Die
Erfindung betrifft ein Tragwerk der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung und einen Bausatz zu seiner Herstellung.The
The invention relates to a supporting structure in the preamble of the claim
1 specified genus and a kit for its production.
Bausätze mit
Knoten- und Stabelementen der hier interessierenden Art, die auch
als Konstruktionssysteme bezeichnet werden können, dienen zum Bau von statischen,
architektonischen Strukturen der verschiedensten Art wie z. B. von
Brücken oder
Fachwerken und Dächern
an Gebäuden.
Derartige zwei- oder dreidimensionale Strukturen werden nachfolgend
allgemein als Tragwerke bezeichnet. Die Knotenelemente haben dabei
den Zweck, eine Vielzahl von Stabelementen in unterschiedlichen räumlichen
Anordnungen miteinander zu verbinden.Kits with
Knot and bar elements of the kind of interest here, too
Structural systems can be used to construct static,
architectural structures of various kinds such. B. from
Bridges or
Trusses and roofs
on buildings.
Such two- or three-dimensional structures will be described below
commonly referred to as structures. The node elements are included
the purpose of a variety of rod elements in different spatial
Arrangements to connect with each other.
Bei
einem bekannten Tragwerk der eingangs bezeichneten Gattung ( DE 24 21 758 B1 )
bestehen die Knotenelemente aus Hohlkugeln oder Zylinderringen mit
einer Mehrzahl von Gewindebohrungen, in die Gewindehülsen mit
Anschlußelementen
eingedreht sind, die wahlweise als Vertiefungen oder als Kopfstücke ausgebildet
und mit kugelabschnittförmigen
Anlageflächen
versehen sind. In ähnlicher
Weise weisen die Stabelemente Gewindebohrungen auf, in die entsprechende
Gewindehülsen
eingedreht sind.In a known structure of the type described ( DE 24 21 758 B1 ) consist of the node elements of hollow balls or cylinder rings with a plurality of threaded holes are screwed into the threaded sleeves with connecting elements, which are optionally formed as depressions or head pieces and provided with spherical-section-shaped contact surfaces. Similarly, the rod elements have threaded holes into which corresponding threaded sleeves are screwed.
Eine
Verbindung der Knotenelemente mit den Stabelementen erfolgt dadurch,
daß die
Kopfstücke
und Vertiefungen paarweise zur Anlage gebracht und durch Formschluß in Anlage
gehalten werden. Zu diesem Zweck weisen die Vertiefungen zum Umgreifen
der Kopfstücke
bestimmte, über
mehr als eine Halbkugelfläche
erstreckte Anlageflächen
auf. Ein Fügen
der Teile ist daher nur dann möglich,
wenn die die Vertiefungen aufweisenden Hülsen zweiteilig ausgebildet
sind und erst nach dem Einlegen der Kopfstücke in die zugehörigen Gewindebohrungen eingedreht
werden. Daraus resultieren eine vergleichsweise komplizierte Konstruktion,
ein Bausatz mit vielen verschiedenen Bauteilen und ein aufwendiger
Zusammenbau der Tragwerke. Außerdem
müssen
die Knoten- und/oder Stabelemente mit zusätzlichen Anschlägen od.
dgl. versehen sein, die nach dem Zusammenbau eine ungewünschte Verschwenkung
der Stabelemente verhindern, weshalb diese praktisch nur mit einer
fest vorgegebenen, radial zum Zylinderring bzw. zur Hohlkugel verlaufenden
Anordnung montiert werden können
und davon abweichende Schwenkstellungen allenfalls zum Ausgleich
von Toleranzen möglich
sind. Dadurch sind die Variationsmöglichkeiten der mit diesem
bekannten Bausatz herstellbaren Tragwerke begrenzt.A
Connection of the node elements with the rod elements is done by
that the
headpieces
and depressions in pairs brought to the plant and by positive engagement in Appendix
being held. For this purpose, the recesses have to grip
the head pieces
certain, over
more than a hemisphere surface
extended contact surfaces
on. Insert
the parts is therefore only possible
when the recesses having sleeves formed in two parts
are and only after inserting the head pieces screwed into the associated threaded holes
become. This results in a comparatively complicated construction,
a kit with many different components and a more elaborate
Assembly of the structures. Furthermore
have to
the node and / or bar elements with additional stops od.
Like. Be provided that after assembly an undesirable pivoting
prevent the rod elements, which is why this practically only with a
fixed predetermined, radially to the cylinder ring or the hollow ball extending
Arrangement can be mounted
and deviating swivel positions at most to compensate
of tolerances possible
are. Thus, the possibilities of variation are with this
limited known kits manufacturable structures.
Entsprechende
Probleme ergeben sich bei der Anwendung von anderen bekannten Bausätzen der
hier interessierenden Art (z. B. DE 28 15 243 A1 , DE 30 35 698 A1 ).Corresponding problems arise in the use of other known kits of the type of interest here (eg. DE 28 15 243 A1 . DE 30 35 698 A1 ).
Weiter
ist es bekannt, die kugelförmigen
Vertiefungen in Knotenelementen aus einem elastisch nachgiebigen
Material auszubilden ( DE
14 59 963 A1 , US-PS
6 491 563 ). In diesem Fall ergibt sich zwar der Vorteil,
daß die
Kopfstücke
unter elastischer Verformung dieses Materials in die Vertiefungen
der Knotenlemente gedrückt
werden können,
was eine vergleichsweise einfache Montage ermöglicht. Als Nachteil hat sich
jedoch die geringe Steifigkeit der Knotenelemente erwiesen, die
auch durch das Einbringen zusätzlicher
Bauelemente in nicht benutzte Vertiefungen der Knotenelemente nicht
wesentlich erhöht
werden kann. Zum Bau von architektonischen Tragwerken sind derartige
Bausätze
daher ungeeignet.It is further known to form the spherical recesses in nodal elements of an elastically yielding material ( DE 14 59 963 A1 . U.S. Patent 6,491,563 ). In this case, although there is the advantage that the head pieces can be pressed under elastic deformation of this material in the recesses of the node elements, which allows a relatively simple assembly. The disadvantage, however, has proven to be the low rigidity of the node elements, which can not be significantly increased by the introduction of additional components in unused wells of the node elements. For the construction of architectural structures such kits are therefore unsuitable.
Schließlich sind
Strukturen bekannt, die aus Knotenelementen in Form von Kugeln und
Stabelementen in Form von hohlzylindrischen Rohren zusammengesetzt
sind ( PCT-WO 00/22251 ).
Die Rohre werden hierbei lediglich mit ihren Stirnflächen an die
Kugeln gelegt und dann durch Kleben mit diesen verbunden. Hierdurch
ergeben sich zwar vergleichsweise große Variationsmöglichkeiten
im Hinblick auf die Anordnung der Stabelemente relativ zueinander bzw.
relativ zu den Knotenelementen. Wegen ihrer geringen Stabilität werden
derartige Strukturen jedoch lediglich zum Bau von Haltevorrichtungen
mit räumlich
fixierten Referenzpunkten verwendet, wie sie beispielsweise beim
Automobilbau benötigt
werden.Finally, structures are known, which are composed of node elements in the form of balls and rod elements in the form of hollow cylindrical tubes ( PCT-WO 00/22251 ). The tubes are placed here only with their faces to the balls and then connected by gluing with these. Although this results in comparatively large variation possibilities with regard to the arrangement of the rod elements relative to one another or relative to the node elements. Because of their low stability, however, such structures are used only for the construction of holding devices with spatially fixed reference points, as required for example in automotive engineering.
Entsprechendes
gilt für
Bausätze,
bei denen die Knoten- und Stabelemente durch Magnetkraft verbunden
werden und die daher allenfalls als Modellbaukästen oder zur Herstellung von
Instruktionsmitteln geeignet sind.The same
applies to
kits,
in which the node and rod elements connected by magnetic force
and therefore at best as model kits or for the production of
Instructional means are suitable.
Unerwünscht ist
schließlich
auch, daß mit den
bekannten Bausätzen
keine Tragwerke hergestellt werden können, bei denen zwei Stabelemente in
paralleler oder zumindest nahezu paralleler Anordnung mit einem
und demselben Knotenelement verbunden sind.Unwanted is
after all
also that with the
known kits
no structures can be produced in which two bar elements in
parallel or at least nearly parallel arrangement with a
and the same node element are connected.
Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische
Problem zugrunde, das Tragwerk der eingangs bezeichneten Gattung
und einen zu seiner Herstellung geeigneten Bausatz so auszubilden,
daß einerseits
eine hohe Stabilität
der herstellbaren Tragwerke erreicht wird, andererseits die Stabelemente
in einer Vielzahl von möglichen
Stellungen relativ zueinander und zu den Knotenelementen positioniert
werden können.outgoing
From this prior art, the invention is the technical
Problem underlying the structure of the type described
and to construct a kit suitable for its manufacture,
that on the one hand
a high stability
the achievable structures is achieved, on the other hand, the rod elements
in a variety of possible
Positions relative to each other and positioned to the node elements
can be.
Zur
Lösung
dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 16.to
solution
This problem is served by the characterizing features of claims 1 and 16.
Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention emerge from the dependent claims.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die
in den beigefügten
Zeichnungen in unterschiedlichen Maßstäben dargestellt sind. Es zeigen:The
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments which
in the attached
Drawings are shown in different scales. Show it:
1 ein
erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
für ein
Knotenelement und zwei durch dieses verbundenen Stabelemente; 1 a first embodiment of the invention for a node element and two connected by this rod elements;
2 schematisch
das Knotenelement nach 1 und eine Vielzahl von Winkelstellungen,
die ein Stabelement relativ zum Knotenelement einnehmen kann; 2 schematically the node element after 1 and a plurality of angular positions that a rod element can assume relative to the node element;
3 ein
Knotenelement und drei an diesem befestigte Stabelemente, wobei
das Knotenelement und die Stabelemente mit unterschiedlich großen Verbindungsmitteln
versehen sind; 3 a node element and three rod elements attached thereto, the node element and the rod elements being provided with connection means of different sizes;
4 ein
zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
für ein
geschnitten dargestelltes Knotenelement und mehrere durch dieses
verbundene Stabelemente; 4 a second embodiment according to the invention for a sectioned node element shown and several connected by this rod elements;
5 schematisch
ein Knotenelement nach 4 und acht diesem zugeordnete
Stabelemente; 5 schematically a node element after 4 and eight bar members associated therewith;
6 schematisch
das Ausführungsbeispiel nach 4 und
die Winkelbereiche, innerhalb derer die Stabelemente mit dem Knotenelement
verbindbar sind; 6 schematically the embodiment according to 4 and the angular ranges within which the rod elements are connectable to the node element;
7 bis 12 jeweils
in vier verschiedenen Ansichten weitere Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäß ausgebildete
Knotenelemente; 7 to 12 in each case in four different views, further embodiments of inventively designed node elements;
13 in
vier verschiedenen Ansichten ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Knotenelement; 13 in four different views, a further embodiment of an inventively designed node element;
14 und 15 schematisch
zwei weitere Ausführungsbeispiele
für ein
erfindungsgemäßes Knotenelement; 14 and 15 schematically two further embodiments of an inventive node element;
16 in
vier verschiedenen Ansichten ein zum Verbinden von zwei Knotenelementen
nach 1 bis 3, 7 bis 12 und 14, 15 oder
von zwei Stäben
nach 4 bis 6 geeignetes Adapterelement; 16 in four different views, one for connecting two node elements 1 to 3 . 7 to 12 and 14 . 15 or from two bars to 4 to 6 suitable adapter element;
17 ein
Adapterelement zur Herstellung eines Anschlußes an einer ebenen Fläche; und 17 an adapter element for making a connection to a flat surface; and
18 bis 22 Ausführungsbeispiele
für mit
erfindungsgemäßen Knoten-
und Stabelementen hergestellte Tragwerke. 18 to 22 Exemplary embodiments of supporting structures produced with knot and rod elements according to the invention.
1 zeigt
ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
für ein
Knotenelement 1 und damit verbindbare, nur teilweise dargestellte
Stabelemente 2. Das Knotenelement 1 enthält einen
in seinem Zentrum liegenden Mittelabschnitt 3 und drei von
diesem radial nach außen
erstreckte Kopfstücke 4. 1 shows a first embodiment of the invention for a node element 1 and thus connectable, only partially illustrated rod elements 2 , The node element 1 contains a middle section lying in its center 3 and three headers extended radially outwardly therefrom 4 ,
Der
Mittelabschnitt 3 ist an seiner Außenseite im wesentlichen durch
drei gedachte, mit gestrichelten Linien angedeutete Grundflächen 5 und
dazwischen liegende, konkav gekrümmte
Verbindungsflächen 6 begrenzt.
Im Ausführungsbeispiel
hat der Grundkörper 3 daher
einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt, wobei die Spitzen
des Dreiecks durch konkav gekrümmte
Linien ersetzt sind. Dabei versteht sich, daß dies nur ein Ausführungsbeispiel darstellt
und der Mittelabschnitt 3 tatsächlich eine Vielzahl von anderen
Formen aufweisen kann.The middle section 3 is on its outside essentially by three imaginary, indicated by dashed lines bases 5 and intervening, concavely curved connecting surfaces 6 limited. In the embodiment, the main body has 3 therefore a substantially triangular cross-section with the vertices of the triangle replaced by concave curved lines. It is understood that this represents only one embodiment and the middle section 3 actually can have a variety of other shapes.
Die
Kopfstücke 4 bestehen
aus Kugelabschnitten, die auf ihrer Außenseite durch eine gedachte
Basisfläche
und eine sich an diese anschließende
Anlagefläche 7 begrenzt
ist, die längs
eines Kugelflächenabschnitts
erstreckt ist. Die Basisfläche ist
dabei identisch mit der gedachten Grundfläche 5 des Mittelabschnitts 3.
Dagegen stellen die Kugelflächenabschnitte
bzw. Anlageflächen 7 in
noch zu beschreibender Weise jeweils ein Anschlußelement für ein Stabelement 2 dar.The head pieces 4 consist of spherical sections, on their outer side by an imaginary base surface and an adjoining this contact surface 7 is limited, which is extending along a spherical surface portion. The base area is identical to the imaginary base area 5 of the middle section 3 , In contrast, the spherical surface sections or contact surfaces 7 in a manner to be described in each case a connecting element for a rod element 2 represents.
Im übrigen ist
das Knotenelement 1 im Ausführungsbeispiel gleichförmig und "flä chig" ausgebildet. Das
bedeutet, daß drei
von einem Mittelpunkt 8 des Mittelabschnitts 3 ausgehende
und durch die Mittelpunkte der drei kugelförmigen Kopfstücke 4 verlaufende
Achsen 9 einerseits in einer gemeinsamen Ebene, hier der
Zeichenebene liegen, andererseits jeweils Winkel von 120° einschließen.Otherwise, the node element 1 in the exemplary embodiment uniform and "flächy" formed. That means three of a midpoint 8th of the middle section 3 outgoing and through the centers of the three spherical head pieces 4 running axes 9 on the one hand in a common plane, here lie the plane of the drawing, on the other hand each include angles of 120 °.
Die
vorzugsweise geraden Stabelemente 2, deren Längen in
der Regel wesentlich größer als
ihre Durchmesser sind, weisen im Ausführungsbeispiel wenigstens je
ein Anschlußelement
in Form einer Vertiefung 10 auf, die längs eines eine weitere Anlagefläche 11 bildenden
Kugelflächen-
bzw. Hohlkugelflächenabschnitts
erstreckt ist. Der Radius dieses Kugelflächenabschnitts entspricht vorzugsweise
im wesentlichen den Radien der Anlageflächen 7 des Knotenelements 1.
Längsachsen
der Stabelemente 2 sind in 1 mit dem
Bezugszeichen 12 bezeichnet. Außerdem ist das Stabelement 2 hier
an wengistens einem stirnseitigen Ende mit dem als Vertiefung 10 ausgebildeten
Anschlußelement
versehen.The preferably straight bar elements 2 whose lengths are generally much larger than their diameter, in the embodiment at least one each connection element in the form of a recess 10 on, along an another contact surface 11 forming spherical surface or hollow spherical surface portion is extended. The radius of this spherical surface portion preferably corresponds substantially to the radii of the contact surfaces 7 of the node element 1 , Longitudinal axes of the bar elements 2 are in 1 with the reference number 12 designated. In addition, the rod element 2 here at least one front end with the recess 10 provided trained connecting element.
1 zeigt
ein Stabelement 2 in einem mit dem Knotenelement 1 verbundenen
Zustand, ein anderes Stabelement 2 dagegen im noch nicht
verbundenen Zustand. Daraus ist ersichtlich, daß die Kopfstücke 4 der
Knotenelemente 1 und die Vertiefungen 10 der Stabelemente 2 nach
Art von Kugelgelenken miteinander verbunden werden können, wobei
die Vertiefungen 10 die Gelenkpfannen und die Kopfstücke 4 die
Kugelköpfe
der Kugelgelenke bilden. Daher ist es möglich, wie insbesondere 2 zeigt,
die Stabelemente 2 in einer Vielzahl von möglichen
Winkelstellungen sowohl zueinander als auch zum Knotenelement 1 zu
positionieren. In 2 ist z. B. ein erstes Stabelement 2a in
einer festen Position gezeigt, dessen in der nicht sichtbaren Vertiefung 10 befindliche
Anlagefläche 11 der
Anlagefläche 7 eines
ersten Kopfstücks 4a des
Knotenelements 1 anliegt, während ein zweites Stabelement 2b,
wie mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist, in entsprechender
Weise einem zweiten Kopfstück 4b desselben Knotenelements 1 anliegt.
Außerdem
sind in 2 allerdings noch vier weitere,
durch gestrichelte Linien angedeutete und mögliche Winkelstellungen 2b1 bis 2b4 gezeigt,
die sämtlich
mit demselben Kopfstück 4b für das Stabelement 4b herstellbar
sind. Dabei nimmt das Stabelement 2b in der Position 2b1 eine nahezu parallele
Lage zum Stabelement 2a ein, während es in der Position 2b4 praktisch
in der Verlängerung
des Stabelements 2a angeordnet ist. Außerdem deuten die Positionen 2b2 und 2b3 an,
daß die Längsachse 12 des
Stabelements 2b in den Positionen 2b1 2b4 im
wesentlichen in derselben Ebene wie die Längsachse 12 des Stabelements 2a,
d. h. hier in der als xy-Ebene angedeuteten Zeichenebene liegt, während die
Längsachse
des Stabelements 2b in den Positionen 2b2 und 2b3 aus
der Zeichenebene herausgeschwenkt ist und daher sowohl zum Stabelement 2a als
auch zum Knotenelement 1 eine aus deren gemeinsamer xy-Ebene
herausragende Komponente in z-Richtung
hat. 1 shows a rod element 2 in one with the node element 1 connected state, another rod element 2 while not yet connected. It can be seen that the head pieces 4 the node elements 1 and the depressions 10 the rod elements 2 in the manner of ball joints can be connected to each other, with the wells 10 the sockets and the head pieces 4 forming the ball heads of the ball joints. Therefore, it is possible, in particular 2 shows the bar elements 2 in a variety of possible angular positions both to each other and to the node element 1 to position. In 2 is z. B. a first rod element 2a shown in a fixed position, which in the invisible recess 10 located contact surface 11 the contact surface 7 a first header 4a of the node element 1 abuts while a second rod element 2 B as shown by a solid line, corresponding to a second header 4b of the same node element 1 is applied. Also, in 2 However, four more, indicated by dashed lines and possible angular positions 2b1 to 2b4 shown, all with the same header 4b for the rod element 4b can be produced. This takes the rod element 2 B in the position 2b1 a nearly parallel position to the rod element 2a one while in position 2b4 practically in the extension of the rod element 2a is arranged. In addition, the positions suggest 2b2 and 2b3 on that the longitudinal axis 12 of the rod element 2 B in the positions 2b1 2b4 essentially in the same plane as the longitudinal axis 12 of the rod element 2a , that is, here in the plane indicated as xy plane, while the longitudinal axis of the rod element 2 B in the positions 2b2 and 2b3 is pivoted out of the plane and therefore both the rod element 2a as well as the node element 1 one from the common xy plane outstanding component in the z-direction.
Die
verschiedenen Schwenkstellungen werden erfindungsgemäß dadurch
ermöglicht,
daß die kugelflächenartigen
Anlageflächen 7 und 11 im
aneinanderliegenden Zustand in weiten Grenzen relativ zueinander
verschiebbar sind, wie 2 deutlich macht. Dabei wird
diese Verschiebbarkeit durch keinerlei störende Ränder, Anschläge oder
sonstige Mittel begrenzt. Mit besonderem Vorteil erstrecken sich die
Anlageflächen 7 der
Kopfstücke 4 zu
diesem Zweck über
einen Bereich von z. B. wenigstens 1/64, vorzugsweise wenigstens
einem Achtel und mehr, bis zu 63/64, vorzugsweise bis zu sieben
Achteln einer vollständigen
Kugelfläche,
so daß die
Grundflächen 5 z.
B. nur etwa ein Achtel aus einer vollen Kugelfläche ausschneiden. Dagegen sind
die Anlageflächen 11 der
Vertiefungen 10 einerseits höchstens gleich groß wie eine
Halbkugelfläche.
Dadurch können
sie ohne weiteres an die jeweilige Anlagefläche 7 angenähert und
an diese angelegt werden. Andererseits sind die Anlageflächen 11 vorzugsweise über wenigstens
1/32, vorzugsweise ein Achtel einer Kugelfläche erstreckt, damit sie unabhängig von
der Winkelstellung des betreffenden Stabelements 2 stets
mit einem ausreichend großen
Flächenabschnitt
an der Anlagefläche 7 des
ausgewählten Kopfstücks 4 anliegen.
Für am
besten wird derzeit eine Konstruktion gehalten, bei der die Anlageflächen 7 größer, vorzugsweise
wesentlich größer und die
Anlageflächen 11 kleiner,
vorzugsweise wesentlich kleiner sind, als einer Halbkugelfläche entspricht. Dadurch
wird erreicht, daß die
gegenseitige, im wesentlichen durch die Größe der Anlageflächen 7 vorgegebene
Berührungsfläche zwischen
den Knoten- und Stabelementen 1 bzw. 2 einerseits
ausreichend groß ist,
um eine gute Stabilität
der Verbindung zu erhalten, andererseits aber auch ausreichend klein
ist, um einen möglichst
großen
Bereich an möglichen Winkelstellungen
für die
Stabelemente 2 zu erhalten.The various pivot positions are inventively made possible in that the spherical surface-like contact surfaces 7 and 11 in the adjacent state within wide limits relative to each other are displaced, such as 2 makes it clear. This displacement is not limited by any disturbing edges, attacks or other means. With particular advantage, the contact surfaces extend 7 the head pieces 4 for this purpose over a range of e.g. B. at least 1/64, preferably at least one-eighth and more, up to 63/64, preferably up to seven-eighths of a complete spherical surface, so that the bases 5 z. B. cut only about one-eighth from a full spherical surface. In contrast, the contact surfaces 11 the wells 10 one hand, at most equal to a hemisphere area. As a result, they can easily to the respective contact surface 7 approximated and applied to these. On the other hand, the contact surfaces 11 preferably extends over at least 1/32, preferably one-eighth of a spherical surface, so that they are independent of the angular position of the respective rod element 2 always with a sufficiently large surface section on the contact surface 7 of the selected header 4 issue. For best is currently held a construction in which the contact surfaces 7 larger, preferably much larger and the contact surfaces 11 smaller, preferably substantially smaller, than corresponds to a hemisphere surface. This ensures that the mutual, essentially by the size of the contact surfaces 7 given contact area between the node and bar elements 1 respectively. 2 on the one hand is sufficiently large in order to obtain a good stability of the connection, but on the other hand is also sufficiently small to the largest possible range of possible angular positions for the rod elements 2 to obtain.
Die
Knotenelemente 1 und die Stabelemente 2 bestehen
vorzugsweise aus einem gießfähigen Material
und insbesondere aus je einem einstückig hergestellten, massiven
Gußkörper. Als
gießfähige Materialien
können
verschiedene Kunststoffe, Betone od. dgl. verwendet werden. Mit
besonderem Vorteil wird als gießfähiges Material
ein ultrahochfester Beton (UHPC = Ultra High Performance Concrete) verwendet,
um mit den Knoten- und Stabelementen 1, 2 stabile,
architektonische Tragwerke herstellen zu können. Dadurch ergibt sich im
Vergleich z. B. zu einer ähnlich
belastbaren Struktur aus Stahl ein erheblicher Preisvorteil.The node elements 1 and the rod elements 2 are preferably made of a castable material and in particular of a one-piece produced, solid cast body. As pourable materials, various plastics, concretes od. Like. Be used. With particular advantage, the casting material used is an ultra high-performance concrete (UHPC = Ultra High Performance Concrete) in order to work with the knot and rod elements 1 . 2 to produce stable, architectural structures. This results in comparison z. B. to a similarly resilient structure made of steel a significant price advantage.
Die
feste Verbindung der Knoten- und Stabelemente 1, 2 erfolgt
erfindungsgemäß durch
Stoffschluß und
insbesondere durch Kleben. Zu diesem Zweck werden vorzugsweise beide
zusammen wirkende Anlageflächen 7 und 11 vor
dem Fügen
mit einem Kleber 14, insbesondere einem geeigneten Zweikomponenten-Hochleistungskleber
belegt, wie in 1 für das linke Stabelement 2 angedeutet
ist. Danach werden die Anlageflächen 7, 11 zur
gegenseitigen Anlage gebracht und in die erwünschte relative Lage geschwenkt
und in dieser fixiert, wie in 1 für das rechte
Stabelement 2 gezeigt ist, worauf dann die zwischen den
beiderseitigen Anlageflächen 7, 11 gebildete
Kleberschicht 15 der Aushärtung überlassen wird.The fixed connection of the node and rod elements 1 . 2 takes place according to the invention by material bond and in particular by gluing. For this purpose, preferably both cooperating contact surfaces 7 and 11 before joining with a glue 14 , in particular a suitable two-component high-performance adhesive, as in 1 for the left bar element 2 is indicated. After that, the contact surfaces 7 . 11 brought to mutual contact and pivoted in the desired relative position and fixed in this, as in 1 for the right bar element 2 is shown, then what are the between the two contact surfaces 7 . 11 formed adhesive layer 15 the curing is left.
Vorteile
der beschriebenen Konstruktion bestehen darin, dass nur drei Elemente,
nämlich
die Knoten- und Stabelemente 1, 2 sowie der Kleber 14 benötigt werden,
die Knoten- und Stabelemente 1, 2 je nach Auslegung
der Anlageflächen 7 und 11 in
nahezu beliebigen Winkelstellungen in mehreren Freiheitsgraden relativ
zueinander montiert werden können
und alle Teile für
die Serienproduktion geeignet sind. Bei Anwendung von gießfähigen Materialien sind
außerdem
praktisch keine Nachbearbeitungen erforderlich, und in der Regel
weisen derartige Materialien auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit
auf. Außer
zur Herstellung von Dach- und Brückenkon struktionen
eignen sich die beschriebenen Knoten- und Stabelemente 1, 2 auch
zur Herstellung zahlreicher weiterer Tragwerke, wie z. B. von Pavillons, Kuppeln
oder Messeständen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Achsen 12 der
Stabelemente 2 nicht sämtlich
auf ein gemeinsames Zentrum, d. h. z. B. den Mittelpunkt 8 des
Knotenelements 1 zulaufen müssen, sondern gemäß 1 und 2 weitgehend
beliebig angeordnet werden können.
Das beschriebene System aus Knoten- und Stabelementen 1, 2 ist
daher äußerst variabel.Advantages of the construction described are that only three elements, namely the node and rod elements 1 . 2 as well as the glue 14 needed, the node and bar elements 1 . 2 depending on the design of the contact surfaces 7 and 11 can be mounted in almost any angular positions in several degrees of freedom relative to each other and all parts are suitable for mass production. Moreover, when using pourable materials, virtually no post-processing is required and, as a rule, such materials also have a high corrosion resistance. Except for the preparation of roof and Brückenkon structures, the node and rod elements described are suitable 1 . 2 also for the production of numerous other structures, such. From pavilions, Domes or exhibition stands. Another advantage of the invention is that the axes 12 the rod elements 2 not all to a common center, ie the center, for example 8th of the node element 1 have to run, but according to 1 and 2 can be arranged largely arbitrarily. The described system of node and bar elements 1 . 2 is therefore extremely variable.
Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Knotenelement 17 vorgesehen,
das zwei Kopfstücke 4 nach 1 und 2 aufweist. Dagegen
ist ein drittes Kopfstück 18 im
Vergleich zu den Kopfstücken 4 unterschiedlich
groß,
hier deutlich größer als
die Kopfstücke 4,
weshalb eine kugelförmige
Anlagefläche 19 dieses
Kopfstücks 18 einen entsprechend
größeren Radius
als die Anlageflächen 7 nach 1 hat.
Demgemäß ist auch
ein Stabelement 20 vorgesehen, das wenigstens ein Anschlußelement
mit einer entsprechend unterschiedlichen, an die Anlagefläche 19 angepaßten Anlagefläche aufweist,
die in 3 nicht sichtbar ist. In Übereinstimmung mit 1 weist
das Knotenelement 17 auch hier für jedes anschließbare Stabelement 20 ein separates
Kopfstück 4 bzw. 18 auf,
d. h. an jedem Kopfstück 4, 18 wird
nur jeweils ein Stabelement 2, 20 befestigt. Dadurch
und durch die an sich beliebige Lage der einzelnen Kopfstücke 4, 18 relativ
zueinander wird eine große
Vielseitigkeit bei der Verbindung der Stabelemente 2, 20 durch
die Knotenelemente 4, 18 erreicht.At the in 3 illustrated embodiment is a node element 17 provided, the two head pieces 4 to 1 and 2 having. On the other hand, there is a third head 18 compared to the head pieces 4 different sizes, here much larger than the head pieces 4 , which is why a spherical bearing surface 19 this headpiece 18 a correspondingly larger radius than the contact surfaces 7 to 1 Has. Accordingly, it is also a rod element 20 provided, the at least one connecting element with a correspondingly different, to the contact surface 19 has matched contact surface, in 3 is not visible. In accordance with 1 has the node element 17 also here for each connectable rod element 20 a separate head piece 4 respectively. 18 on, ie on each header 4 . 18 becomes only one bar element each 2 . 20 attached. Thereby and by the arbitrary position of the individual head pieces 4 . 18 relative to each other becomes a great versatility in the connection of the rod elements 2 . 20 through the node elements 4 . 18 reached.
4 bis 6 zeigen
ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel,
bei dem die Ausbildung der Anschlußelemente im Vergleich zu 1 bis 3 umgekehrt
ist. Das bedeutet, dass hier ein z. B. im Prinzip beliebig gestaltetes
Knotenelement 22 vorgesehen ist, das Anschlußelemente
in Form von Vertiefungen 23 aufweist, während zugehörige, nur teilweise dargestellte
Stabelemente 24 mit Anschlußelementen in Form von Kopfstücken 25 versehen
sind. Wie beim Ausführungsbeispiel
nach 1 bis 3 weisen die Vertiefungen 23 und
Kopfstücke 25 längs Kugel-
bzw. Hohlkugelflächenabschnitten
erstreckte Anlageflächen 26 und 27 auf.
Dabei erstrecken sich die An lageflächen 26 der Vertiefungen 23 vorzugsweise über weniger,
die Anlageflächen 27 der
Kopfstücke 25 dagegen
vorzugsweise über
mehr als eine Halbkugelfläche.
Dadurch können
die Kopfstücke 25 der
Stabelemente 24 einerseits, wie 4 für ein ganz
links dargestelltes Stabelement 24 zeigt, ohne weiteres
in die ausgewählte
Vertiefung 23 eingeführt werden,
andererseits in den Vertiefungen 23 in eine Vielzahl von
unterschiedlichen Winkelstellungen positioniert werden, wie in 4 für drei Positionen 24a, 24b und 24c eines
der Stabelemente 24 angedeutet ist. 4 to 6 show an inventive embodiment, in which the formation of the connecting elements in comparison to 1 to 3 is reversed. This means that here z. B. in principle arbitrarily designed node element 22 is provided, the connecting elements in the form of depressions 23 has, while associated, only partially illustrated rod elements 24 with connecting elements in the form of headers 25 are provided. As in the embodiment according to 1 to 3 have the depressions 23 and head pieces 25 along ball or hollow spherical surface sections extended contact surfaces 26 and 27 on. Here are the contact surfaces extend 26 the wells 23 preferably over less, the contact surfaces 27 the head pieces 25 however, preferably over more than one hemisphere surface. This allows the head pieces 25 the rod elements 24 on the one hand, how 4 for a bar element shown on the left 24 shows, without further ado, into the selected well 23 on the other hand in the wells 23 be positioned in a variety of different angular positions, as in 4 for three positions 24a . 24b and 24c one of the rod elements 24 is indicated.
5 zeigt,
dass das Knotenelement 22 nach 4 mit insgesamt
acht Vertiefungen 23 versehen ist und daher acht Stabelemente 24 in
unterschiedlichen Winkelstellungen aufnehmen kann. Insbesondere
ist es möglich,
die Stabelemente 24 paarweise nahezu in Parallelstellung
anzuordnen, wie dies z. B. für
ein Paar von Stabelementen 24b, 24e gilt. Dagegen
zeigt 6, dass ein Stabelement 24f aus einer
durchgezogenen Stellung heraus in zahlreiche, gestrichelt angedeutete
Positionen schwenkbar ist, indem die zugehörigen Anlageflächen 26, 27 (4)
relativ zueinander verschoben werden. 5 shows that the node element 22 to 4 with a total of eight wells 23 is provided and therefore eight rod elements 24 can record in different angular positions. In particular, it is possible, the rod elements 24 to arrange in pairs almost in parallel position, as z. B. for a pair of bar elements 24b . 24e applies. On the other hand shows 6 that a rod element 24f from a solid position in numerous dashed lines indicated positions is pivotable by the associated contact surfaces 26 . 27 ( 4 ) are shifted relative to each other.
Im übrigen ist
beim Knotenelement 22 für
jedes Stabelement 24 ein separates Anschlußelement in
Form einer Vertiefung 23 vorgesehen, wie dies im Fall der 1 bis 3 auch
für die
verschiedenen Kopfstücke 4 gilt.Otherwise, the node element 22 for each rod element 24 a separate connection element in the form of a depression 23 provided, as in the case of 1 to 3 also for the different head pieces 4 applies.
Die
Zahl der pro Knotenelement 1 bzw. 22 vorgesehenen
Kopfstücke 4 bzw.
Vertiefungen 23 sowie die Größe und die Radien dieser Teile
sind weitgehend beliebig wählbar.
Im Fall der 1 bis 3 können die
Stabelemente 2 jeweils entlang des kompletten, durch die
Anlageflächen 7 gebildeten
Kugelflächenabschnitts
in die gewünschte
Winkelstellung verschoben bzw. verschwenkt werden, da erst die Verbindungsflächen 6,
die die Anlageflächen 7 der Kopfstücke 4 miteinander
verbinden, eine weitere Verschiebung der Stabelemente 2 be-
bzw. verhindern. Entsprechend werden die extremen Lagen der Stabelemente 24 beim
Ausführungsbeispiel
nach 4 bis 6 dadurch festgelegt, dass an
die Kopfstücke 25 angrenzende,
vorzugsweise gerade Stababschnitte 28 an die kugelflächenförmig auslaufenden
Endkanten der Vertiefungen 23 anschlagen. Dabei läßt sich
die Verschwenkbarkeit noch dadurch vergrößern, dass die Stabelemente 24 unmittelbar hinter
den Kopfstücken 25 mit
zur Aufnahme dieser Endkanten bestimmten Ausnehmungen oder Querschnittsverjüngungen
versehen werden. Abgesehen davon sind die möglichen Schwenkbereiche nur durch
das gegenseitige Anschlagen der Stabelemente 24 begrenzt,
das weitgehend durch die Lage und die Zahl der jeweiligen Anschlußelemente
beeinflußt werden
kann.The number of per node element 1 respectively. 22 provided head pieces 4 or depressions 23 as well as the size and radii of these parts are largely arbitrary. In the case of 1 to 3 can the bar elements 2 each along the complete, through the contact surfaces 7 formed spherical surface portion are moved or pivoted to the desired angular position, since only the connecting surfaces 6 that the contact surfaces 7 the head pieces 4 connect with each other, a further shift of the rod elements 2 prevent or prevent. Accordingly, the extreme positions of the rod elements 24 according to the embodiment 4 to 6 set by that to the head pieces 25 adjacent, preferably straight bar sections 28 to the spherical surface expiring end edges of the wells 23 attacks. In this case, the pivotability can still be increased by the fact that the rod elements 24 immediately behind the head pieces 25 be provided with specific for receiving these end edges recesses or Querschnittsverjüngungen. Apart from that, the possible pivoting ranges are only by the mutual striking of the rod elements 24 limited, which can be largely influenced by the location and the number of the respective connection elements.
Während 1 bis 3 jeweils
ein Knotenelement 1 mit drei räumlich voneinander getrennten Anschlußelementen
in Form der Kopfstücke 4 zeigen,
sind in 7 bis 12 eine
Anzahl weiterer Knotenelemente 31 bis 36 gezeigt,
die in 7a bis 12a in
je einer Draufsicht, in 7b bis 12b in je einer Vorderansicht, in 7c bis 12c in
je einer perspektivischen Ansicht und in 7d bis 12d in je einer Seitenansicht dargestellt sind.
Dabei weisen die Knotenelemente 31 je zwei Kopfstücke 37 in zweidimensionaler
Anordnung, die Knotenelemente 32 je drei Kopfstücke 38 in
zweidimensionaler Anordnung, die Knotenelemente 33 je vier
Kopfstücke 39 in zweidimensionaler
Anordnung, die Knotenelemente 34 je sechs Kopfstücke 40 in
dreidimensionaler Anordnung, die Knotenelemente 35 je vier
Kopfstücke 41 in
dreidimensionaler Anordnung und die Knotenelemente 36 je
acht Kopfstücke 42 in
dreidimensionaler Anordnung auf. Im übrigen gilt für die Kopfstücke 38 bis 42 dasselbe
wie für
die Kopfstücke 4 nach 1 bis 3.
Dabei ist klar, dass z. B. die Knotenelemente 1, 32 auch
dreidimensional ausgebildet werden können, indem die drei Achsen 9 abweichend von 1 nicht
in einer gemeinsamen Ebene angeordnet werden.While 1 to 3 one node element each 1 with three spatially separated connection elements in the form of the head pieces 4 show are in 7 to 12 a number of other node elements 31 to 36 shown in 7a to 12a in a plan view, in 7b to 12b in a front view, in 7c to 12c each in a perspective view and in 7d to 12d are each shown in a side view. In this case, the node elements 31 two head pieces each 37 in two-dimensional arrangement, the node elements 32 three head pieces each 38 in two-dimensional arrangement, the node elements 33 four head pieces each 39 in two-dimensional arrangement, the node elements 34 six head pieces each 40 in three-dimensional on order, the node elements 35 four head pieces each 41 in a three-dimensional arrangement and the node elements 36 eight head pieces each 42 in a three-dimensional arrangement. Otherwise, applies to the head pieces 38 to 42 the same as for the head pieces 4 to 1 to 3 , It is clear that z. B. the node elements 1 . 32 Also, three-dimensional can be formed by the three axes 9 deviating from 1 not be arranged in a common plane.
13 zeigt
in den 7 bis 12 entsprechenden, mit a) bis
d) bezeichneten Ansichten ein als Kugel ausgebildetes Knotenelement 43 mit insgesamt
acht Vertiefungen 44 für
Stabelemente 24 gemäß 4 bis 6.
Die Vertiefungen 44 ermöglichen
wie in 4 bis 6 wahlweise eine zwei- oder
dreidimensionale Anordnung der Stabelemente 24. 13 shows in the 7 to 12 corresponding, designated with a) to d) views formed as a ball node element 43 with a total of eight wells 44 for rod elements 24 according to 4 to 6 , The wells 44 allow as in 4 to 6 optionally a two- or three-dimensional arrangement of the rod elements 24 ,
14 und 15 zeigen
zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung, bei denen in einem Knotenelement 46 bzw. 47 wenigstens
ein Anschlußelement
in Form eines Kopfstücks 45 analog
zu 1 bis 3 mit wenigstens einem Anschlußelement
in Form einer Vertiefung 49 analog zu 4 bis 6 kombiniert
ist. Speziell enthält
das Knotenelement 46 nach 14 ein
Kopfstück 48 und
zwei Vertiefungen 49, das Knotenelement 47 nach 15 dagegen
zwei Kopfstücke 48 und
eine Vertiefung 49. Für
die Kopfstücke 48 und
Vertiefungen 49 gilt dasselbe, wie oben in Verbindung mit 1 bis 6 beschrieben
wurde, wobei die räumliche
Lage der Kopfstücke 48 und
Vertiefungen 49 zueinander entsprechend 7 bis 13 zwei-
oder dreidimensional gewählt
sein kann. Für
die Bemessung und räumliche
Anordnung der Kopfstücke 48 und
Vertiefungen 49 gilt ebenfalls dasselbe, was oben anhand der 1 bis 13 beschrieben
wurde. In Ergänzung
dazu ist jedoch aus 14 und 15 ersichtlich,
dass die Vertiefungen 49 hier in separaten, räumlich von
den anderen Kopfstücken 48 bzw.
Vertiefungen 49 getrennten Aufnahmestücken 50 ausgebildet
sind, die wie die Kopfstücke 48 von
einem zentralen Mittelabschnitt 51 ausgehen können, der
analog zu dem anhand der 1 beschriebenen Mittelabschnitt 3 ausgebildet
ist. Daher wäre
es möglich, diese
Aufnahmestücke 50 in
derselben Weise um den Mittelabschnitt 51 herum anzuordnen,
wie in 7 bis 12 für die Kopfstücke 37 bis 42 dargestellt
ist, wobei ein Unterschied nur darin bestehen würde, daß die Kopfstücke (z.
B. 4 in 1) mit Kugelflächen und
die Aufnahmestücke
mit hohlkugelförmigen
Vertiefungen versehen sind. Daraus folgt, daß sowohl die mit Kopfstücken versehenen
als auch die mit Vertiefungen als Anschlußelemente versehenen Knotenelemente
nicht als Kugeln oder irgendein anderer Körper (z. B. 1)
ausgebildet sein müssen, sondern
im Prinzip aus irgendeinem beliebigen geometrischen Körper bestehen
können. 14 and 15 show two embodiments of the invention, in which in a node element 46 respectively. 47 at least one connecting element in the form of a head piece 45 analogous to 1 to 3 with at least one connecting element in the form of a depression 49 analogous to 4 to 6 combined. Specifically, the node element contains 46 to 14 a head piece 48 and two wells 49 , the knot element 47 to 15 but two head pieces 48 and a recess 49 , For the head pieces 48 and depressions 49 the same applies as above in connection with 1 to 6 has been described, the spatial position of the head pieces 48 and depressions 49 to each other accordingly 7 to 13 can be chosen two- or three-dimensional. For the dimensioning and spatial arrangement of the head pieces 48 and depressions 49 The same is true of the above 1 to 13 has been described. In addition, however, is out 14 and 15 see that the wells 49 here in separate, spatially from the other headers 48 or depressions 49 separate picking pieces 50 are formed, like the head pieces 48 from a central middle section 51 can go out, analogous to the basis of the 1 described middle section 3 is trained. Therefore, it would be possible, these recording pieces 50 in the same way around the middle section 51 to arrange around, as in 7 to 12 for the head pieces 37 to 42 a difference would only exist in that the head pieces (eg. 4 in 1 ) are provided with spherical surfaces and the receiving pieces with hollow spherical recesses. It follows that both the headed and recessed node elements are not designed as spheres or any other body (e.g. 1 ), but in principle may consist of any geometric body.
Die
Ausführungsbeispiele
nach 14 und 15 bringen
den Vorteil mit sich, dass auch zwei Knotenelemente 46 und 47 direkt
miteinander verbunden werden können,
indem z. B. ein Kopfstück 48 eines
Knotenelements in eine Vertiefung 49 eines anderen Knotenelements
gesteckt und dann in einer vorgewählten Winkelstellung durch
Kleben mit diesem verbunden wird. Dadurch können bei Bedarf Knoten-Kombinationen
gebildet werden, die weit mehr Anschlußelemente in Form von Kopfstücken oder
Vertiefungen aufweisen, als dies für ein einzelnes Knotenelement
gilt.The embodiments according to 14 and 15 bring with it the advantage that even two node elements 46 and 47 can be connected directly to each other by z. B. a head piece 48 a node element in a recess 49 another node element is inserted and then connected in a preselected angular position by gluing with this. As a result, node combinations can be formed if necessary, which have far more connection elements in the form of headers or depressions, as it applies to a single node element.
In
entsprechender Weise können
zwei Stabelemente mit unterschiedlichen Anschlußelementen in Form von Kopfstücken 25 oder
Vertiefungen 11 unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung
eines Knotenelements miteinander verbunden werden. Vorteilhaft sind
daher insbesondere Stabelemente, die z. B. an einem stirnseitigen
Ende ein Kopfstück 25 gemäß 4 und
am anderen stirnseitigen Ende eine Vertiefung 10 gemäß 1 haben,
da sich auf diese Weise vergleichsweise lange Stäbe herstellen lassen, die aus
einer Mehrzahl von vergleichsweise kurzen Stabelementen zusammengesetzt
sind.In a corresponding manner, two bar elements with different connection elements in the form of headers 25 or depressions 11 directly, ie connected to each other without the interposition of a node element. Advantageously, therefore, in particular rod elements z. B. at a front end a head piece 25 according to 4 and at the other end end of a recess 10 according to 1 have, as can be produced in this way comparatively long rods, which are composed of a plurality of relatively short rod elements.
Die
Erfindung ist außer
auf die beschriebenen Knoten- und Stabelemente auch auf einen diese enthaltenden
Bausatz und auf die mit ihnen bzw. mit den Elementen des Bausatzes
herstellbaren Tragwerke gerichtet. Daher ist klar, dass der Bausatz
sowohl Knotenelemente nach 1 bis 3 und 7 bis 12 als
auch Knotenelemente nach 4 bis 6 als auch
kombinierte Knotenelemente nach 14 und 15 enthalten
kann. In entsprechender Weise kann der Bausatz mit Stabelementen
versehen sein, die nur Anschlußelemente
in Form von Vertiefungen 10 (1 bis 3),
nur Anschlußelemente
in Form von Kopfstücken 25 (4 bis 6)
und/oder wenigstens eine Vertiefung 10 und wenigstens ein
Kopfstück 25 aufweisen.
Mit besonderem Vorteil sind in diesem Fall vor allem Stabelemente
vorhanden, die zwei stirnseitige Enden aufweisen, die mit je einem
dieser Anschlußelemente versehen
sind. Außerdem
kann der Bausatz sowohl gleichlange als auch unterschiedlich lange
und/oder geformte Stabelemente 2 bzw. 24 enthalten.The invention is directed in addition to the node and rod elements described on a kit containing them and on the manufacturable with them or with the elements of the kit supporting structures. Therefore, it is clear that the kit according to both node elements 1 to 3 and 7 to 12 as well as node elements 4 to 6 as well as combined node elements 14 and 15 may contain. In a corresponding manner, the kit may be provided with rod elements, the only connecting elements in the form of depressions 10 ( 1 to 3 ), only connecting elements in the form of headers 25 ( 4 to 6 ) and / or at least one depression 10 and at least one head piece 25 exhibit. With particular advantage in this case, above all rod elements are present, which have two end-side ends, which are each provided with one of these connecting elements. In addition, the kit can be both the same length as well as different lengths and / or shaped rod elements 2 respectively. 24 contain.
Schließlich versteht
sich, dass der Bausatz auch Knotenelemente mit unterschiedlich dimensionierten,
insbesondere unterschiedliche Radien aufweisenden und/oder in unterschiedlichen
Winkelstellungen angeordneten Anschlußelementen aufweisen kann,
in welchem Fall auch Stabelemente mit daran angepaßten Anschlußelementen
vorgesehen sind. Dabei ist gleichgültig, welche Form die Anschlußelemente
der Knotenelemente haben (Kopfstück
oder Vertiefung).Finally understands
itself that the kit also nodal elements with different sized,
in particular different radii and / or in different
Can have angular positions arranged connection elements,
in which case also bar elements with adapted connecting elements
are provided. It does not matter which form the connection elements
the node elements have (head piece
or deepening).
Was
für den
Bausatz aus Knoten- und Stabelementen gilt, gilt natürlich entsprechend auch
für die
aus diesem hergestellten Tragwerke.What the kit of knot and rod applies, of course, applies accordingly also for the structures made from this.
Außer den
beschriebenen Bauteilen kann der Bausatz bzw. das Tragwerk auch
noch zusätzliche,
anderen Zwecken dienende Bauteile aufweisen. Daher zeigt 16 in
den 7 bis 13 entsprechenden Ansichten
beispielhaft ein zusätzliches
Adapterelement 53. Dieses weist zwei maximal längs Halbkugelabschnitten
verlaufende Vertiefungen 54 mit denselben Abmessungen wie
z. B. die Knotenelemente 22 nach 4 bis 6 auf.
Dadurch können
mit dem Adapterstück 53 z.
B. zwei Knotenelemente nach 1 bis 3 oder
zwei Stabelemente 24 nach 4 bis 6 oder
zwei Knotenelemente 46, 47 nach 14 und 15 miteinander
verbunden werden. Dagegen zeigt 17, ebenfalls
in den 7 bis 13 entsprechenden Ansichten,
ein Adapterelement 55, das einer Hälfte des Adapterelements 53 entspricht
und daher nur eine Vertiefung 56 hat. Auf der dieser Vertiefung 56 entgegengesetzten Seite
weist das Adapterelement 55 eine ebene Fläche 57 auf.
Dieses Adapterelement 55 kann daher mit seiner ebenen Fläche 57 auf
einem entsprechend ebenen Fundament befestigt werden und dann mit seiner
Vertiefung 56 das erste Stab- oder Knotenelement eines
Tragwerks aufnehmen. In entsprechender Weise können die Adapterelemente 55 zum
Anschluß von
Stab- oder Knotenelementen an innerhalb oder oberhalb eines Tragwerks
befindliche Flächen,
z. B. an Dach-, Wand- oder Fassadenflächen od. dgl. dienen.In addition to the components described the kit or the structure may also have additional, other purposes serving components. Therefore shows 16 in the 7 to 13 corresponding views by way of example an additional adapter element 53 , This has two maximum along hemispherical sections extending recesses 54 with the same dimensions as z. B. the node elements 22 to 4 to 6 on. This can be done with the adapter piece 53 z. B. after two node elements 1 to 3 or two pole elements 24 to 4 to 6 or two node elements 46 . 47 to 14 and 15 be connected to each other. On the other hand shows 17 , also in the 7 to 13 corresponding views, an adapter element 55 that is one half of the adapter element 53 corresponds and therefore only one depression 56 Has. On the this depression 56 opposite side has the adapter element 55 a flat surface 57 on. This adapter element 55 can therefore with its flat surface 57 be fastened on a correspondingly level foundation and then with its recess 56 pick up the first rod or node element of a structure. In a corresponding manner, the adapter elements 55 for connecting rod or node elements located within or above a structure surfaces, for. B. on roof, wall or facade surfaces od. Like. Serve.
Die
Erfindung ermöglicht
durch verschiedene Dimensionierung der Stablängen den Bau sowohl von ebenen
Raumgittern, z. B. von als Tragwerke für Dachkonstruktionen mit sehr
hohen Spannweiten dienenden Raumgittern, sowie von gekrümmten Raumgittern
zweiter Ordnung, z. B. von geodätischen
Domen oder Kugelhäusern
mit großen
Durchmessern. Auch zahlreiche andere Strukturen mit großen Abmessungen
und großem
Volumen können
bei geringen Kosten und hoher Stabilität verwirklicht werden. Da die
Knotenstücke
Anschlußmöglichkeiten
in allen Richtungen eines xyz-Koordinatensystems
ermöglichen
(vgl. z. B. 6), bestehen bei der Herstellung
dreidimensionaler Raumgitter keinerlei Beschränkungen auf bestimmte Ebenen,
Raster, Gitter oder Richtungen. Die Variabilität des erfindungsgemäßen Konstruktionssystems
wird gegenüber
den meisten bekannten Bausystemen dadurch erhöht, dass zusätzlich zu
der Veränderung
der Abmessungen auch die Winkel an den Verbindungsstellen der Bauteile
in weiten Grenzen variiert werden können.The invention allows by different dimensions of the rod lengths the construction of both planar space lattices, z. B. of serving as structures for roof structures with very high spans space lattices, as well as curved space lattice second order, z. B. of geodesic domes or ball houses with large diameters. Also, many other structures of large dimensions and large volumes can be realized at low cost and high stability. Since the node pieces enable connection possibilities in all directions of an xyz coordinate system (cf. 6 ), in the production of three-dimensional space lattice no restrictions on certain levels, grid, grid or directions. The variability of the construction system according to the invention is increased over most known building systems in that in addition to the change in dimensions and the angle at the connection points of the components can be varied within wide limits.
Das
erfindungsgemäße Konstruktionssystem
ist auch dazu geeignet, das Pflanzenwachstum simulierende Tragwerke,
d. h. der Wurzelstruktur von Pflanzen oder der Aststruktur von Bäumen ähnelnde Bauwerke
bzw. Strukturen nach den sog. Lindenmayer-Algorithmen zu ermöglichen.
Das ist insbesondere durch unterschiedliche Dimensionierung einzelner
oder mehrerer Vertiefungen oder Kopfstücke der Knotenelemente möglich, so
dass sich an diesen Stabelemente mit massiverer oder filigranerer Anmutung
anbringen lassen. Auf diese Weise kann eine immer feinere oder massiver
werdende "Verästelung" erreicht werden.The
Construction system according to the invention
is also suitable for plant growth simulating plant growth,
d. H. the root structure of plants or the tree branch structure similar buildings
or structures according to the so-called Lindenmayer algorithms.
This is especially due to different sizing of individual
or several recesses or headers of the node elements possible, so
that at these rod elements with more massive or filigranerer appearance
attach. In this way, an ever finer or more massive
expectant "ramification" can be achieved.
Beispiele
für solche
Tragwerke ergeben sich aus den 18 bis 20,
in denen jeweils eine Vielzahl von Knoten- und Stabelementen nach 1 bis 3 und 7 bis 12 durch
Kleben verbunden ist. Entsprechende Tragwerke bzw. Strukturen können mit
Knoten- und Stabelementen 22 und 24 nach 4 bis 6 und/oder
mit Hilfe der Knotenelemente nach 13 bis 15 (vgl.
z. B. 21) und/oder, was nicht gesondert
gezeigt ist, unter zusätzlicher
Anwendung der Adapterstücke 53, 55 nach 16 und 17 hergestellt
werden. Schließlich
zeigt 22, wie mit Hilfe der Knotenelemente 36 nach 12 und
der Stabelemente 2 nach 1 bis 3 insbesondere
Strukturen hergestellt werden können,
bei denen mehrere Stabelemente 2 in Parallelstellung an
einem und demselben Knotenelement 36 befestigt sind. Ähnliche
Strukturen lassen sich mit geeignet ausgebildeten, die Vertiefungen 10, 23, 49 aufweisenden
Knotenelementen realisieren.Examples of such structures arise from the 18 to 20 , in each of which a variety of node and rod elements after 1 to 3 and 7 to 12 connected by gluing. Corresponding structures or structures can with node and rod elements 22 and 24 to 4 to 6 and / or with the help of the node elements 13 to 15 (see eg. 21 ) and / or, which is not shown separately, with additional use of the adapter pieces 53 . 55 to 16 and 17 getting produced. Finally shows 22 , as with the help of node elements 36 to 12 and the rod elements 2 to 1 to 3 In particular, structures can be made in which multiple rod elements 2 in parallel position on one and the same node element 36 are attached. Similar structures can be formed with suitably, the wells 10 . 23 . 49 implement implementing node elements.
Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die
auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Das gilt insbesondere
für die
räumliche
Anordnung und Dimensionierung der verschiedenen Teile, vor allem
der Kopfstücke,
Vertiefungen und Mittelabschnitte 3, 51 der Knotenelemente. 1 bis 15 stellen
dabei nur bevorzugte Ausführungsbeispiele
dar, von denen zahlreiche Abweichungen möglich sind. Dasselbe gilt für die räumliche
Anordnung und die Abstände
zwischen den einzelnen Kopfstücken
oder Vertiefungen innerhalb der Knotenelemente, was weitgehend über die
Größe der jeweiligen
Mittelabschnitte (z. B. 3, 51) gesteuert werden
kann. Insbesondere können
die Winkel zwischen den Achsen (z. B. 9 in 1)
der Kopfstücke
oder Vertiefungen anders gewählt
werden, als aus 1 bis 15 ersichtlich
ist, und untereinander unterschiedlich sein. Auch die Winkelstellungen,
innerhalb von denen die Stabelemente, die auch gekrümmt ausgebildet
sein können,
relativ zueinander oder zu den Knotenelementen angeordnet werden,
sind weitgehend frei wählbar.
Vorzugsweise wird die Anordnung jeweils so getroffen, dass jedes
Stabelement – entsprechend
etwa dem Kegelwinkel an der Spitze eines Kegels – beliebig innerhalb eines
Raumwinkelbereichs bzw. Kegelwinkels angeordnet werden kann, der
wenigstens 3°,
besonders bevorzugt allerdings wenigstens etwa 30° beträgt. Dabei
ist klar, daß den
Vertiefungen bzw. Kopfstücken
auch Begrenzungsmittel zugeordnet sein könnten, die eine Beschränkung dieses
Raumwinkelbereichs herbeiführen.
Im Gegensatz zu bekannten Konstruktionssystemen besteht hierfür jedoch
keine Notwendigkeit. Weiter ist die Größe der Berührungsfläche, mit der die Kopfstücke in den
Vertiefungen zur Anlage kommen, weitgehend frei wählbar und
einerseits durch den gewünschten
Raumwinkelbereich, andererseits durch die aus Stabilitätsgründen erforderliche
Mindestgröße der Klebefläche bestimmt.
Anstelle einer stoffschlüssigen
Verbindung durch Kleben sind auch stoffschlüssige Verbindungen durch Löten oder
Schweißen
oder auch z. B. durch Verschmelzen (insbesondere bei Anwendung von Kunststoffteilen)
denkbar. Zumindest im Falle des Verbinden der Teile durch Kleben
kann es außerdem zweckmäßig sein,
die Radien der Anlageflächen
der Vertiefungen geringfügig
größer als
die Radien der Anlageflächen
der Kopfstücke
zu wählen,
um dadurch die Dicke der eingebrachten Klebstoffschicht auszugleichen.
Weiterhin können
sowohl die Knoten- als auch die Stabelemente mehrteilig gefertigt
und dann zu einem einstückigen
Bauteil verbunden werden. Schließlich versteht sich, dass die
verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und
dargestellten Kombinationen angewendet werden können.The invention is not limited to the described embodiments, which can be modified in many ways. This applies in particular to the spatial arrangement and dimensioning of the various parts, especially the head pieces, recesses and middle sections 3 . 51 the node elements. 1 to 15 represent only preferred embodiments, of which numerous deviations are possible. The same applies to the spatial arrangement and the distances between the individual headers or depressions within the nodal elements, which largely depends on the size of the respective middle sections (eg. 3 . 51 ) can be controlled. In particular, the angles between the axes (eg. 9 in 1 ) of the head pieces or recesses are chosen differently than from 1 to 15 is apparent and different from each other. The angular positions, within which the rod elements, which may also be curved, are arranged relative to one another or to the node elements, are largely freely selectable. Preferably, the arrangement is in each case made such that each rod element - corresponding approximately to the cone angle at the tip of a cone - can be arranged arbitrarily within a solid angle range or cone angle which is at least 3 °, more preferably at least about 30 °. It is clear that the wells or headers could also be associated with limiting means, which is a limitation of this solid angle bring about area. In contrast to known construction systems, however, there is no need for this. Furthermore, the size of the contact surface with which the head pieces come to rest in the depressions is largely freely selectable and determined on the one hand by the desired solid angle range, on the other hand by the minimum size of the adhesive surface required for reasons of stability. Instead of a cohesive connection by gluing and cohesive connections by soldering or welding or z. B. by fusing (especially when using plastic parts) conceivable. At least in the case of bonding the parts by gluing it may also be appropriate to select the radii of the contact surfaces of the wells slightly larger than the radii of the contact surfaces of the headers, thereby to compensate for the thickness of the introduced adhesive layer. Furthermore, both the node and the rod elements can be made in several parts and then connected to form a one-piece component. Finally, it is understood that the various features may be applied in combinations other than those described and illustrated.