DE2548817C3 - Selbsttragendes Bauwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein selbsttragendes Bauwerk aus einem Netzwerk von in zwei Systemen angeordneten länglichen Elementen, die an abwechselnd über die Oberfläche des Bauwerks verteilten inneren und äußeren Knotenpunkten angreifen, wobei Elemente des einen Systems jeweils ein Element des anderen Systems kreuzen und mit diesem gelenkig verbunden sind.

Ein Bauwerk dieser Art ist in der DE-OS 20 16 526 beschrieben. Dieses Bauwerk ist selbsttragend und besteht aus Systemen mit unterschiedlich ausgebildeten Elementen, die abwechselnd gabel- und stabförmig ausgebildet sind. Die stabförmigen Elemente der zwei einander zugeordneten Systeme sind an ihren Krcuzungsstellen gelenkig miteinander verbunden. Die Elemente sind nicht überall gelenkig, sondern zum Teil auch starr miteinander verbunden. Aus diesem Grunde kann dieses bekannte Bauwerk nicht zusammengelegt werden.

Es gibt eine Anzahl weiterer Vorschläge für Gebäude od. dgl. aus säulen- oder siabförmigen, als Streben dienenden Elementen. Meist weist ein solches Stabnetzwerk eine Stoffbespannung auf. Es ist bei derartigen Anordnungen erwünscht, daß sie sieh zusammenlegen oder ausdehnen lassen können, so daß sie, wo immer dies gewünscht wird, aufgebaut, ausgedehnt oder, falls erforderlich und/oder erwünscht, weitgehend zur Lagerung oder zum Transport zusammengelegt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbsttragendes Bauwerk der eingangs genannten Art zu schäften, das mit oder ohne Stoffbespannung aufgrund seines Systemaufbaues ohne zusätzliche Sperrelemente aufstellbar und nach Belieben zusammenlegbar ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die länglichen Elemente ausschließlich is geradlinig stabförmig ausgebildet sind, daß ihre Enden jeweils gelenkig an einem inneren und einem äußeren Knotenpunkt angreifen, daß ferner benachbarte äußere Knoten- oder Scheitelpunkte jedes der beiden Stabsysteme durch im wesentlichen miteinander fluchtende, gelenkig gekoppelte Elementenpaare verbunden sind, deren gemeinsame Gelenkstellen die inneren Knotenpunkte bilden, und daß einige der einander kreuzenden Elemente nicht miteinander verbunden sind.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß das Bauwerk ohne Beeinträchtigung seiner Eigenstabilität zusammengelegt werden kann, im aufgestellten Zustand jedoch selbsttragend mit ausreichender Stabilität ist.

Weitcrc Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unieransprüchen angegeben.

JO Nachstehend ist die Erfindung anhand von Zcichnungsbeispielcn näher erläutert und zwar zeigt

Fig. I eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform nach der Erfindung,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Bauwerks der r> F i g. I in zusammengclcgicm Zustand,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung eines Teiles des Bauwerkes nach Fig. I,

Fig.4 eine Draufsicht auf einen Teil des Bauwerks der Fig. 1,

■to Fig. 5 eine Ansicht eines Teile·· eines Elcmcnlcnstrangs,

F i g. 6 eine Ansicht des Elcmentcnstrangs der F i g. 5 in halb zusammengelegtem Zustand.

F i g. 7 eine Ansicht des zusammengefalteten Elcmcn-4-5 tenstrangs nach Fig. 5 und 6.

F i g. 8 bis Il einen Teil des Bauwerks in aufeinanderfolgenden Stellungen zwischen dem voll ausgedehnten und zusammengelegten Zustand.

Fig. 12 eine vergrößerte Wiedergabe eines Knolen- V) punktcs im Querschnitt.

Fig. 13die Draufsicht zu Fig. 12,

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines Elements und eines Gclcnkdrahlcs,

Fig. 15 und 16 eine weitere Ausführungsform eines Bauwerks in gcslrcckicr und in zusammengelegter Form,

Fig. 17 und 18 zwei Ausführungsformen eines Bauwerks mit einer sich über 3b0" erstreckenden Umfangsflächc eines Rotationskörpers und
m> Fig. 19 und 20 die Ausführungsformen der Fig. 17 bzw. 18 in zusammengelegter Form.

in Fig. i besteht das selbsttragende Gebilde IO aus einem Netzwerk 12 stab- oder säulenförmiger Elemente, die mit einer Bespannung 14 aus Stoff od. dgl. b5 geeignetem Werkstoff verschen sein können. In Fig. 1 ist diese Bespannung zur Hälfte weggelassen, um die Netzkonstruktion zu zeigen.

Das Gebilde 10 der F i g. I kann, wie die nachfolgende

Beschreibung noch erläuten, zu einem Bündel 16 zusammengelegt werden, wie es in F i g, 2 durgestellt jst,

Pas erfindungsgemäße Gebilde besteht allgemein aus einem Rotationskörper, der, wie Fig, I zeigt, z, B, halbkugelartig ausgebildet ist, und dessen Pol durch einen Pfeil 18 gekennzeichnet ist. Nimmt man diesen Pol als Bezugspunkt, so sind einige Konstruktionsprinzipien der Erfindung aus F i g, 3 verständlicher»

Bei dieser Ausführungsform schneiden sich zwei Elementengrupnen am Pol, nämlich die Gruppe der Elemente 20, 22, 24, 26 und 28, die einander schneiden und miteinander am äußeren Scheitelpunkt 30 gelenkig verbunden sind, und die Gruppe der Elemente 32,34,36, 38 und 40, die am inneren Scheitelpunkt 42 gelenkig miteinander verbunden sind. Die äußeren und inneren Scheitelpunkte 30, 42 bilden ein Scheitelpunktpaar. Andere Scheitelpunktpaare sind die Paare 44,46; 48,50; 52,54; 56,58; 60,62;64,66; 68,70; 72,74; 76,78 und 80, 82. Nach einem Merkmal der Erfindung liegen die äußeren Scheitelpunkte jeweils auf der Mantelfläche des Rotationskörpers, wobei jeweils die einander zugeordneten inneren und äußeren Scheitelpunkte auf einer Linie fluchten, die senkrecht auf dieser l^antelfläche steht, d. h. das Scheitelpunktpaar 30,42 fluchtet mit dem Pol 18.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Netzwerk so ausgebildet ist, daß die einzelnen Elemente der vorgenannten Gruppen von ihren entsprechenden Scheitelpunkten strahlenförmig ausgehen und gelenkig mit anderen Elementen in anderen jo Scheitelpunkten verbunden sind. So erstreckt sich z. B. das Element 22 vom äußeren Scheitelpunkt 30 zum inneren Scheitelpunkt 58, wo es gelenkig mit den Elementen 82, 84,86 und 88 verbunden ist. In ähnlicher Weise erstreckt sich z. B. das Element 34 vom inneren J5 Scheitelpunkt 42 zum äußeren Scheitelpunkt 56 und ist dort mit den Elementen 90, 92, 94 und 96 gelenkig verbunden. Die äußeren Scheitelpunkte sind regelmäßig über die Mantelfläche des Rotationskörpers verteilt und zwischen jedem Satz äußerer und innerer Schcitclpunk- to te erstreckt sich ein Paar gekreuzter Elemente. So erstreckt sich z. B. das gekreuzte Paar der Elemente 22, 34 vom Schcitclpunktpaar 30,42 zum Scheitelpunktpaar 56, 58 und bildet damit einen benachbarten Satz. Zumindest zum größten Teil sind, wie noch ausgeführt « wird, diese gekreuzten Elcmenlenpaare an ihren Krcuzungsslellen gelenkig miteinander verbunden.

So ist beispielsweise das Elementenpaar 22, 34 scherenartig durch einen Gelcnkstift 98 verbunden.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht w darin, daß jede Gruppe von Elementen, die einem inneren Scheitel zugeordnet ist und sich von diesem strahlenförmig zu benachbarten äußeren Scheitelpunkten erstreckt, in einer gemeinsamen Ebene liegt. So liegt die Gruppe der Elemente 22, 82, 84, 86 und 88, die dem inneren Scheitelpunkt 58 zugeordnet ist, in einer gemeinsamen Ebene und erstreckt sich zu den benachbarten äußeren Scheitelpunkten 30, 44, 52, 56 und 60. Diese grundlegenden Beziehungen wiederholen sich bei den Lagen aller Scheitelpunkte und aller Elemente. In diesem Zusammenhang ist es möglich, daß alle Elemente die gleiche Länge haben, und für mindestens die Mehrzahl der verwendeten Elemente ist dies wünschenswert. Allerdings sind bei der besonderen, in F i g. I dargestellten Ausführungsform die dem Pol 18 b5 am nächsten liegenden Elemente kurzer als die übrigen, was noch im einzelnen erläutert wird.

Wenn, wie in Fig. 1. eine Kombination kurzer und langer Elemente verwendet wird, herrseht die in F ί g, 4 gezeigte Beziehung vor. Wie die Zeichnung zeigt, müssen die imaginären Kreise 100,102,104 usw„die auf den Achsen der Scheitelpunktpaare zentriert sind, einander an den Kreuzungspunkten der Elemente berühren, was wiederum die Länge des jeweiligen Elementes bestimmt So sind in Fig. 1 drei Längen der Elemente vorhanden, wobei die kürzesten Elemente vom Scheitelpunktpaar 30, 42 ausgehen, während Elemente mit einer mittleren Länge, die den Kreisen 102 zugeordnet sind, um den Pol 18 gruppiert sind und die Elemente mit Normallänge, d, h. mit der größten Länge, allen übrigen Kreisen 104 zugeordnet sind.

Folgt man den vorerwähnten Beziehungen, so umfaßt das Netzwerk eine Anzahl scherenartiger Ketten oder Elementenstränge, wobei eine Reihe von gekreuzten Elementenpaaren sich bogenförmig in diesem Netzwerk erstreckt und diese Elementenstränge zumindest im wesentlichen alle Elemente des Netzwerkes umfassen. Beispielsweise sind bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform einige der Elemente 106 und 108 zweier Richtungen gezeigt, die zu ύ2η vorerwähnten bogenförmigen Elementensträngen gt/iören, wobei mehrere Elemente in beiden Richtungen parallel zu diesen im Netzwerk vorhanden sind.

In jedem dieser Elementenstränge liegen Paare von mit ihren Enden verbundenen Stäben im wesentlichen axial fluchtend zueinander, d. h. entlang einer geraden Linie. Die Verbindungspunkte dieser Elementenpaare bilden die inneren Scheitelpunkte, wobei, wie schon erwähnt, die Elemente, die sich an solchen inneren Scheitelpunkten verbinden, im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen und wobei jede Gruppe von Elementen von dem inneren Scheitelpunkt zu äußeren Scheitelpunkten verläuft, die denjenigen äußeren Scheitelpunkt umringen, der dem genannten inneren Scheitelpunkt zugeordnet ist.

Um eine Elemcntenstranganordnung und die Art und Weise, wie sie zur selbsttragenden Eigenschaft beiträgt und doch zusammenlegbar ist, zu erläutern, sei auf die Fig.5 bis 7 verwiesen. Bei diesen Figuren ist das Ne'zwerk der Elemente etwas anders als dasjenige der Fig. I, da alle Leiterstränge durch den Pol des Gebildes gehen. Es ist nur derjenige Teil der Kette oder des Elementenstranges gezeigt, der aus den gekreuzten Elementenpaaren 138, 140; 142, 144; Ϊ4β, 148 und 150, 152 besteht. Die Elemente 140 und 144 bilden zwei Elemente einer Gruppe, die im wesentlichen vom inneren Scheitelpunkt 154 in einer gemeinsamen Ebene ausgehen. Das gleiche gilt für die beiden Elemente 142, 148, die dem inneren Scheitelpunkt 156 zugeordnet sind, sowie die beiden Elemente 146, 142. die dem inneren Scheitelpunkt 158 zugeordnet sind usw. für alle mit dieser Scherenkette verbundenen Scheitelpunkte. Alle g^kreuzien Elementenpaare der Fig.5 bis 7 sind an ihren Kreuzungspunkten gelenkig miteinander verbunden. Damit sie jedoch zusammengelegt werden können, muß jeder Strang zwei Kreuzungspunkte aufweisen, die frei zueinander gleiten können. Die Gleitpunkte sind gleich weit vom Mittelpunkt des Strangs angeordnet. Die Fig.5 bis 7 zeigen auch drei Grundlängen der Elemente und, ähnlich wie in Fig.4, die ihnen zugeordneten Kreise 100', 102' und 104'.

Bei den beschriebenen Gleitpunkten bewirkt eine nach unten gerichtete Zugkraft am mittleren inneren Scheitelpunkt 154, dzfi alle inneren Scheitelpunkte 154, 156 und 158 sich nach unten zurückbewegen, während ihre zugeordneten äußeren Scheitelpunkte 160,162 utid

164 nach außen steigen, wie dies Fig. 6 zeigt. So beginnen die Elementenpaare 140, 144; 142, 148 und 146,152 V-förmig nach unten aus ihrer gestreckten oder fluchtenden Stellung auszuweichen. F i g. 7 zeigt den Elementenstrang in völlig zusammengelegtem Zustand. wobei alle äußeren Scheitelpunkte zum mittleren äußeren Scheitelpunkt 160 und alle inneren Scheitelpunkte entsprechend zum mittleren inneren Scheitelpunkt IS4 zurückgezogen sind.

Die Fig.5 bis 7 zeigen ein weiteres Prinzip der Erfindung, das notwendig ist. um die Zusammenlegbarkcit jedes Paares innerer und äußerer Scheitelpunkte zu ermöglichen. Um dies näher zu erklären, sei auf F i g. b verwiesen, wo Gelenkpunkte, die gekreuzte Elcmentenpaare verbinden, mit den Bezugszeichen 322, 324, 325 und 327 bezeichnet sind.

Um die Zusammenlegbarkcit zu erzielen, muß der Abstand vom äußeren Scheitelpunkt, z. B. 160. zu einem K.reUZUn^Sgelenk^jnk¹. 324 nlin rjpr AhUiinrl vom entsprechenden inneren Scheitelpunkt 154 zum gleichen Kreuzungsgclenkpunkt 324 gleich dem Abstand zwischen dem äußeren Scheitelpunkt 160 und dem Kreuzungsgelenkpunkt 322 plus dem Abstand /wischen diesem Kreuzungsgelenkpunkt 322 und dem inneren Scheitelpunkt 154 sein. Diese Beziehungen müssen für alle gekreuzten Elcmentenpaare gelten, die jedem Paar innerer und äußerer Scheitelpunkte zugeordnet sind.

Dies erklärt beispielsweise, warum das getrennte Elcmentenpaar zwischen den Scheitelpunktpaaren 56, 58 und 72, 74 in F i g. 4 ausgelassen werden muß. wenn das Gebilde zusammengelegt werden soll. In F i g. 4 sind zwei Kreise 102, 104. die sich nicht berühren, sondern überdecken, dargestellt. Es ist somit bei den obigen Abstandbedingungen nicht möglich, diese bei den getrennten Elcmentcnpaaren einzuhalten, die die Scheitelpunktpaare 56, 58 und 72, 74 verbinden, weil dort nicht die gleichen Abstandbeziehungen herrschen können, die für die übrigen dargestellten gekreuzten Elcmentenpaare gelten, d. h. bei denjenigen, die die Scheitelpunktpaare 56, 58 und alle weiteren >\ luiielpunktpaare verbinden, die nicht das Schcitclpunkipaar 72,74 sind.

Damit das Netzwerk zu einem kompakten uuncici zusammengelegt werden kann, wie es F i g. 2 zeigt, ist es nötig, daß jeder Elcmentenstrang zwei Punkte auf seiner Längserstreckung hat. wo die Gelenkverbindungen der gekreuzten Elementenpaare entweder ausgelassen oder entfernt sind. Diese Beziehung, durchführt beim ganzen Netzwerk entlang einer zum Pol 18 der F i g. 1 zentrischen Linie HO. bewirkt eine gesteuerte und mehrstufige Ausdehnung oder Zusammenlegung des dargestellten Netzwerkes, wobei für alle gekreuzten Elemcntenpaare mit Ausnahme derjenigen an den Kreuzungspunkten 112 und 114. Gelenkverbindungen an den Kreuzungsstellen vorgesehen sind.

Drückt man den inneren Scheitelpunkt 42 am mittleren Scheitelpunktpaar 30, 42 nach unten, so werden die benachbarten Elemente zunächst so ausweichen, wie dies in Fig.8 mit gestrichelten Linien angegeben ist. so daß sich die wirksamen Längen dieser Elemente verkürzen und die oben beschriebene coplanare Beziehung zwischen den Elementen der verschiedenen Gruppen zusammenzufallen beginnt, denn gerade diese coplanaren Gruppen tragen besonders dazu bei. das ganze Netzwerk selbsttragend zu machen.

Wenn dieser Vorgang einmal beginnt, begünstigt durch das relative zulässige Gleiten der Gelenkpunkte 112 und 114 (Fig.9), fällt das genannte Zentrum innerhalb der Punkte 112 und 114 nach unten auf die tragende Fläche,die Fig. 10zeigt.
Das Auslassen der gestrichelten Linicnelemente der

ί F i g. 8 erlaubt dem Gebilde, sich in Richtung der in Fig. 10 eingezeichneten Pfeile zu bewegen, wenn das Gebilde zusammenfällt.

Dann schließen sich alle gekreuzten Elementenpaarc scherenartig, indem sie rund um die Basis des Gebildes

ίο radial nach innen gedrückt werden, um sich so zum Mittelpunkt zurückzuziehen, wie dies Fig. Il zeigt, wobei das ganze Gebilde diese Veränderung durchmacht und schließlich das in F i g. 2 gezeigte Bündel 16 bildet.

ι« Ein bevorzugtes Knotcnpunktgelenk für die Scheitelpunkte zeigt die Fig. 12 bis 14. Danach hat jedes Element einen doppellen fächerartigen oder X-förmigen Schlitz 130, durch den ein Drahtring I 32 geführt ist. der den Stabelemcnten eine universale Bewegunjrsmög-

>o lichkeit gibt. Bei der Benutzungsform nach Fig. I können wenigstens drei Elemente und. wie dargestellt, bis sechs Elemente an einem .Scheitelpunkt angreifen. Die in den Fig. 12 bis 14 gezeigte mittlere Verbindungsstelle ist. da es sich um einen äußeren Scheitelpunkt

ii handelt, mit einer Nabe einer Flanschbüchse 133 ausgefüllt, in deren Bohrung der Zapfen eines Knopfes mit pii/artigcm Hut 136 eingesteckt ist. Das freie Ende des Zapfens weist eine Querbohrung zur Aufnahme eines Sicherungsstiftes 138 od. dgl. auf. tier den Zapfen

in an Ort und Stelle festhält.

Über der llanschbüchse 133 ist ein Mansch 180 angeordnet, der. wie Fig. 12 /ei»M. zusammen mit dem Hut 136 des Knopfes die Bespannung 14 sandvs ichartig einschließt und sie zugleich an den jeweils äußeren

r. .Scheitelpunkten verankert. Bei den inneren Scheitelpunkten ist nur die llanschbüchse 133 vorgesehen. Die Flanschbüchse 133 besitzt eine Vielzahl von radial vorstehenden Armen 182. die dazu dienen, den Drahtring 132 zu stabilisieren und alle stabartigen

4h Elemente 166, 168, 170. 172, 174, 176 zueinander in richtiger Stellung zu halten. Die Innenseite jedes dieser Arme 182 ist. wie Fig. 12 zeigt, gekerbt, um den

Ol illHl IMj: Ϊ52 ^UI/.UIICIIIMUII. -.1(111111 -.II-J-IVI IM Ul\_ 1X1117111

einschnappen und die Anordnung stabilisieren kann.

r> Wie in Fig. 14 durch Pfeile angegeben ist. kann jedes Stabelement 176 eine Universalbewegung bezüglich der anderen Elemente ausführen, was durch die doppelfächerartige bzw. X-förmige Öffnung 130 und den durch diese gesteckten Drahtring 132 ermöglicht wird.

in Die Fig. 15 und Ib zeigen eine andere Ausfiihrungsforni der Erfindung, bei der deren äußere Scheite¹- oder Knotenpunkte auf der Oberfläche eines Rotationskörpers liegen. Diese Oberfläche ist mit Ausnahme ihrer Endteile halbzylindrisch zwischen den beiden Knotenpunkten 262 und 264 ausgebildet. Diese Knotenpunkte bilden zugleich die Pole dieses Gebildes. Gemäß F i g. 15 gehen die Elementensystcme der scherenartigen Elemente unmittelbar durch die Pole an den Knotenpunkten 262 und 264. Das in Fig. 16 allgemein mit 266

to bezeichnete Gebilde ist die völlig zusammengelegte Konstruktion der Fig. 15.

Die Fig. 17 und 18 zeigen, daß die Oberflächen der Rotationskörper auch zu einem vollen Umkreis von 360° vervollständigt sein können. So hat das kugelförmi-

b5 ge Gebilde in Fig. 17 die beiden Pole 268 und 270. die zueinander nach innen fallen können, um dann ein zusammengelegtes Gebilde 272 zu bilden, das in F i g. 19 dargestellt ist.

Fig. 18 zeigt clic vervollständigte Oberfläche eines Rotationskörpers ähnlich F'ig. 15. der vier ['öle 274, 276, 278 und 280 aufweist. Beim Zusammenlegen dieses Gebildes ergibt sich eine Anordnung 282, wie sie Fig. 20zeigt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Selbsttragendes Bauwerk aus einem Netzwerk von in zwei Systemen angeordneten länglichen Elementen, die an abwechselnd über die Oberfläche des Bauwerks verteilten inneren und äußeren Knotenpunkten angreifen, wobei Elemente des einen Systems jeweils ein Element des anderen Systems kreuzen und mit diesem gelenkig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Elemente (z. B. 20, 22, 24, 26, 28; 90, 92, 94, 96, 34) ausschließlich geradlinig stabförmig ausgebildet sind, daß ihre Enden jeweils gelenkig an einem inneren und einem äußeren Knotenpunkt (z. B. 42,46,54,58,66,78,82; 30,44,48,52,56,64,76, 80) angreifen, daß ferner benachbarte äußere Knoten- oder Scheitelpunkte (z. B. 44,64) jedes der beiden Stabsysteme durch im wesentlichen miteinander fluchtende, gelenkig gekoppelte Elementenpaare (z. B. 84, 88) verbunden sind, deren gemeinsame Gelenkwellen (z. B. 58) die inneren Knotenpunkte bilden, und daß einige der einander kreuzenden Elemente nicht miteinander verbunden sind.

2. Bauwerk nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein äußerer Knotenpunkt (z. B. 30) des einen Systems und ein innerer Knotenpunkt (z. B. 42) des anderen Systems auf einer Senkrechten zur Oberfläche des Bauwerks liegen.

3. Bauwerk nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle äußeren Knotenpunkte auf der Oberfläche eines Rotationskörpers liegen.

4. Bauwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Rotationskörpers sphärische Gestalt hat.

5. Bauwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Rotationskörpers zylindrisch ist und mindestens eines ihrer Enden sphärisch ausgebildet ist.

6. Bauwerk nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Knotenpunkten eine flexible Bespannung (14) befestigt ist.