 , 30 to 33 and the node components 13 to 20 in the manner of a closed outer and inner skin such that the composite struts 21 to 28 , 30 to 33 and the node components 13 to 20 are attached between the two surface elements and bear against them. Forces that act on the composite structure 1 can be additionally transmitted in this way via the surface elements and can therefore be flexibly absorbed by the various components of the composite structure 1 , so that additional rigidity results.
Claims (7)
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| DE2001128677 Ceased DE10128677A1 (en) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | Three-dimensional framework is made up of flat strips which fit into connectors at nodes and is braced by diagonal strips which are twisted between connectors |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE10128677A1 (en) |
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| DE19923257A1 (en) * | 1999-05-20 | 2000-11-23 | Sabine Wald | Adjustable expanding frame for supporting camping tables or for use as dryer for washing consists of legs joined together at ends and in middle so that they can pivot, end legs being connected to enclosing central space |
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2001
- 2001-06-13 DE DE2001128677 patent/DE10128677A1/en not_active Ceased
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