DE2000452A1

DE2000452A1 - Bauelement und aus diesem gebildete Baukonstruktion,insbesondere Raumumschliessung

Info

Publication number: DE2000452A1
Application number: DE19702000452
Authority: DE
Inventors: Arpad Kolozsvary
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-01-08
Filing date: 1970-01-07
Publication date: 1970-09-03
Also published as: IL33549A0; ES375201A1; JPS5219007B1; IL33549A; NL7000228A; AT297280B; FR2027941A7

Description

180 Morris Avenue,

Mountain Lakes, N.J. 07046 / V.St.A,

Patentanmeldung

Bauelement und aus diesem gebildete Baukonstruktion« insbesondere Raumumschliessung

Die Erfindung "betrifft ein Bauelement in Form einer im wesentlichen rautenförmigen Faltplatte sowie eine aus solchen Faltplatten gebildete Baukonstruktion, insbesondere Raumumschliessung.

Bei Baukonstruktionen aus solchen Faltplatten beruht die Standfestigkeit auf einem dreidimensionalen bzw. räumlichen Gleichgewicht aus äusseren und inneren Kräften. Da ihre Festigkeit zu einem grossen Teil auf ihre Geometrie zurückzuführen ist, sind Raumkonstruktionen aus Faltplatten in Bezug auf Materialbedarf sehr günstig. Ausserdem bilden die Faltplatten kleinere Bestandteile der Raumkonstruktion, die als Bauelemente für sich in Massenproduktion unter Verwendung moderner Maschinen und Fertigungsverfahren vorgefertigt werden können und die Arbeit auf der Baustelle insofern erleichtern und vereinfachen, als die Bauelemente Miglich zu der Bau- oder Raumkonstruktion zusammengesetzt zu werden brauchen.

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Gerade Faltplatten sind zur Vorfertigung "besonders geeignet, da sie ebene Flächen und geradlinige Verbindungsränder aufweisen. Die Vorteile raupenförmiger Faltplatten, die entlang ihrer längeren Diagonale gefaltet sind, zur Bildung von Baukonstruktionen sind bereits seit längerer Zeit "bekannt und haben zu Entwürfen für Baukonstruktionen geführt, die z. B. in Anlehnung an die Form der alten japanischen Dachaufsätze zylindrische Tonnengewölbe bilden oder in Gestalt von Kuppeln der verschiedensten Formgebung ausgeführt sind und entweder nach geodätischen Grundsätzen oder nach Art von skandinavisch gefalteten Schirmen ausgeführt sind.

Diese bekannten Baukonstruktionen haben die erhebliche Fertigkeit und Wirtschaftlichkeit, die bei Verwendung von vorgefertigten Bauelementen in Form von rautenförmigen Faltplatten erreichbar ist, erwiesen. Dabei hat sich allerdings auch ergeben, dass die praktische Verwendung von rautenförmigen Faltplatten durch die Gestaltung der Baukonstruktionen begrenzt ist. Jede der bekannten Baukonstruktionen aus rautenförmigen Faltplatten weist annähernd eine konstant gekrümmte Fläche mit einem Krümmungsradius auf, der seinerseits eine Funktion der Abmessungen der Faltplatte ist. Jede Baukonstruktion mit einer anderen Spannweite und einem anderen Krümmungsradius erforderte daher bisher eine besondere Bemessung der Faltplatten, so dass eine Normung und Massenproduktion von rautenförmigen Faltplatten von im wesentlichen nur einer Grosse für Baukonstruktionen verschiedener Spannweite kaum möglich war. Ausserdem erfordert jede der bekannten Baukonstrauktionen mindestens drei verschieden dimensionierte Bauelemente bzw. rautenförmige Faltplatten mit Ausnahme von Baukonstruktion nach Art von zylindrischen Tonnengewölben, die aus völlig gleichartigen Bauelementen gebildet werden können. Bei diesen ist aber die Spannweite aus konstruktiven Gründen auf weniger als die vierfache Länge der Bauelemente beschränkt.

Der Grund für die Beschränkung der Verwendung von Bauelementen

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aus rautenförmigen Faltplatten einer einzigen Grosse auf zylindrische Tonnengeivölbe liegt in der Hauptsache in der Art und Weise, wie diese gleichartigen Bauelemente "bei den bekannten Konstruktionen angeordnet sind. Jede rautenförmige Faltplatte hat eine konkave bzw. muldenförmige Seite und eine konvexe oder Gratseite. Bei den bekannten Baukonstruktionen sind alle rautenförmigen Faltplatten in der gleichen Lage so angeordnet, dass sie die Aussenflache der Konstruktion mit ihren konkaven bzw.muldenförmigen Seiten bilden. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass nicht erkannt worden ist, dass die Faltplatten auch in anderer lage zur Bildung einer Baukonstruktion verwendet und miteinander verbunden werden können, wenn die Faltplatten in besonderer Weise gestaltet und hierfür Verbindungsmöglichkeiten für die Platten untereinander geschaffen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinheitlichtes Bauelement nur einer Art zu schaffen, das in Massenproduktion herstellbar ist und auf der Baustelle mit anderen Bauelementen der gleichen Ausbildung und Gestaltung, die gegebenenfalls auswechselbar und wiederverwendbar sein können, zu grösseren Bauteilen, Gebäuden und Raumumschliessungen der verschiedensten Form und Grundrissanordnung sowie grosser Spannweiten ohne Zwischenstützen zusammensetzbar ist. Weiterhin sollen die Bauelemente mit neuartigen Verbindungsmitteln versehen sein, die ein einheitliches, wasserdichtes Baugefüge gewährleisten, gut isoliert sind und die Kondensation von Feuchtigkeit verhindern sowie die Verbindung der gleichartig gestalteten Bauelemente in der gleichen Faltstellung oder in umgekehrter bzw. wechselweise umgekehrter Faltstellung ermöglichen. Aus der weiteren Beschreibung ergibt sich, dass die Umkehrbarkeit in der Anordnung der Bauelemente zur Bildung von Bauteilen und Gebäuden bzw. Raumumschlierrungen der verschiedensten Form und Grundrissgestaltung, wie es durch die Erfindung ermöglicht ist, von erheblicher Bedeutung ist. Dabei sollen die Gebäude bzw. RaumumschlieB-sungen mit wirtschaftlichen Vorteilen erstellbar sein, indem

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hierzu im wesentlichen nur gleichartige Bauelemente verwendet werden, die ohne Vergeudung an Material und Raum zu den gewünschten Bauteilen oder Gebäuden "bzw. Raumformen durch nur wenige ungelernte Arbeiter zusammengesetzt werden können und eine einfache Art der Zusammensetzung und auch gegebenenfalls auch des Wüerauseinandemehmens ermöglichen, ohne hierfür von der Witterung und von schweren Hubgeräten und Gerüsten abhängig zu sein.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäss der Erfindung bei einem rautenförmigen Bauelement zur Bildung von raumumschliessenden Konstruktionen aus einer Vielzahl von gleichartigen rautenförmigen Bauelementen, die jeweils eine mit eine der beiden Diagonale des Bauelementes zusammenfallende Faltung entlang einer geraden Faltlinie aufweist, darin, dass

a) die Faltlinie in einer Symmetrieebene des Faltelementes liegt und die gemeinsame Grundlinie von zwei gleichen dreieckförmigen Wandungsteilen des Faltelementes bildet, die entlang der Faltlinie miteinander vereinigt sind und in Ebenen liegen, die mit der Symmetriebene jeweils einen gleichgrossen Winkel einschliessen, die zusammen den Faltwinkel bilden,

b) jeder dreieckförmige Wandungsteil des Faltelementes zwei mit dem anderen dreieckförmigen Wandungsteil gemeinsame, auf der Faltlinie liegende Spitzen aufweist, die Längsknotenpunkte des Faltelementes bilden,

c) die dritte Spitze jedes dreieckförmigen Wandungsteiles des Faltelementes einen Querknotenpunkt des Faltelementes bildet und die beiden Querknotenpunkte des Faltelementes auf einer ersten geraden Bezugslinie liegen,

d) die Längsknotenpunkte und die Querknotenpunkte des Faltelementes durch freie Verbindungsränder miteinander verbunden sind, die die äusseren Seiten der dreieckförmigen Wan- , düngsteile bilden,

e) die Längsknotenpunkte des Faltelementes auf dem Umfang eines in der Symmetrieebene des Faltelementes enthaltenen Bezugs-

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kreises liegen, für den die Faltlinie eine Sehne bildet, die einem Winkel von nicht mehr als 90° am Mittelpunkt des Bezugskreises gegenüberliegt, wobei der Radius des Bezugskreises gleich A.sec.^ ist.

Vorzugsweise ist das Bauelement derart ausgebildet, dass die vier freien Verbindungsränder der FaItelemente durch Verbindungsflächen gebildet und diesen Verbindungsflächen vier sich schneidende Bezugsebenen zugeordnet sind, die Jeweils einen der freien Verbindungsränder sowie einen Bezugspunkt enthalten, der durch den Schnittpunkt einer vom Mittelpunkt der Bezugslinie ausgehenden und über den Mittelpunkt des Bezugskreises bis zum Umfang desselben verlängerten geraden Linie mit dem Umfang des Bezugskreises gebildet ist.

Weiterhin kann die Ausbildung derart sein, dass die Verbindungsränder jeweils mit der gleichen Relativlage zu der zugeordneten Bezugsebene derart angeordnet sind, dass sie entweder koplanar mit der jeweiligen Bezugsebene sind oder eine Symmetrieebene aufweisen, die zu der zugeordneten Bezugsebene rechtwinklig verläuft.

Das Bauelement nach der Erfindung kann mit anderen, völlig gleichartigen Bauelementen der angegebenen Art an allen Verbindungsrändern und in jeder Lage bzw. in jeder Faltstellung so zusammengesetzt werden, dass die rautenförmigen Faltplatten alle die gleiche Faltstellung mit der einen oder der anderen Seite nach aussen bzw. innen oder wechselweise umgekehrte Faltstellungen aufweisen. Die Umkehrbarkeit der Bauelemente ist dabei von erheblichen Vorteil, weil einerseits hierdurch die Bildung von Baukonstruktionen der verschiedensten Form und Grundrissgeetaltung ermöglicht ist, andererseits hierfür aber im wesentlichen alle rautenförmigen Faltplatten die gleiche Form und Grosse haben können, eo dass sie für Baukonetruktionen verschiedener Form und Grosse als einheitliches Bauelement in Massenproduktion vorgefertigt werden können.

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Die gemäss der Erfindung herstellbaren Konstruktionen oder Konstruktionsteile können den verschiedensten Anwendungszwecken dienen. Ausser zur Herstellung von tragenden Konstruktionen für Bauwerke aller Art, insbesondere von Raumumschliessungen, Wänden und Dächern, können mit Paltelementen nach der Erfindung auch Stütz- und Futtermauem, freitragende Konstruktionen, Hochoder Schwimmbrücken, Tunnels und Durchlässe sowie andere Grundbauwerke, wie überdeckte Schutzräume, Flüssigkeitsbehälter usw. hergestellt werden. Auch kann die Erfindung zur Bildung von Verkleidungen aller Art sowie zur Herstellung von verkleinerten oder masstabsgerechten Modellen für Ausstellungen, Versuchsund Vergnügungszwecke verwendet werden. Für alle diese Fälle sind gemäss der Erfindung Faltelemente von im wesentlichen nur einer Art erforderlich, die in genormter Grosse und Form in Massenproduktion vorgefertigt werden können, ohne dass hierdurch die aus den Elementen zu errichtenden Bauwerke, Bauwerksteile oder sonstigen Konstruktion selbst genormt werden müssten. Zur Verringerung des Materialaufwandes können die gleichartig dimensionierten und geformten Faltelemente mit verschiedener Festigkeit hergestellt werden. Z. B. können einwandige Faltelemente aus Stahl aus Stahlblech verschiedener Festigkeit oder Dicke hergestellt werden, ohne den Herstellungs- und/oder Montagevorgang zu ändern. Auch weisen die Faltelemente eine für den Versand und den Transport besonders günstige Form auf, die ein dichtes Ineinanderstapeln der Elemente bei geringstem Raumbedarf ermöglicht. Weiterhin ist das Zusammensetzen der FnItelemente zu den Konstruktionen sehr einfach und kann in vielen Fällen nach einer einfachen Zeichnung oder Fotografie ohne Meesarbeiten, Spezialwerkzeuge und sohweren Hubvorrichtungen erfolgen. Die Konstruktionen können ganz oder mindestens teilweise auf dem Boden liegend montiert und dann aufgerichtet und/ oder gehoben werden, so dass ein geringer Aufwand an Rüstung entsteht. Das Zusammensetzen der Faltelemente zu den verschiedenen Konstruktionen wird insbesondere duroh die gemäss der Erfindung bestehende Möglichkeit ihrer Randgestaltung und duroh

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die Verwendung von Hall»- oder Viertelelementen an den Eändern oder an Öffnungen der Konstruktion, z. B. Tür- und Fensteröffnungen erleichtert.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine schematische schaubildliche Ansicht der Grundform des rautenförmigen Paltelementes,

Pig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Pig. 1 in einer Ebene, die rechtwinklig zu der Faltlinie des Faltelementes verläuft,

Fig. 3, 4 und 5 schaubildliche Ansichten von Parallel-Konstruktionsgruppen, die aus vier der Pig· 1 entsprechenden Elementen in etwa paralleler Zusammensetzung gebildet sind,

Pig. 6 eine aus Zusammensetzungen nach Fig. 3, 4 und 5 gebildete Parallelkonstruktion in schaubildlicher Ansicht,

Fig. 7 einen Teilquerschnitt der Konstruktion nach Fig. 6 mit weiteren, durch strichpunktierte Linien angedeuteten Teilquerschnitten von ähnlichen Konstruktionen,

Fig. 8 ein lingsgeteiltes Halbelement in schaubildlicher Ansicht,

Fig.9a eine aus vier Elementen der Fig. 1 gebildete, horizontal angeordnete radiale Konvergenz-Konstruktionsgruppe in schaubildlicher Ansicht,

Fig.9b in der gleichen Darstellungsweise eine radiale Konvergenz-KonstruktionBgruppe aus vier Elementen der Fig. 1 für eine schräg liegende Konstruktion, wobei die strichpunktiert angedeuteten vertikalen Projektionslinien zwischen den Fig. 9a und 9b zeigen, wie die rautenförmigen gleichseitigen Faltelemente nach Fig. 9a zu ungleichseitigen FaItelementen in d er Konstruktionsgruppe nach Fig. 9b werden,

Fig.10 eine aus rautenförmigen Elementen nach der Erfindung gebildete Baukonstruktion anderer Ausführungsform in schaubildlicher Darstellung,

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Pig. 11 eine weitere Ausführungsform einer Baukonstruktion in gleicher Darstellung,

Fig. 12 eine aus acht Elementen nach Fig. 1 gebildete radiale Konstruktionsgruppe in schaubildlicher Ansicht,

Fig. 13 eine aus fünf radial angeordneten Elementen nach Fig. 1 und einem parallelen Element gleicher Art gebildete Konstruktionsgruppe mit umgekehrter Anordnung der Elemente in schaubildlicher Ansicht,

Fig. 14 eine weitere Konstruktion, die aus radial und parallel angeordneten Faltelementen und ungleichseitigen rautenförmigen Faltelementen gebildet ist, in schaubildlicher Ansicht,

Fig. 15 eine schematische Stirnansicht eines zylindrischen Tonnengewölbes aus rautenförmigen Faltplatten, wobei unter der Geländelinie ein Spiegelbild des Gewölbes mit strichpunktierten Linien gezeigt ist,

Fig. 16 ein der Fig. 1 entsprechendes rautenförmiges Element dickerer Ausbildung in schaubildlicher Ansicht,

Fig. 17 eine schaubildliche Darstellung eines Teiles einer aus Elementen nach Fig. 16 gebildeten Konstruktion,

Fig. 18 eine Seitenansicht zu Fig. 17,

Fig. 19 eine Stirnansicht des Konstruktionsteiles nach Fig. 17>

Fig. 20 bis 33 in vergrösserter Darstellung Querschnitte und entsprechende Ansichten verschiedener Ausführungsformen von Verbindungen der Elemente, wobei die mit geraden Zahlen bezeichneten Darstellungen Gratverbindungen und die mit ungeraden Zahlen bezeichneten Darstellungen koplanare Verbindungen zeigen,

Fig. 34 eine der Fig. 17 entsprechende Teilkonstruktion aus rautenförmigen Elementen aus nur einer dünnen Schale und an ihren Rändern angeordneten Verbindungflanschen, die entsprechend Fig. 32 und 33 ausgebildet sind,

Fig. 35 eine schaubildliche Teilansicht einer Verbindungsstelle der Elemente,

Fig. 36 eine abgeänderte Verbindung in Ansicht, Fig. 37 eine sohaubildliche Ansicht eines räumlichen Fachwcr-

kes aus rautenförmigen Paltelementen mit Querversteifungsstäben, und
Fig. 38 eine Seitenansicht zu Fig. 37.

Das grundlegende Bauelement der Erfindung, das in Fig. 1 und nur schematisch gezeigt und mit 40 "bezeichnet ist, besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus zwei dreieckförmigen Wandungsteilen 43 gleicher Form und Grosse, die an ihrer gemeinsamen langen Grundlinie 41, die auch als Faltlinie bezeichnet werden kann, unter Bildung des Faltwinkels 42 starr miteinander verbunden sind. Jeder der gleichartigen dreieckigen Wandungsteile 43 des Elementes 40 ist mit untereinander gleichlangen freien Yerbindungsrändern 44 versehen, so dass das Element 40 in der Vertikalprojektion die Form einer gleichseitigen fiaute aufweist. Unter "gleichseitiger Raute" 1st hierbei ein Rhombus mit vier gleichlangen Seiten, zwei gegenüberliegenden stumpfen Winkeln und zwei gegenüberliegenden spitzen Winkeln zu verstehen, der zu seinen beiden Diagonalen symmetrisch ausgebildet ist und daher theoretisch um eine der Diagonalen, vorzugsweise die längere Diagonale, gefaltet werden kann. Das Grundelement 40 kann aber auch die Form einer. Rhombus aus zwei Dreieckflächen haben, die mir zu einer der beiden Diagonalen, symmetrisch sind, wobei von den vier Seiten des Rhombus je zwei zusammenstossende Seiten unter sich gleich lang sind, aber eine andere Länge als die beiden anderen zusammenstoosenden Seiten haben. Hierbei haben jeweils nur zv/ei von den vier Ecken des Rhombus oder der Raute die gleichen Winkel, so dass eine flache Platte dieser Rautenform nur zu einer ihrer Diagonalen symmetrisch gefaltet werden kann.Eine solche Form ist hier als ungleichseitige Raute bezeichnet. Eine flache Platte quadratischer Form kann demgegenüber ebenfalls um die eine oder die andere Diagonale symmetrisch gefaltet werden.

Demgemäas weist das Grimdelement gemäss der Erfindung in jedem Fall eine symmetrische vierseitige Form auf, die mindestens eine aloh zwischen zwei gegenüberliegenden Ecken erstreckende Symmetrieachse besitzt.

Damit ein solches Faltelement gemäss der angegebenen Aufgabe der Erfindung mit anderen, mindestens in Bezug auf die Dimensionierung gleichartig ausgebildeten Faltelementen zusammen in verschiedenen Relativstellungen verwendet und unmittelbar mit diesen verbunden werden kann, um Konstruktionen der verschiedensten Form und Grosse mit Bauelementen gleicher Art bilden zu können, soll das Grundelement in Form einer Raute, die mindestens eine zwei gegenüberliegende Ecken verbindende Symmetrieachse besitzt, zwei wesentlichen Bedingungen genügen, nämlich a) die Gesamtdimensionen, wie die Länge der Faltlinie 41, die länge der Verbindungskanten 44 bzw. die Grosse des Faltwinkels 42 sollen den geometrischen Erfordernissen aller gewünschten Formen der aus den Elementen zu bildenden Konstruktionen entsprechen, und b) die Verbindungskanten 44 der Elemente sollen die Bildung von genau fluchtenden und geschlossenen, von der Konstruktionsform abhängigen Verbindungsfugen zwischen den Verbindungskanten benachbarter Faltelemente ohne Rücksicht auf die gegenseitige Lage der Faltwinkel und der Faltlinien gewährleisten.Die Figuren 3, 4 und 5 sowie 9a zeigen vier grundlegende Konstruktionsteile, die jeweils aus vier Grundelementen 40 unter Bildung eines gemeinsamen Knotenpunktes 45 zusammengesetzt sind. Jede der Gesamtkonstruktionender Erfindung enthält mindestens einen dieser Konstruktionsteile bzw. Konstruktionsgruppen, die sich durch die gegensieitige Anordnung der Elemente in Bezug auf die Lage des Faltwinkeis (nach aussen oder innen) und auf die Richtung der Faltlinits unterscheiden. Die Faltwlnkel von zwei aneinandergrenzenden Elementen 40 können hierbei die gleiche Lage haben, d. h. beide Paltwinkel können nach derselben Seite offen oder auch geschlossen aein, oder der Faltwinkel des einen Elementes kann nach der einen Seite offen (oder geschlossen) und der Faltwinkel des anderen Elementes nach der anderen Seite offen (oder geschlossen) sein bzw. es können zwei benachbarte Elemente umgekehrt bzw. so angeordnet sein, dass ihre Faltwinkel nach entgegengesetzten Seiten odor Richtungen offen (oder geschlossen) sind. Dits Richtung der Faltlinien 41 der Elemente 40 (vgl. FLg. 1) wird am beuten durch

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die gegenseitige Lage der Längssymmetriee"benen 46 (Fig. 2) wiedergegeben, in denen die Faltlinie 41 jeweils enthalten ist. Hiernach können die Längssymmetrieebenen 46 von zwei aneinandergrenzenden Elementen 40 entweder parallel zueinander verlaufen oder sich schneiden.

Bei den in Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Konstruktionsgruppen verlaufen die Längssymmetrieebenen 46 von mindestens zwei aneinandergreeenden Elementen 40 parallel zueinander, so dass kurz von Parallel-Konstruktionsgruppen gesprochen werden kann. Gesamtkonstruktionen, die nur aus solchen Parallel-Konstruktionsgruppen zusammengesetzt sind, werden kurz als Parallel-Konstruktionen bezeichnet. Bei der in Fig. 9a rezeigten Konstruktionsgruppe sind die Elemente 40 so angeordnet, dass oich die Längssymmetrieebenen 46 paarweise schneiden. Derartige Konßtruktionsgruppen werden als Konvergenz-Konstruktionsgruppen bezeichnet und bei Radialkonstruktionen verwendet.

Parallel-Konstruktionen

Bei der zu solchen Konstruktionen verwendeten Parallel-Konstruktionsgruppe nach Fig. 3 sind die Elemente 40 so angeordnet bzw.miteinander verbunden, dass ihre konkave oder muldenförmige Seite bei allen vier Elementen 40 z. B. oben liegt, d.h. dass die Faltwinkel 42 (Fig. 2) der Elemente nach oben offen sind. Aus derartigen Parallel-Konstruktionsgruppen kann z. B. ein zylindrisches Tonnengewölbe gebildet werden, wie es schematisch in Fig. 15 dargestellt int und bei dem alle Knotenpunkte bei ,-jedem Querschnitt auf dem gestrichelt gezeichneten Bezugskreis 47 liegen. Die in dieser Figur gezeigte Parallelkonstruktion besteht aussohliesslich aus Parallel-Konstruktionsgruppen nach Fig. 3. Jedoch int dies nicht die allein mögliche Paral-IeI-Konstruktionsgruppe.

Durch Umkehrung der Faltstellung deo einen, in Fig. 4 mit 40a bezeichneten Elementes kann die Parallol-Konatrulstionsgruppe

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der Pig. 3 vielmehr in Richtung dee Elementes 4a teilweise geradlinig und durch Umkehrung der Faltstellung von zwei Elementen 40a gemäss Pig. 5 durchweg geradlinig mit einer gemeinsamen Längssymmetrieebene (Pig. 2) ausgebildet werden. Mit Parallel-Konstruktionsgruppen gemäss Pig. 5 können flache oder ebene Parallelkonstruktionen, s. B. flache Teile von Sheddäohern oder eine Begrenzungswand, hergestellt werden, während Parallel-Konstruktionsgruppen gemäss Pig. 4 zur Bildung von Übergangsbauteilen zwischen einer gekrümmten und einer flachen oder ebenen Konstruktion verwendet werden können.

Eine Parallel-Konstruktion, die alle Parallel-Konstruktionsgruppen nach Pig. 3, 4 und 5 enthält, ist in Pig. 6 gezeigt. Auch die in Pig. 7 angedeuteten Parallel-Konstruktionen können aus solchen Konstruktionsgruppen gebildet werden. Damit Parallel-Konstruktionen dieser Art an den Rändern geradlinig und vollwandig ausgebildet werden können, sind Querhalbelemente 48 und Längshalbelemente 49 gemäss Pig. 6 und 8 vorgesehen. Diese Halbelemente entsprechen jedoch jeweils genau der Hälfte des Grundelementes 40 und stellen daher keine andere Elementenart dar. Dies gilt auch für Viertelelemente 50, wie sie aus Fig. 6 ersichtlioh sind und die genau der Hälfte der Halbelemente 48, 49 entsprechen. Das Querhalbelement 48 ist mit einer dreieckigen Querwandung 51 (Pig. 8) versehen, die als lastverteilende Grundplatte der Konstruktion auf das Gelände oder auf entsprechende Fundamente aufgesetzt werden kann. Derartige Querhalbelemente 48 und Längshalbelemente 49 können zusammen auch zur Bildung von rechteckigen Bauwerksöffnungen fttr Türen und Fenster gemäss Fig. 6 und 10 verwendet werden. Fig. 10 zeigt auch die Anwendung von Querhalbelementen 48 mit ihrer Querwandung 51 im Winkel zwischeneinem Dach mit ebenen Dachflächen und ebenen Wänden einer Konstruktion.

Radialkonstruktion

Bei derin Fig. 9a dargestellten Konvergenz-Konstruktionsgruppe

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sind zwei "benaolibarte Elemente 40 in konkaver Palt st ellung, d. h. mit offenen Faltwinkeln nach oben, und zwar an diese angrenzende, ebenfalls "benachbarte Elemente 40a in konvexer FaItstellung. d. h. mit geschlossenem Faltwinkel nach oben, angeordnet. Die Faltlinien 41 verlaufen dabei derart, dass sich die Iiängssymmetriebenen der Elemente 40 bzw· 40a mit jeweils gleicher FaItstellung schneiden. Wie bereits bemerkt, werden soIlctiB Konvergenz-Konstruktionsgruppen zur Bildung von Radialkonstruktionen verwendet. Eine solcher Konstruktionen, die einen vieleckigen Grundriss und vertikale ebene Wände sowie ein aus ebenen Dachflächen zusammengesetztes Dach aufweist, ist in Fig. 10 dargestellt.

Konvergenz -Konstruktionsgruppen können aber auch z. B. in Form von mehrseitigen Pyramiden oder Radialkonstruktionen mit einer erhöhten Spitze verwendet werden. In einem solchen Fall können die Grundelemente die Form einer ungleichseitigen Raute haben, die nur eine zwei gegenüberliegende Ecken der Raute verbindende Symmetrieachse aufweist und bei der gemäss Flg. 9b, z. B. die Verbindungsränder 44a eine grössere Länge als die Verbindungsränder 44b haben. Ein Vergleich der Fig. 9a und 9b zeigt, dass die Längen der längeren Verbindungsränder der einzelnen Elemente 40 bzw. 40a sowie die Längen der kürzeren Verbindungsränder 44b in Übereinstimmung mit der Neigung der Konstruktionsgruppe der Fig. 9b zur Horizontalen als vertikale Projektion der entsprechenden Verbindungsränder der Fig. Sa bemessen sind.

Da die Radialkonstruktion der Fig. 11 alle Konstruktionsgruppen der Elemente, d. h_# drei Parallel-Konatruktionsgruppen nach Fig· 3j 4 und 5 und eine Konvergenz-Konstruktionsgruppe nach Fig. 9b enthält, kann jede dieser Konstruktionsgruppen Elemente aus ungleichseitigen Rauten und Elemente aus gleichseitigen Rauten aufwiesen. Ungleichseitige rautenförmige Elemente könnten daher als Standerdelemente aller gemäss der Erfindung herstellbarer Baukonetruktionen gewählt werden. Aus praktischen Gründen wird jedooh eine gleichseitige Rautenform für das Grund-

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element bevorzugt und z.B. zur Bildung von mehrseitigen Pyramiden ein zusätzliches Element in Form von ungleichseitigen Rauten mit nur einer Symmetrieachse verwendet, da solche Elemente weniger gebracht werden.Wenn die längeren Verbindungsränder 44a eines ungleichseitigen Rautenelementes die gleiche Länge haben wie die Verbindungsränder 44 eines gleichseitigen Rautenelementes und wenn die Faltwinkel 42 der beiden Elemente gleich sind, so können diese Elemente in einer Konstruktion zusammen verwendet werden.

Bei der praktischen Herstellung treten hinsichtlich der wesentlichen Abmessungen sowie auch hinsichtlich der Falt-twinkel und in den Ebenen gewisse Herstellungstoleranzen auf, die jedoch hier vernachlässigt werden können, vorausgesetzt, dass die Erläuterungen in der Beschreibung und auch die Angaben so verstanden werden, dass die Längen, Faltwinkel usw. nicht genau gleich lang oder gleich gross, sondern etwa bzw. im wesentlichen gleichgross sind.

Kombinierte Parallel- und Radialkonstruktionen

Da es im Wesen der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe liegt, vorgefertigte rautenförmige Elemente bzw. Faltelemente so auszubilden, dass die Elemente zur Bildung von Patallelkonstruktionen und zur Bildung von Radialkonstfuktionen, als auch zur Bildung von Kombinationen beider Konstruktionen verwendet werden können, sind die Gesamtabmessungen der Elemente so gewählt, dass sie die geometrischen Koordinaten sowohl von Parallelkonatruktionen als auch von Radialkonstruktionen berüoksichtigen. Zur Bestimmung dieser Koordinaten bedient sich die Erfindung des Konzeptes von vertikalen und horizontalen Modul- oder Anpassungspolygonen.

Das vertikale Modulpolyon ist oharakteristisoh für Parallelkonstruktionen und steht in unmittelbarer Beziehung zu zylindrischen Konstruktionen, wie sie z« B. in Fig. 15 gezeigt sind und bei denen die langen Faltlinien 41 die Seiten A des PoIy-

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gonzuges bilden, von dem die eine Hälfte mit teilweise ausgezogenen Linien über Gelände und die andere Hälfte mit den Faltlinien 41a strichpunktiert unter der Geländelinie dargestellt ist. Alle Eckpunkte 45a dieses Polygones haben den gleichen Abstand R von der Längsmittellinie 53 der Konstruktion- und liegen daher auf dem gestrichelten Hauptkreis 47 der Konstruktion. Fig. 15 zeigt ein Sechseck oder sechsseitiges Polygon, das mit N = 6 bezeichnet werden kann. Die Werte für N können zwischen vier und sechzehn betragen, oder mit anderen Worten ausgedrückt, kann der einer Sehne oder Seite A des Polygones gegenüberliegende Winkel ν zwischen 90° und 22°30^f haben. Dies bedeutet, dass der Radius R des Kreises 47 nach der Gleichung:

R = JU cosec.·^ (1)

berechnet werden kann, in der A gleich der Länge der Faltlinie 41 ist. Wie aus Fig. 15 ersichtlich ist, bestimmt das vertikale Modulpolygon auch die Tiefe D des Elementes (vgl. auch Fig. 2), die zunimmt, wenn der Wert von Nv abnimmt. Z.B. ist für Nv = 6 die Tiefe D = 0,134A, während sie für Nv = 8 gleich, 0994A ist, worin A, wie bereits erwähnt, die Länge der Faltlinie 41 it*. Der mathematische Ausdruck dieser Beziehung ist:

η - 4 ( V _ 1 ^ (o\ ^υ ~ 2 Isin 180^u tg 180" ^; ^KC)

Nv Nv
oder mit dem Winkel ν ausgedrückt:

Das horizontale Modulpolygon ist charakteristisch für Radialkonstruktionen, wie sie z. B. in Fig. 10 und 11 gezeigt Bind. Die Elementengruppe aus den im Mittelpunkt der Dachfläche dieser Konstruktionen zusammentreffenden Elementen ist in Fig. 12

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für sich und etwas grosser dargestellt. Das horizontale Modulpolygon dieser sternförmigen Elementengruppe ist hierbei strichpunktiert dargestellt. Bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform besteht die sternförmige Elementengruppe aus acht Elementen! und das horizontale Modulpolygon ist ein Achteck , das mit N_n = 8 geschrieben werden kann. Demgegenüber liegt der Radialkonstruktion nach Pig. 10 N, = 6 zugrunde.

Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, bestimmt das horizontale Modulpolygon auch die Breite G des Elementes (vgl. Pig. 2), die zunimmt, wenn N_n abnimmt. Wenn z. B. N_n = 6 ist, so ist C = 0,577A, während bei N_n = 8 die Breite C = 0,4H2A ist, worin wiederum A die länge der Faltlinie 41 darstellt. Der mathematische Ausdruck dieser Beziehung ist:

A tg^ (4)

und trifft auf alle Radialkonstruktionen der Erfindung zu, gleichgültig, ob diese flach oder pyramidenförmig ausgebildet sind.

Der Wert N_n kann ebenfalls zwischen vier und sechzehn betragen, oder anders ausgedrückt, es kann der Winkel h, der gemäss Fig. 12 zwischen den Längssymmetrieebenen von benachbarten Elementen eingeschlossen ist, zwischen 90° und 22°30' betragen. Dies bedeutet, dass die Gleichung (4) mit dem Winkel h ausgedrückt als

C = A tg § (5)

geschrieben werden kann.

Pig. 2, die das Element 40 im Querschnitt zeigt, gibt auch Aufschluss über die Beziehung zwischen der Elementenbreite C und der Elemententiefe D. Da C eine Punktion von N_n und D eine Punktion von Nv ist, so ist der Paltwinkel 42 veränderlich, wenn das Element 40 nur für Parallelkonstruktionen oder nur

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für Radialkonstruktionen bestimmt ist. Wenn jedoch das Element zur. Bildung von Parallel- und Radialkonstruktionen bestimmt ist, so kann es nur mit einem bestimmten Faltwinkel 42 für jede Kombination hergestellt werden. Wenn z.B. N_y = 6 und N_n = 8 ist, so ist der Faltwinkel 42 = 114°12· oder 180° - 2a, wofür α aus

tga = £§ -( _{8ln 18oO}

N„

berechnet werden kann.

180

tg 180

(6)

Rautenförmige Faltelemente mit Faltwinkeln entsprechend diesen Angaben können gemäss der Erfindung bei teilweise aus Parallelkonstruktiionen und teilweise aus Radialkonstruktionen bestehenden kombinierten Konstruktionen verwendet werden, wie sie in Fig. 11 und 14 gezeigt sind. Für den z. B. bei einer Konstruktion nach Fig. 14 erforderlichen Übergang zwischen Parallelkonstruktioneteilen und Radialkonstruktionsteilen dient eine gegenüber Fig. 12 etwas abgeänderte sternförmige Elementengruppe entsprechend Fig. 13. Diese Elementengruppe wird dadurch gebildet, dass einige der Radialelemente nach Fig« 12 durch ein einziges Element ersetzt werden, das zu den beiden angrenzenden Elementen parallel angeordnet ist. Sie Zahl der ersetzten Radial elemente ist gleich 0,5 N₁₁-I · Bei dem Beispiel nach Fig. 13 sind daher drei radiale Elemente der Fig. 12 ersetzt, weil in Fig. 12 Bi_n = 8 ist.

Ohne weitere Erläuterungen ergibt sich, dass mit ähnlichen · Übergangs-Elementengruppen Konstruktionen der verschiedensten _; Grundrissformen, z. B. von T-, X-, Y-, Z-förmigem Grundriss gebildet werden können.

Wenn vorstehend nur vertikale und horizontale Modulpolygone mit gerader Seitenzahl erwähnt sind, so können doch Konstruk-

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tionen der verschiedensten Art auch auf der Grundlage von entsprechenden Polygonen mit ungerader Seitenzahl entwickelt werden·

Zur Herstellung einer kombinierten Parallel- und Radialkonstruktion, wie sie als Beispiel in Fig. 14 gezeigt ist, wird zur Bildung der oberen Mittelreihe des Parallelkonstruktionsteiles ein zusätzliches rautenförmiges Faltelement benötigt, dessen vier Verbindungsränder die gleiche Seitenlänge wie die kurzen Seiten oder Verbindungsränder der ungleichseitigen rautenförmigen Elemente haben und bei dem daher die Faltlinie kürzer ist als bei letzteren» Daher ist auch die Tiefe des zusätzlichen Faltelementes geringer als die Tiefe der ungleichseitigen Elemente, während die Breite der ungleichseitigen Elemente und die Breite der zusätzlichen gleichseitigen Elemente die gleiche ist. Das zusätzliche Element ist, obwohl es im allgemeinen den Abmessungen der Standardelemente entspricht, insofern unregelmässig, als sein v-Winkel nicht der gleiche ist, wie bei den anderen Elementen der in Fig. 14 gezeigten Konstruktion.

Wenn das Dach dieser Konstruktion nur schwach geneigt ist, wie dies bei Bildung eines Grates bei einem Flachdach auf Stützen oder bei Bildung einer schwach gekrümmten Dachfläche durch nachträgliches Anspannen der Fall ist, so können alle Elemente durch rautenförmige Platten gebildet sein, da die Elemente und ihre Verbindungsränder und -mittel nachgiebig genug sind, um eine solche Dachform herzustellen.

Verbindungen

Wie bereits erwähnt, liegen die dreieokigen Wandungsteile 43 von in einer Konstruktion oder in einem Konstruktionsteil benachbarten Elementen 40, wenn diese mit der gleichen Falteteilung angeordnet sind, in winklig zueinander verlaufenden Ebenen und sind durch vortretende FaIt- oder Gratverbindungen

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miteinnander verbunden. Dagegen liegen diese dreieckigen Wandungsteile in der gleichen Ebene oder in zueinander parallelen Ebenen, wenn die Elemente abwechselnd mit umgekehrter Faltstellung angeordnet sind. In diesem Falle liegen auch die miteinander zu verbindenden Ränder der Elemente in der gleichen Ebene oder in mit kurzem Abstand parallel zueinander verlaufenden Ebenen. Wenn die Elemente verhältnismässig dünn sind und z.B. aus nur einer Lage Metallblech bewehrtem Kunststoff oder Sperrholz od. dgl. bestehen, so sind diese beiden Verbindungsarten relativ leicht herstellbar und können durch Verschweissen, Verkleben, Nageln usw. auch als ständige Verbindungen ausgebildet werden. Die Verbindungen können aber z. B. in der in Fig. 20 und 21 gezeigten Weise auch lösbar sein. Hierzu brauchen die einander zugekehrten Ränder der Elemente nur durch winklige Verbindungslaschen 55 nach Fig. 20 oder durch ebene Verbindungslaschen 56 nach Fig. 21 sowie Schraubbolzen 57 miteinander verbunden zu werden. Die Verbindungslaschen 55 bzw. 56 können in jedem Fall mit einem elastischen Dichtungsstreifen 58 zur Abdichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit versehen sein. Solche Dichtungsstreifen können jedoch auch bei der Montage der Gesamtkonstraktion an den Verbindungsfugen eingelegt werden.

Die Herstellung von umkehrbaren Verbindungen ist jeioch bei Elementen grösserer Dicke oder bei Elementen mit relativ breiten Verbindungsrändern schwieriger. Derartige Elemente können aus homogenem Material oder aus zwei starren Aussenschalen mit Zwischenfüllung oder aus zwei starren Aussenschalen bestehen, die gemäss Fig. 22 und 23 auf Randträger aufgespannt sind. Wenn z. B. ein der Fig. 15 entsprechendes Tonnengewölbe aus solchen dicken Elementen nach Fig. 22 und 23 hergestellt werden soll, so ergibt sich, dass die äusseren oder konkaven Flächen der Elemente grosser sein müssen als die inneren oder konvexen Flächen, damit genau fluchtende Verbindungsfugen ohne klaffenden Zwischenräume gebildet werden können. In Fällen, in denen die Umfangeränder dieser Elemente planar sind, müssen sie daher in Ebenen liegen, die pyramidenförmig gegeneinander geneigt

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sind und einen gemeinsamen Berührungspunkt an der Spitze der gedachten Pyramide haben. Bei bekannten Tonnengewölben der in Fig. 15 gezeigten Art wurde im allgemeinen vorausgesetzt, daes dieser gemeinsame Punkt, auf den zu die vier planaren Verbindungsfugen orientiert sind, auf der Mittellinie 53 der Konstruktion liegt. Bei der Entwicklung der Erfindung wurde jedoch gefunden, dass Elemente mit vier sich seitlich abstützenden planaren Randflächen, gleichgültig wie diese Randflächen angeordnet werden, nicht zu einer Konstruktion mit zylindrischer Mantelfläche und genau fluchtenden und nicht klaffenden Fugen zusammengesetzt werden können. Vielmehr müssen zur Bildung von genauen und geschlossenen Fugen die vier Randflächen windschiefe Flächen sein oder genauer gesagt als hyperbolische Paraboloidflächen ausgebildet sein. Derartgige windschiefe Randflächen sind jedoch ausserordentlich schwierig herzustellen und stehen, was noch von grösserer Bedeutung ist, der Umkehrbarkeit der Elemente entgegen.

Demgegenüber werden genau fluchtende und geschlossene Fugen in Konstruktionen aus rautenförmigen Faltelementen mit einer grösseren konkaven Seite und einer dieser gegenüber kleineren und im Abstand parallel zu ihr angeordneten konvexen Seite gemäss der Erfindung durch Anordnung von mindestens sechs ebenen Verbindungs-Randflachen gewährleistet, die gemäss Fig. 16 durch vier rechteckige Randflächen 60 und zwei dreieckige Randflächen 61 gebildet sind. Wenn die rechteckigen Randflächen 60 so gegeneinander geneigt sind, dass sie parallel zu den vier Seiten einer gedachten Pyramide von der Höhe 2R verlaufen, und wenn die beiden dreieckigen Randflächen 61 parallel zu der Längssymmetrieebene 56 (vgl. Fig. 2) des Elementes sind, so können, wie die Fig. 17, 18 und 19 zeigen, mehrere solche EIe- ι mente unter Bildung genau fluchtender geschlossener Verbin- j dungβfugen miteinander verbunden werden unabhängig davon, wie ihre gegenseitige Faltstellung ist. -

Fig. 17 zeigt einen Teil einer Konstruktion, die aus Elementen 4-0 der in Fig. 16 dargestellten Art zusammengesetzt ist. Einige

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dieser Elemente sind mit gleicher FaItstellung angeordnet, während die anderen Elemente mit umgekehrter Kaltstellung angeordnet sind. Die Konstruktion weist daher einen geraden Abschnitt und einen gekrümmten Abschnitt auf. Fig. 18 zeigt diesen Konstruktionsteil in der Seitenansicht und Fig. 19 in der Stirnansicht.

Die geometrischen Grundsätze dieser Fugenbildung sind nachstehend an Hand der in Fig. 17 schraffiert hervorgehobenen Verbindungsfuge zwischen einem Element 40b mit der durch die Knotenpunkte E, F, G und H begrenzten Innenfläche und dem gestrichelt angedeuteten Element 40c erläutert, das ebenfalls durch die Knotenpunkte E und F sowie ausserdem durch die Knotenpunkte K und L begrenzt ist. Die angegebenen Knotenpunkte entsprechen für die beiden Elemente 40b und 40c den Eckpunkten 62, 63» 64 und 65 der Innenseite des Elementes 40 der Fig. 16. Die schraffiert hervorgehobene Verbindungsfuge erstreckt sich zwischen den Punkten E und F, die den beiden Elementen 40b und 40c gemeinsam sind.

Die Eckpunkte E und G des Elementes 40b liegen auf einem mit ; strichpunktierter Linie gezeichneten Hauptbezugskreis 47b mit dem Radius R und dem Mittelpunkt P, der auf der in 15 als Punkt gezeichneten Längsmittellinie des dargestellten Tonnengewölbes liegt. Der Bezugskreis 47b liegt in der Langssymmetrieebene 46 (Fig. 2) des Elementes, und die Faltlinie 41b des Elementes ; bildet eine Sehne dieses Kreises, die dem erwähnten Winkel ν gegenüberliegt. Der Bezugskreis 47b entnält ferner die Spitze J der mit strichpunktierten Linien angedeuteten gedachten Pyramide, deren vier Seitenflächen am Fuss mit den Ebenen der vier rechteckigen Verbindungs-Randflächen 60b dee Elementes zusammenfallen. Wenn das Element die Form einer gleichseitigen Raute auf weist, wi· dargestellt, liegt die Spitze J auf einem Durchmesser des Hauptbezugakreiees 47b, der durch den Mittelpunkt der Faltlinie 41b geht.

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Die Eckpunkte F und K des zweiten Elementes 40c liegen auf einem zweiten Hauptkreis 47c,' der in Pig. 17 mit gestrichelter Linie gezeichnet ist und identisch sowie parallel zu dem ersten Hauptkreis 47b ist. Der Mittelpunkt T des zweitenHauptkreises 47c liegt ebenfalls auf der Längsmittelllinie 53· Der Abstand zwischen den Mittelpunkten P und T entspricht der Hälfte der Elementenbreite, die gleich der Länge der strichpunktierten Linie 68 ist, welche die Punkte H und P bzw. E und L miteinander verbindet. Der zweite Hauptkreis 47c enthält die Spitze M der gestrichelt gezeichneten gedachten Pyramide, deren vier

Seiten am Puss mit den vier rechteckigen Verbindungs-Randflächen 60c des Elementes 40c zusammenfallen. Die Spitze M liegt ebenfalls auf einem Durchmesser des zweiten Hauptkreises 47c, der durch den Mittelpunkt der Faltlinie 41c hindurcftgeht.

Die schraffierte Verbindungsfuge E-F grenzt seitlich an die rechteckigen Verbindungsflächen 60b und 60c der beiden Elemente 40b und 40c an. Zur Bildung genau ausgerichteter geschlossener Verbindungsfugen müssen die Flächen 60b und 60c theoretisch jeweils in derselben Ebene liegen, wenn sie miteinander verbunden werden. Dass sie koplanar sind, ergibt sich daraus, dass a) die Verbindungsfläche 60b des ersten Elementes 40b mit dem Dreieck EPJ koplanat- ist, b) die Verbindungsfläche 60c des zweiten Elementes 40c koplanar mit dem Dreieck EPM ist, c) die Dreiecke EPJ und EPM identisch sind und ihre Seiten PJ und EM sich im Punkt S schneiden, der auf der Mittellinie 53 liegt und von den Mittelpunkten P und T der beiden Hauptkreise den gleichen Abstand hat, und d) das Dreieck EPJ und das Dreieck EPM drei gemeinsame Punkte E, P und S haben und daher zu sich selbst koplanar sind.

Da bei Umkehr der Faltstellung des Elementes 40b die andere Verbindungsfläche 60b dieses Elementes genau die gleiche Lage einnimmt wie die vorherige Verbindungsfläche 60b und die neue Fläohe 60b dann die Verbindungsfuge EP in dem Dreieck EPJ bil- ; det, folgt, daas die in dieser Verbindungsfuge aneinander an-

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grenzenden Verbindungsflächen unabhängig von der gegenseitigen Faltstellung der benachbarten Elemente genau zusammenfallen.

Die Fig. 17, 18 und 19 zeigen weiterhin, dass die beiden dreieckigen Verbindungsflächen 61 von zwei seitlich miteinander verbundenen Elementen unabhängig von der gegenseitigen Faltstellung derselben genau aneinander anliegen. Diese dreieckigen Verbindungsflächen eines jeden Elementes verlaufen parallel zu der Längssymmetrieebene 56 des Elementes, und die eine Ecke bzw. der eine Knotenpunkt 63 jeder dreieckigen Verbindungefuge fällt mit einer Ecke bzw. einem Knotenpunkt auf der konkaven Seite des Elementes zusammen. Eine Umkehr der Faltstellung des Elementes 40b führt nur eine Umkehrung der Lage der dreieckigen Verbindungsfläche 61 herbei, ohne die genaue Fugenbildung zu beeinträchtigen. Dies ergibt sich auch aus der Betrachtung des Elementes 4Od in Fig. 17, das die umgekehrte FaItstellung wie das Element 40b einnimmt.

Die im Zusammenhang mit dem Modulpolygon erwähnten Abmessungen A, B, C und D sind auch auf der konvexen Seite eines Elementes mit dicken Wandungen, wie es z. B. in Fig. 16 gezeigt ist, vorhanden. Z. B. ist die Länge A des Elementes gleich der Länge der an der konvexen Seite des Elementes als Grat hervortretenden Faltlinie 41b, der gegenüber die Faltlinie 41c auf der konkaven bzw«, muldenförmigen Seite des Elementes mit zunehmender Dicke des Elementes fortschreitend grosser wird. Alle Angaben über Punkte, Linien,Flächen und Ebenen, die in dieser Hinsicht hier und in den Patentansprüchen ohne Begrenzung der Dickenabmessungen des Elementes enthalten sind, beziehen sich daher auf die konvexe Seite der Elemente.

Beispiele von Fugenausbildungen

Die geometrischen Grundsätze der Erfindung, die sowohl die Gesamtgeetaltung und die Anordnung der Verbindungsflächen der Elemente bestimmen, sind auf die verschiedensten Ausbildungen der Elemente anwendbar. Verbindungen zwischen Elementen mit

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dünnen Wandungsteilen, ζ. B. gemäss Pig. 20 und 21, sind bereits erläutert worden. In den Fig. 22 bis 29 sind vier verschiedene Ausführungsformen zur Bildung von Verbindungsfugen zwischen Elementen mit dickeren Wandungsteilen gezeigt. Wenn nachstehend u.a. von "koplanaren" Verbindungen gesprochen ist, so beziehen sich die entsprechenden Angaben auch auf solche Verbindungen die nicht genau koplanar sind, weil ihre Ebenen in geringem Abstand parallel zueinander verlaufen. Im Vergleich mit em anderen Abmessungen können solche Verbindungen jedoch als im wesentlichen koplanar bezeichnet werden.

Zur Bildung genauer und geschlossener Verbindungsfugen, auch bei Elementen mit umgekehrter gegenseitigen Faltstellung liegen die Verbindungs-Randflachen 60 der Elemente/jeweils in oder symmetrisch zu einer Ebene Y-Y, die den erwähnten Pyramidenseiten entsprechend geneigt ist, wie auch aus Fig. 16 ersichtlich ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 22 und 23 sind jeweils Faltelemente miteinander verbunden, die aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Sperrholztafeln 66 und zwischen diesen liegenden Rahmengliedern 52 aus Holz bestehen. Die einander in der Ebene Y-Y zugekehrten Randteile dieser Elemente werden in der richtigen gegenseitigen Lage ge;näss Fig. 22 durch äuseere und innere Winkelstücke 54 oder gemäss Fig. 23 durch äussere und innere ebene Verbindungslaschen 69 gehalten und durch diese Winkelstücke bzw. Verbindungslaschen miteinander verbunden, indem durch diese hindurch Nägel 70 in die Sperrholztafeln 66 und in die Rahmenglieder 67 eingetrieben werden. Anstelle von Nägeln können zur lösbaren Verbindung der Elemente auch Schraubbolzen verwendet werden, wie dies in Fig. 20 und 21 gezeigt ist. Zur Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser und Wind sowie auch zur thermischen Isolierung können elastische Dichtungsstreifen 71, 72 eingelegt werden.

In den Fig. 24 und 25 sind Verbindungsfugen zwischen Faltelementen dargestellt, die aus Stahlbeton 75 oder aus einem ande-

ren, im wesentlichen homogenen Material, z.B. organischem oder anorganischem Schaumstoff, mehreren Brettschichten mit Bindern und fasrigen oder körnigen Füllstoffen usw., bestehen. Derartige Elemente sind am Umfang mit Randeinfassungen 76 aus Metall versehen, die zugleich Verbindungsmittel darstellen und hierzu mit ebenen Verbindungsflächen versehen sind, die bei benachbarten Elementen einander zugekehrt sind und den Flächen 60 der Fig.16 entsprechen. An diesen Flächen können die Elemente durch Verschweissung, Verklebung oder Vernietung fest miteinander verbunden werden. Sie können aber auch mittels der gezeigten Schraubbolzen 77 und Muttern lösbar miteinander verbunden werden. Ebenso können wiederum Dichtungsatreifen 78 aus zusammendrückbaren elastischem Material angeordnet werden, die an den Randeinfassungen 76 auch fest angebracht sein können. An den Stellen, an denen die Schraubbolzen 77 angeordnet werden, sind die Ausnehmungen 79 vorgesehen, die nach dem Anziehen der Muttern überdeckt oder mit einem wetterfesten Stoff ausgefüllt oder auch frei bleiben können, wenn diese Stellen selbst wasserdicht sind.

Die Fig. 26 und 27 zeigen Verbindungen für Elemente aus Verbundplatten mit zwei im Abstand voneinander angeordneten dünnen Deckschichten 81 aus Stahl- oder sonstigem Metallblech, Sperrholz, bewehrtem Kunststoff od. dgl. und einem zwischen diesen liegenden isolierenden Kern 82 aus Zellenbeton, einem anderen zellen- oder wabenförmigen Stoff, Polystyrolschaum, Polyurethanschaum oder ähnlichem Leichtstoff. Diese Elemente sind am Umfang mit Randeinfassungen 85 aus einem Baustoff niedriger Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Holz oder Kunststoff, versehen. Die Randteile der Elemente sind wiederum so gestaltet, dass sie bei benachbarten Elementen die einander zugekehrten Verbindungsflächen 60 (Fig. 16) bilden, und werden durch gleich gestaltete, innere und äuasere Verbindungsiasohen 84 mit Winkelquerschnitt aus Metall, bewehrtem Kunststoff od. dgl. zusammengefasst, die die ■ gleiche Länge wie der betreffende Verbindungsrand der Elemente ; haben. Die Verbindungsiasohen 84 sind in parallar und genau ausgerichteter Lage einstellbar durch mehrere, im Abstand voneinander angeordnete Schraubbolzen 85 mit Muttern verbunden,

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die in der Verbindungsebene Y-Y sitzen. Durch Anziehen der Schraubbolzen mittels der Muttern an einer Verbindungsfuge werden die Verbindungslaschen 84 gegen die schrägen Randteile der Elemente gepresst und ziehen diese so zusammen, dass die den Verbindungs-Randflachen 60 der Pig. 16 entsprechenden Flächen der Randeinfassungen 83 dicht aneinander anliegen.Die Schraubbolzen 85, die in den Randeinfassungen versenkt sitzen, bilden auf diese Weise wirkungsvolle Zugglieder. An der Unterseite der äusseren Verbindungslasche 84 kann ein elastischer Dichtungsstreifen 86 befestigt sein, der sich von oben her in die Verbindungsfuge einlegt. In Pig. 26 ist noch gezeigt, wie mittels einzelner Schraubbolzen 85 und Muttern Querversteifungsglieder 87 für die aus den Elementen gebildete Konstruktion angeordnet werden können.

Eine ähnliche Verbindung ist in den Pig. 28 und 29 gezeigt. Hierbei besteht zwischen den Elementen im wesentlichen nur Linienberührung an Randwulsten 96, die bei benachbarten Elementen durch im Querschnitt gekrümmte Verbindungslaschen 90 zusammengefasst sind. Die Verbindungslaschen sind innerhalb der äusseren Begrenzungsflächen der Elemente in Ausnehmungen angeordnet und durch Deckstreifen 91, 92 und 93 verdeckt. Die Deckstreifen 91 und 92 sind für die in Fig. 28 gezeigte Gratverbindung im Querschnitt winklig und die Deckstreifen 93 für die koplanare Verbindung nacu Pig. 29 flach bzw. eben gestaltet. Alle Deckstreifen sind nach Art von Schnappfedern aus Stahl oder bewehrtem Kunststoff ausgebildet. Die Faltelemente selbst bestehen aus zwei starren dünnen Platten 94, z. B. aus durchsichtigem oder durchscheinendem bewehrtem Kunststoff und gegossenen Randeinfassungen 95 aus Aluminium oder bewehrtem Kunststoff, die so profiliert sind, dass von ihnen die bereits erwähnten Randwulste 96 nach auseen abstehen. Die Randwulste 96 benachbarter Elemente haben im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach Fig. 26 und 27 nur die erwähnte Linienberührung und sind durch die Verbindungslasohen 93 lösbar miteinander ver- LjU^: ..... \hnliche Verbindungen mit Linienberührung sind auoh

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bei anders ausgebildeten Verbundelementen möglich und lassen ■ infolge der Linienberührung eine gewisse Winkeländerung zwischen benachbarten Elementen zu, so dass Herstellungstoleranzen ausgeglichen oder auch Winkelbildungen in der Konstruktion hergestellt werden können. Solche Verbindungen mit gegenseitiger Linienberührung können auch für Elemente verwendet werden, die einen veränderlichen Faltwinkel haben, um mehr als einer Gruppe von N und N, Modulkoordinaten zu genügen«, Die geometrischen Grundsätze der Erfindung gelten auch für Verbindungen der in Fig. 28 und 29 gezeigten Art, da die Verbindungsmittel für die Randwulste 96 symmetrisch zu der Ebene X-X angeordnet sind und die Ebene X-X rechtwinklig zu der Ebene Y-I verläuft. Die Platten 94 der jeweiligen Elemente können bei dieser Ausführungsform gleiche Abmessungen haben, weil die Randeinfassungen 95 den Unterschied in der Grosse auf der konkaven und der konvexen Seite der Elemente ausgleichen.

Gemäss Fig. 30 und 31 können bei einwandigen dünnen Elementen die Verbindungen auch durch gegeneinandergerichtet'flache Randflanschen 97 gebildet werden, die in der Ebene X-X liegen. Hierfür sind nur einfache flache Verbindungslaschen 98 erforderlich, die jedoch zwei Reihen von Schraubbolzen 99 mit Nuten notwendig machen, weil sie keine schlossartige Verbindung wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 26 bis 29 bilden. Die Verbindung nach Fig. 30 und 31 weist gegenüber den in Fig. 20 und 21 gezeigten Flachverbindungen den Vorteil auf, dass die Verbindungslaschen 98, weil sie unabhängig von der gegenseitigen Faltstellung der Elemente immer in der Ebene X-X liegen, sowohl für Gratverbindungen gemäss Fig. 30 als auch für koplanare Ver-. bindungen gemäss Fig. 31 verwendet werden können.

Eine bevorzugte Flachverbindung für einwandige dünne JSlemente ist auch in Fig. 32 und 33 dargestellt. Diese Ausführungsform erfordert keine Verbindungslaschen und nur eine Reihe von Bolzen. Hierbei sind die Elemente mit sich an der Verbindungsfuge überlappenden Randflanschen 100 versehen, die ,symmetrisch zu der Ebene X-X liegen und nur durch die Bolzen 101 miteinander

fj o 9 π ί r; /1 ι ^rc '\

verbunden sind. Das Eindringen von Feuchtigkeit kann durch ela-,Ätiche Bichtungswulste 102 verhindert werden, die am Aussenumfang der Randflanschen befestigt sind, wie in Pig. 32 und 33 gezeigt ist. Statt dessen können auch bei der Montage der Elemente Dichtungsstreifen zwischen die Randflanschen 100 eingelegt werden.

Zur thermischen Isolierung können Konstruktionen aus einwandigen dünnen Elementen mit verschiedenen flexiblen Isolierüberzügen, untergehängt en Isolierdecken, Spritzschichten aus isolierenden Schaumstoffen od. dgl. versehen sein.

Bei den Verbindungen nach Fig. 30 bis 33 sind die Randflanschen 97 und 100, wie bereits erwähnt, im wesentlichen koplanar mit der Ebene X-X, die auf der Ebene Y-Y senkrecht steht. Da diese Randflanschen aber eine gewisse Dicke haben, ist es richtiger, zu sagen, dass jeder Randflansch eine Symmetrieebene aufweist, die in geringem Abstand parallel zu der Ebene X-X verläuft. Diese Symmetrieebenen stehen jedoch ebenfalls senkrecht zu der Ebene Y-Y.

Pig. 34 zeigt einen teilweise gekrümmten und teilweise geraden Konstruktionsteil, der aus dünnen, einwandigen Elementen mit sioh überlappenden Randflanschen zusammengesetzt ist. Auch bei j einer solchen Konstruktion sind die geometrischen Grundsätze der Erfindung ebenso gewahrt wie bei Elementen mit dicken Wan- i dungsteilen. Der Hauptkreis 47d, der durch die Eck- bzw. Knotenpunkte E und G gelegt ist, enthält wiederum die Spitze J der ■ gedachten Pyramide für das Faltelement 4Of, und jeder der Verbindungs-Randflanschen 100 des Faltelementes ist rechtwinklig ^; zu der batreffenden Seite dieser Pyramide angeordnet. So ist z.B. der Randflansch 100 zwischen den Punkten E und P senkrecht zu dem Dreieck EFJ, der Randflansch zwischen den Punkten E und H senkrecht zu der Dreieckfläche EHJ usw. Demgemäse liegen je zwei Randflansche 100, die an dem einen Ende der Faltlinien 41f j zusammentreffen, wie z.B. die Randflansche 100 zwischen den

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Punkten E und F sowie E und H, in derselben Ebene, die für die angegebenen Randflanschen senkrecht zur Linie EH verläuft.

Aus Gründen der Festigkeit einer aus Faltelementen gemäss der Erfindung gebildeten Konstruktion kann es notwendig werden, für jede Verbindungsfuge z.B. mehr als drei Bolzen zu verwenden und an den Enden der Randflanschen 100 mehrere Bolzen dicht beieinander anzuordnen. Fig. 35 zeigt beispielsweise zwei Gruppen von je drei Bolzen 105 am Ende der zusammentreffenden Randflanschen 100, die durch eine gemeinsame Unterlegplatte 106 hindurchgehen. Diese besteht vorzugsweise aus galvanisiertem Stahl und ist mit einem nicht dargestellten elastischen Dichtungsbelag versehen, wenn sie auf der Aussenseite der Verbindungsfuge angeordnet ist. Weiterhin können die einzelnen Bolzen an einem Mehrfach-Verbindungsglied 108 gemäss Fig. 36 angebracht sein, das vorzugsweise aus einfachem Stahlguss besteht und mit einem elastischen Dichtungsbelag 109 versehen ist, wenn es an der Aussenseite der Verbindungsfuge verwendet wird. Da die Bolzen eines solchen Mehrfach-Verbindungsgliedes 108 grösseren Soherbeanspruchungen als axialen Zugbeanspruchungen ausgesetzt wird, können, wie Fig. 36 zeigt, z.B. zwei von drei Bolzen des Verbindungsgliedes 108 gewindelos ausgebildet sein, damit sie nur als Abaeherbolzen wirken. Die Mehrfach-Verbindungsglieder können die Schraubbolzen und die Abscherbolzen auch in anderer Kombination und Anzahl enthalten. Sie können z.B. auch als Vierfaoh-Verbindungaglieder in einem Stück ausgebildet sein, das zur gemeinsamen Verbindung der Enden aller vier an demselben Knotenpunkt zusammentreffender Randflanschen 100 dient·

Bei Elementen #it Randflansohen der gezeigten Art laufen an den beiden Enden der FaItlinie 41 noch die beiden Faltlinien zusammen, die durch das Abkanten der Randflansohen entstehen. Diese drei Faltlinien können in kurzem Abstand von dem theoretischen Punkt, auf dem sie zusammenlaufen, enden, indem sie, wie in fig· 35 gezeigt, allmählich abgerundet werden. Hierdurch können überbeanspruchungen in den Knotenpunktebereichen vermieden wer-

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den. Auch die längsverlaufende Faltlinie 41 kann,wie bei 110 in Fig. 35 dargestellt ist, abgeflacht werden.

Weitere Verbindungen

Die beschriebenen Verbindungen stellen nur einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und könnten durch weitere Ausführungsformen, die eine umkehrbare Anordnung der rautenförmigen Faltelemente zulassen, ergänzt werden. So könnten z.B. die Verbindungen mit Randflanschen, die für dünne einwandige Faltelemente beschrieben sind, auch so gestaltet werden, dass sie für Verbundelemente mit zwei Aussenplatten oder -schalen verwendbar sind.

In Konstruktionen aus rautenförmigen Faltelementen von erheblicher Dicke, bei denen jedes Faltelement an jedem Umfangsrand mit einer einfachen Verbindungsfläche versehen ist, sind nach den bei der Entwicklung der Erfindung gewonnenen Erkenntnissen nur zwei Verbindungen möglich, bei denen die einander zugekehrten Verbindungsflächen dicht aneinander anliegen. In dem einen Fall, bei dem benachbarte FaItelemente mit gleicher Faltstellung angeordnet sind, müsste jede Verbindungsfläche, wie bereits erwähnt, als hyperbolische Paraboloidflache ausgebildet sein. Derartige Verbindungaflächen aind zwar im allgemeinen schwierig herstellbar, können jedoch b t Faltelementen, die aua homogenem Material gegossen werden, und auch vielleicht auch dann, wenn nur zylindrische Konstruktionen in Betracht kommen, ohne weiteres gebildet werden. Für die meisten Konstruktionen sind aber Verbindungsflächen der beschriebenen Art mit Rücksicht auf die sonst bestehenden Herstellungs- und Montageschwierigkeiten sowie auf die Festigkeit und Beständigkeit der fertigen Konstruktion überlegen.

Im zweiten Fall, bei dem benachbarte Faltelemente beträohtlioher Dioke mit weohaelweiser umgekehrter FaItetellung anzuordnen sind. Vönnen genaue und geaohlosiene Verbindungefugen gebildet

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werden, indem die einander zugekehrten Verbindungsflächen benachbarter Faltelemente als ebene Flächen ausgebildet werden, wobei die nicht aneinandergrenzenden Seitenjedes Faltelementes in parallelen Ebenen liegen, so dass prismatische Elemente gebildet werden. Dies stellt einen gewissen Unterschied gegenüber den beschriebenen Ausführungsformen dar, bei denen die Ebenen schwach gegeneinander geneigt sind. Mit Rücksicht darauf, dass die rautenförmigen IPaItelemente wechselweise mit umgekehrter Faltstellung angeordnet werden sollen und im Hinblick darauf, dass die anderen Vorteile der beschriebenen Ausführungsformen bei der prismatischen Anpassung der Verbindungsflächen nicht vorhanden sind, wird letztere praktisch nicht verwendet.

Im übrigen können die Faltelemente durch Rahmen, innere Gitterroste, Rippen, Wellungen der Wandungsteile und andere bekannte Mittel versteift werden, längsgeteilte Halbelemente können an ihren Längsrändern mit zusätzlichen Mitteln zur Erhöhung der Festigkeit oder zur Erleichterung der Verbindung mit Wänden üblicher Art oder auch solchen, die aus rautenförmigen Faltelementen gebildet sind, versehen sein.

Versteifung von Konstruktionen und räumliche Fachwerke

Zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit von aus rautenförmigen FaItelementen gebildeten Konstruktionen rechtwinklig zu den Faltlinien 4-1 der Elemente können Querversteifungsglieder angeordnet werden, die an den Knotenpunkten 45 befestigt werden können. Die Versteifungsglieder können, wenn sie nur auf Zug beansprucht werden, durch Seile gebildet werden. Im allgemeinen sindsie jedoch gemäss Fig. 37 und 38 als Rohre 87 oder Träger von winkel- oder rinnenförmigen Querschnitt ausgebildet. Die Querversteifungsglieder können nur zur Verstärkung von an den freien Rändern einer Konstruktion angeordneten Randelementen angebracht sein und hierzu eine entsprechend kurze Länge haben. ^; Sie können aber auch von dem einen Rand der Konstruktion bis zum anderen Rand derselben durchgehen. Wenn solche durchgehenden

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Versteifungsglieder 87 (Fig. 37 und 38) für jede Knotenpunktreihe verwendet werden, so bilden aie mit der aus den FaItelementen bestehenden Konstruktion ein Raumfachwerk, wodurch nicht nur die Festigkeit der Konstruktion in Richtung der Palten verstärkt wird, sondern auch die Tragfähigkeit der Konstruktion in Querrichtung erhöht wird, so dass die Konstruktion nur an den Eckpunkten unterstützt zu werden braucht und trotzdem an den Knotenpunkten 4 5 durch Einzellasten belastet werden kann. Pigt 37 zeigt ein Beispiel hierfür in Form einer flachen Konstruktion.

Die Tragfähigkeit einer solchen flachen Konstruktion kann weiterhin durch Spannglieder 110 erhöht werden, die gemäss Fig. an der Unterseite der Konstruktion angebracht und nachträglich, d. h. nach der Montage der Konstruktion, gespannt werden. Die Anfang8spannungen, die durch das nachträgliche Spannen der Spannglieder 110 erzeugt werden, sind den durch die Belastung entstehenden Spannungen entgegengerichtet, so dass sich diese Spannungen aufzuheben versuchen. Das nachträgliche Spannen der Spannglieder 110 verringert auch Durchbiegungen, die z. B. infolge von grossen Schneelasten auftreten, indem das Spannen der Spannglieder eine Durchbiegung der Konstruktion nach oben hervorruft.

Die erläuterte Bildung von Fachwerkträgern nach der Erfindung ist wegen der grossen Wirtschaftlichkeit und der erreichten Steifigkeit gegen Durchbiegungen insbesondere bei grossen Spannweiten besonders vorteilhaft. Fachwerkträger bekannter Art werden im allgemeinen als tragende Bauglieder einer Konstruktion, z. B. einer Dachkonstruktion verwendet, zu deren Bildung eine zusätzliche Dachfläche, die auf den Fachwerkträgern aufruht, notwendig ist. Die gemäss der Erfindung gebildeten Fachwerkträger bzw. räumlichen Fachwerkträger entsprechen gleich- , zeitig allen Forderungen und bilden Raumumschlieeeungen, die unmittelbar nach ihrer Montage wetterfest sind und sogleich ; ausgenutzt werden können. Weiterhin übermitteln die FaItelemente den durch die Versteifungeglieder gebildeten Gurten der Pach-

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werkträger die auf Druck beansprucht werden, eine erhöhte Knickfestigkeit. Die Versteifungsglieder können daher langer und die Knotenpunkte mit grösserem Abstand voneinander angeordnet werden. Hierdurch wird ferner ermöglicht, die Querversteifungsglieder in geringerer Anzahl anzuordnen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Einzelteile einer ein räumliches Fachwerk bildenden Konstruktion nach der Erfindung grösstenteils unter günstigen Bedingungen als hochwertige Fertigteile im Fertigungswerk hergestellt und mit geringerem Arbeitsaufwand auf der Baustelle montiert werden können. Dies gilt sowohl für die zur Raumumschliessung verwendeten Falielemente mit ihren Verbindungen und Abdichtungen, als auch für die die Gurte bildenden Versteifungsglieder.

Pat entansprüohe;

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Claims

- 34 Patentansprüche

Rautenförmiges Bauelement zur Bildung von raumumschliessenden Konstruktionen aus einer Vielzahl von gleichartigen rautenförmigen Bauelementen, die jeweils eine mit einer der beiden Diagonale des Bauelementes zusammenfallende Faltung, entlang einer geraden Faltlinie aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Faltlinie (41, 41a, 41b, 41c, 41f) in einer Symmetrieebene (46) des Faltelementes (40, 40a, 40b, 40c, 4Of) liegt und die gemeinsame Grundlinie von zwei gleichen dreieckförmigen Wandungsteilen (43) des Faltelementes bildet, die entlang der Faltlinie miteinander vereinigt sind und in Ebenen liegen, die mit der Symmetrieebene (46) jeweils einen gleichgrossen Winkel einschliessen, die zusammen den Faltwinkel (42) bilden,

b) jeder dreieckförmige Wandungsteil (43) des Faltelementes (40, 40a, 40b, 40c, 4Of) zwei mit dem anderen dreieckförmigen Wandungsteil gemeinsame, auf der Faltlinie (41, 41a, 41b, 41c, 41f) liegende Spitzen (E, G) aufweist, die Längsknotenpunkte des Faltelementes bilden,

c) die dritte Spitze (F bzw. H) jedes dreieckförmigen Wandungsteiles (43) des Faltelementes einen Querknotenpunkt des Faltelementes bildet und die beiden Querknotenpunkte des Faltelementes auf einer ersten geraden Bezugslinie (68) liegen,

d) die Längsknotenpunkte (E,G) und die Querknotenpunkte (F, H) des Faltelementes durch freie Verbindungsränder (44, 60, 60b, 60c, 100) miteinander verbunden sind, die die äusseren Seiten der dreieokförmigen Wandungsteile (43) bilden,

e) die Längsknotenpunkte (E, G) des Faltelementes auf dem Umfang eines in der Symmetrieebene (46) des Faltelementes enthaltenen Bezugskreises (47b) liegen, für den die Faltlinie (41, 41a, 41b, 41c, 41f) eine Sehne (A) bildet, äe einem Winkel (v) von nicht mehr als 90° am Mittel-

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punkt des Bezugskreises gegenüberliegt, wobei der Radius (R) des Bezugskreises gleich A.sec.^· ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vier freien Verbindungsränder (44) der FaItelemente (40, 40a, 40b, 40c) durch Verbindungsflächen (60, 60b, 60c) gebildet und diesen Verbindungsflächen vier sich schneidende Bezugsebenen (EPJ, FGJ, GHJ, HEJ) zugeordnet sind, die jeweils einen der freien Verbindungsränder sowie einen Bezugspunkt (J) enthalten, der durch den Schnittpunkt einer vom Mittelpunkt der Bezugslinie (68) ausgehenden und über den Mittelpunkt (P) des Bezugskreises (47b) bis zum Umfang desselben verlängerten geraden Linie (67) mit dem Umfang des Bezugskreises gebildet ist.
3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsränder (44) jeweils mit der gleichen Relativlage zu der zugeordneten Bezugsebene (EFJ, FGJ, GHJ, HEJ) derart angeordnet sind, dass sie entweder koplanar mit der jeweiligen Bezugsebene sind oder eine Symmetrieebene aufweisen, die zu der zugeordneten Bezugsebene rechtwinklig verläuft,
4. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrechte Abstand (D) zwischen der Faltlinie (41, 41a, 41b, 41c, 41f) und dem Mittelpunkt der Bezugslinie (68) der Gleichung:

^D = I < b3Fv * tgV ) · weiterhin 7 7

der Abstand (C) zwischen den beiden Querknotenpunkten (F, H) des Faltelementes der Gleichung: :

C = A . tg §

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entspricht, in der h ein Winkel von nicht mehr als 90°
zwischen zwei vertikalen Bezugsebenen ist, von denen jede denselben L-ängsknotenpunkt und einander freien Verbindungsränder (44) enthält, die an diesem Längsknotenpunkt miteinander verbunden sind, und daß der Faltwinkel (42)
zwischen den beiden dreieckförmigen Wandungsteilen (43)
des FaItelementes gleich 180° - 2a ist, wobei der Tangens des Winkels (jc) durch die Gleichung:

tgoc = §

bestimmt ist.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen und die Außenflächen der baden dreieckförmigen Wandungsteile (43) des Faltelementes (40, 40a, 40b, 40c), die jeweils die konkave oder muldenförmige Seite und die konvexe oder Gratseite des Faltelementes bilden, in einigem Abstand voneinander angeordnet sind und die an den vier Umfangsrändern des Faltelementes bestehenden Verbindungsrader (44) durch an der Innen- und/ oder Außenfläche des Faltelementes im Winkel zu diesen
Flächen angebrachte Randteile gebildet sind.
6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und Außenflächen parallel zueinander angeordnet sind und die an ihnen angebrachten, die Verbindungsränder (44) bildenden Randteile in den diesen zugeordneten, sich schneidenden Bezugsebenen (EFJ, FGJ, GHJ, BSJ) enden.

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7. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Verbindungsränder (44) jeweils durch rechteckige ebene Flächen (60, 60b, 6Oc) gebildet sind und an jedem Querknotenpunkt (F, H) des Faltelementes durch dreieckige ebene Flächen (61) miteinander verbunden sind, die parallel zu der Symmetrieebene (46) des Faltelements verlaufen und deren Spitze jeweils mit dem Querknotenpunkt zusammenfällt.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Verbindungsränder (44) jeweils durch im wesentlichen gleichartige hyperbolische Paraboloidflachen gebildet sind, deren Relativlage zu der jeweils zugeordneten Bezugsebene (EFJ, FGJ, GHJ, HEJ) gleich ist.
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsränder (44) durch mit der Innenfläche und mit der Außenfläche verbundene Randteile gebildet sind.
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Innen- und Außenfläche des Faltelementes durch plattenartige Wandungsteile (66, 81, 94) gebildet sind und diese Wandungsteile durch die Randteile bildende Randeinfassungen (52, 83, 95) aus starren Rahmengliedern miteinander verbunden sind.
11. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem die Verbindungsränder durch Verbindungsflächen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen (60, 60b, 60c) unmittelbar an den Außenseiten der Randeinfassungen (52,

83) ausgebildet sind.

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12, Bauelement nach Anspruch 10, bei dem de Verbindungsränder jeweils eine Symmetrieebene auf-weisen, die zu der zugeordneten Bezugsebene rechtwinklig verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsränder (44) an auf der Außenseite der Randeinfassungen (95) parallel zu diesen angeordneten rippenartigen Rahmenteilen (96) ausgebildet sind, die jeweils mit ihren Mittellinien in der Symmetrieebene (X, X) des betreffenden Verbindungsrandes liegen . (Fig. 28, 29)
13. Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile (96) in ihrem Querschnitt gesehen, beiderseits der jeweiligen Symmetrieebene (X, X) mit etwa kreisbogenartig gestalteten Flächen versehen sind. (Fig. 28, 29)
14« Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile (96) an ihrer Außenseite mit zwei dachartig gegeneinander geneigten ebenen Flächen versehen sind, die durch eine in der Symmetrieebene des jeweiligen Rahmenteiles liegende konvex gekrümmte Fläche miteinander verbunden sind·
15. Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet,daß die plattenartigen Wandungsteile (66, 81, 94) im wesentlichen gleich ausgebildet sind.
16. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dreieckförmigen Wandungsteile (43) des Faltelementes aus homogenem Material bestehen.

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17· Bauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Verbindungsränder (44) des Faltelementes durch Randflanschen (100) der dreieckförmigen Wandungsteile (43) gebildet sind, die aus der Ebene jedes dieser Wandungsteile heraus rechtwinklig zu der zi^hörigen Bezugsebene (EFJ, PGJ, GHJ, HEJ) abgekantet sind. (Pig. 32, 33)
18. Bauelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß an den Randflanschen (100) Dichtungsstreifen (102) aus elastischem Material angeordnet sind, die jeden Randflansch mindestens an seinem freien Rand umgreifen.
19. Bauelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstreifen (102) in Form von Randwulsten ausgebildet sind, die über den Rand jedes Randflansches frei vorstehen.
20. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den vier freien Verbindungsrändern (44) des Faltelementes die beiden jeweils in einem Längsknotenpunkt (E bzw. G) zusammentreffenden freien Verbindungsränder unter sich die gleiche Länge haben.
21. Bauelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden jeweils in einem Längsknotenpunkt (E, H) zusammentreffenden Verbindungsränder des FaItelementes in einer Ebene liegen, die zu einer diese beiden Verbindungsränder gemeinsam enthaltenden Ebene senkrecht verläuft.
22. Bauelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden jeweils in einem Längsknotenpunkt (E, G) zusammentreffenden Verbindungsränder des Faltelementes eine Symmetrieebene haben, die koplanar mit einer diese beiden Verbindungsränder gemeinsam enthaltenden Ebene ist.

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23· Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vier freien Verbindungsränder (44) des Faltelementes jeweils in einer Eezugsebene liegen und jede der vier verschiedenen Bezugsebenen gegenüber der Senkrechten und den drei anderen Bezugsebenen in Richtung auf die Faltlinie (42) zu schwach geneigt sind.
24. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die vier freien Verbindungsränder (44) des Paltelementes jeweils in einer vertikal verlaufenden Bezugsebene liegen.
25. Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 24» dadurch gekennzeichnet, daß die an den Verbindungsräzidera (44) des Paltelementes angeordneten Randteile (52, 76, 83, 95, 97,

100) zur gegenseitigen Verbindung mit entsprechenden Randteilen von benachbarten Falt-elementen gleicher Art so ausgebildet sind, daß sie zwei Relativstellungen von je zwei benachbarten Faltelementen zulassen, wobei die aneinandergrenzenden dreieckförmigen Wandungsteile (43) der beiden Faltelemente in der einen Relativstellung im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene und in der anderen ß-elativstellung in zwei verschiedenen Ebenen liegen, die zwischen sich einen dem Faltwinkel (42) des Faltelementes entsprechenden Winkel einschließen.
26. Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 15 und 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den die Innen- und AuflBnflache des Faltelementes bildenden plattenartigen Wandungsteilen (66, 81, 94) ein isolierender Kern angeordnet 1st.

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27. Bauelement nach einem der Ansprüche 5 "bis 14 und 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave oder muldenförmige Seite etwas größer als die konvexe oder (Jratseite des Paltelementes ausgebildet ist.
28, Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle freien Verbindimgsränder (44) des Paltelementes (40, 40a, 40b, 40c, 4Of) unter sich die gleiche länge haben»
29. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Paltlinie (42) länger ist als jeder der freien Verbindungsränder (44), so daß die der Faltlinie gegenüberliegenden Winkel jedes &^e^ drsieckfiJrmigen Wandungsteile (43) stumpfe Winkel sind,
30, Bauelement nach Anspruch 29 in VerbiMa^g mit Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden stumpfen. Sckeü des Faltelementes jeweils von einer zu der Langssymmetrieebene (46) des Paltelementes parallelen Ebene angeschnitten sind, dis durch den ScbuittpuKlrt der beiden rait dem stumpfen Winkel zusammentrsffsnaen ferbiMungararidsr auf -it-ar konvexen bzw, Sratseite hindurchgeher. und. die dreiseitiger Flächen (61) zwischen csir si) der* vier .t'rsien Ver ränaern (44) des falte!smenteß g-ngeord^etsr-. redit.i^irigea Vetoindungeflachen (6C, 60b, 6Oc) bilder?.,
31. Baukonstrutction, l:astesondsre Hapav.mschliv^iiT;^, etia einer Yielzah.1 von vorgefertigten iauele-iirrt.^?r; glöieher Vorm und Größe, die jeweils eine mit einer der beider: Diagonalen des Bauelementes zuaamawnfeilende faltung «ri ian,t, <s\ aer geraden Paltlinie aufweine-i't, dadurch gekenazi^äerriet., daß

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a) die Faltlinie (41, 41a, 41b, 41c) jedes Faltelementes (40, 40a, 40b, 4Oc) in einer Symmetrieebene des FaItelementes liegt und die gemeinsame Grundlinie von zwei gleichen dreieckförmigen Wandungsteilen (43) des Faltelementes bilden, die entlang der Faltlinie miteinander verbunden sind und in Ebenen liegen, die sich in der Faltlinie schneiden,

b) an jeder freien Seite (44) der beiden dreieckigen Wandungsteile (43) ein Randteil (52, 76, 83, 95, 97, 100) angeordnet ist,

c) jedes solche Randteil des einen Faltelementes mit einem entsprechenden Randteil «ines von vier benachbarten FaItelementen übereinstimmt,

ά; ;jedv?tn Randteil dee einen Paltelementes und jedem der übereinstimmenden Baustelle der benachbarten Faltelemente Verbindiuigstetle zugeordnet sind, die den Verbindungsteilen der aneinandergrengenden Randteile der benachbarten Faltelemente entsprechen und mit diesen sowohl dann, wenn die aneinandergrenzenden dreieckförmigen Wandungsteile (43) des einen FaItelamentes und der benachbarten FaItä.βiiirnte in eicer im wesentlichen gemeinsamen Ebene liegen, al£« auch dann verbunden sind, wenn diese dreieckförmigen Wandungsteile einen bestimmten Winkel zwischen sich bilden.
32. Konstruktion nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsteile des einen Faltelementes und die Verbindungsteile des unmittelbar benachbarten Faltelementes durch zwischen ihnen wirksame Halteglieder

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mit einem dreieckförmigen Teil von mindestens einem anschließenden Faltelement gehalten sind und der zugehörige dreieckförmige Wandungsteil des einen Faltelementes in im wesentlichen koplanarer Lage angeordnet ist,
33. Konstruktion nach Anspruch 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsteile (96) von zwei benachbarten Faltelementen mindestens in gegenseitiger Linienberührung an einer Linie stehen, die in der Mittelebene .jedes der aneinandergrenzenden dreieckförmigen Wandungsteile liegt.
34. Konstruktion nach Anspruch 31 oder 32, gekennzeichnet durch am Rand der Konstruktion angeordnete längsgeteilte Halbelemente (49)und quergeteilte Halbelemente (48).
35. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die dreieckförmigen Wandungsteile (43) der Faltelemente (40, 40a, 40b, 40c) aus homogenem Material bestehen.
36. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 35t dadurch gekennzeichnet, daß die dreieckförmigen Wandungsteile (43) der Faltelemente (40, 40a, 40b, 40c) als Schichtplatten ausgebildet sind.
37. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Randteile (52, 76, 83, 95) jedes Faltelementes einen starren Rahmen für dae Faltelement bilden.

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38. Konstruktion nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Randteil (95) des einen Paltelementes in einer ersten Bezugsebene liegt, die mit einer zweiten Bezugsebene einen Winkel von wenig mehr als 9O°einschließt, wobei die zweite Bezugsebene die Faltjilinie (42) des Paltelementes enthält und zu der Längssymmetrieebene des Faltelementes rechtwinklig verläuft und der Winkel von der Längssymmetrieebene weg gemessen ist, und wobei die Verbindungsteile (96) als seitlich von den Randteilen vorstehende und mit den entsprechenden seitlich vorstehenden Teilen der angrenzenden Randteile in Berührung stehende rippenartige Leisten (95) ausgebildet sind, die in Längsrichtung symmetrisch zu einer dritten Bezugsebene (X-X) sind, die zu der ersten Bezugsebene senkrecht ist.
39. Konstruktion nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die rippenartigen Leisten (95) der Randteile (95) am gesamten Umfangsrand jedes Faltelementes angeordnet sind und bei je zwei benachbarten Faltelementen durch zwei einander gegenüberliegende, im Querschnitt gekrümmte Verbindungslaschen (90) zusammengefaßt sind, die mit ihrenkonkaven Seiten einander zugekehrt sind und jeweils zwei einander berührende rippenartige Leisten auf ihren einen Längshälften umfassen.
40. Konstruktion nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslaschen (90) durch auf ihre Länge verteilte Schraubbolzen zusammengefaßt sind, die mit ihren gewindelosen Enden entlang der Mittellinie der konkaven Seite der einen Verbindungslasche senkrecht hierzu starr befestigt sind, durch entsprechende gewindelose Bohrungen von etwas größeren Durchmesser der gegenüberliegenden Verbindtfngslasche hindurchgehen und auf deren vorstehende, mit Gewinde versehene freie Enden jeweils eine Mutter aufgeschraubt ist.

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41. Konstruktion nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß an der konkaven Innenseite der einen ■Verbindungslasche (90) ein elastischer Dichtungsstreifen fest angebracht ist, der auf seiner Außenseite durch eine f«st mit ihm verbundenen Deckleiste abgedeckt ist.
42. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der an den einander zugekehrten Spitzen der dreieckförmigen Wandungsteile (43) benachbarter Faltelemente gebildeten Querknotenpunkte (F, H) durch Versteifungsglieder (87) miteinander verbunden sind.
43· Konstruktion .nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsglieder (87) von einem Rand bis zum gegenüberliegenden Rand der Konstruktion durchgehen und die Gürtungen eines aus der Gesamtheit der Faltelemente und den Versteifungsgliedern bestehenden räumlichen Fachwerkes bilden.
44. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltelemente in nebeneinander liegenden Reihen angeordnet sind und alle FalteLemente der einen Reihe in der umgekehrten Faltstellung zu den Faltelementen der jeweils benachbarten Reihe angeordnet aind,
45. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 44» dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen alle Faltelemente in radialer Anordnung miteinander verbunden sind. (Fig. 11)
46. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 44» dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen alle Faltelemente in zueinander paralleler Anordnung miteinander verbunden sind. (Fig. 6)

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47. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß sie Konstruktionsabschnitte aus in radialer Anordnung miteinander verbundenen Faltelementen sowie mit diesen verbundene Konstruktionsabschnitte aus in paralleler Anordnung miteinander verbundenen Faltelementen aufweist. (Fig. 14)
48. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 43 und 45 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß alle Faltelemente in der gleichen FaItstellung miteinander verbunden sind.
49. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 43 und 45 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Faltelemente in unregelmäßiger Anordnung die umgekehrte Faltstellung zu einem anderen Teil der FaItelemente einnimmt»
50. Konstruktion nach einem der Ansprüche 43 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltelemente das räumlichen Fachwerkes in Reihen angeordnet sind, die quer zu den Symmetrieebenen der Faltelemente verlaufen, und daß die Faltelemente in benachbarten Reihen wechselweise in umgekehrter Faltstellung miteinander verbunden sind.
51. Konstruktion nach Anspruch 50, gekennzeichnet durch parallel zu den Symmetrieebenen der Faltelemente verlaufende Spannglieder (110), die an ihren Enden mit Vorrichtungen zum Anspannen und zum Aufwölben der Konstruktion in Spannrichtung versehen sind.
52. Konstruktion nach einem der Ansprüche 31 bis 51, insbesondere aus an ihren freien Verbindungsrändern mit Randflanschen versehenen Faltelementen, dadurch gekannzeichnet,

daß die Randflanschen (100) duroh Mehrfach-Verbindungsglieder (108) miteinander verbunden sind, die jeweils aus eix<er länglichen Platte und aus von der Unterseite der Platte

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vorstehenden, in Längsrichtung der Platte im Abstand voneinander angeordneten Verbindungsbolzen bestehen, von denen nur einer oder nur einige mit Gewinde zum Aufschrauben einer Mutter versehen sind, während die anderen Bolzen der Platte als glatte Scherbolzen ausgebildet sind.
53. Konstruktion nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Verbindungsglieder (108) jeweils mit drei Bolzen versehen sind, von denen nur der mittlere Bolzen mit Gewinde versehen ist.
54. Konstruktion nach Anspruch 52 oder 53, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die mit Gewinde versehenen Schraubbolzen länger sind als die Scherbolzen.
55. Konstruktionsgruppe aus vier miteinander verbundenen Bau- bzw. Faltelementen nach den Ansprüchen 1 bis 30, die an einen gemeinsamen Knotenpunkt zusammentreffen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Faltelemente mit ihren stumpfen Ecken und die anderen beiden Faltelemente mit ihren spitzen Ecken an dem gemeinsamen Knotenpunkt (45) zusammentreffen.
56. Konstruktionsgruppe nach Anspruch 55» dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieebenen (46) der vier Faltelemente zueinander parallel sind.

57* Konstruktionsgruppe nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrieebene (46) der beiden mit ihren stumpfen Ecken zusammentreffenden Faltelemente sowie die Symmetrieebene des einen zwischen diesen angeordneten Faltelementes zueinander parallel sind und die Symmetrieebene des äderten Faltelementes zu den zueinander parallelen Symmetrieebenen der anderen Faltelemente schräg verläuft.

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58, Konstruktionsgruppe nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Symmetrieebenen (46) der beiden mit ihren stumpfen Ecken zusammentreffenden Faltelemente parallel zueinander verlaufen, während die Symmetrieebenen der beiden anderen umgekehrt schräg zueinander verlaufen·

59· Konstruktionsgruppe aus mehreren miteinander verbundenen Faltelementen nach den Ansprüchen 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade Zahl von mindestens sechs Faltelementen mit radialer bzw. sternförmiger Anordnung an einem gemeinsamen mittleren Knotenpunkt mit ihren spitzen Ecken miteinander verbunden sind· (Fig. 12)

60· Konstruktionsgruppe nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faltelement weniger als die Hälfte der Zahl der sternförmig miteinander verbundenen Faltlemente durch ein Faltelement ersetzt sind, dessen Symmetrieebene (46) zu der gemeinsamen Symmetrieebene der beiden angrenzenden Faltelemente verläuft· (Fig. 13)

Der Patentanwalt

S/W

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