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Bogen-, Decken- und Gewölbesteine, insbesondere für Lehrzwecke und
Modellbauten. Es sind Keilsteine für Bogen, Decken, Gewölbe u. dgl. bekannt, bei
«-elchen in oder an den konischen Anschlußflächen besondere Sitzflächen angebracht
sind, die zwei benachbarte Teilsteine miteinander verbinden. Der Verwendung dieser
Steine insbesondere für Lehrzwecke und Modellbauten steht der Nachteil -entgegen,
daß .die Form und Lage dieser besonderen Sitzflächen weder dem seitlichen Herauskippen
beim gerüstlosen Aufbau der
lieilstein@ noch dem Seitenschub iräe:Aein,@
wirksame Breite oder einen Widerstand entgegensetzen.
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Diesen Nachteil zti beseitigen ist Zweck vorliegender Erfindung.
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Dieselbe besteht im wesentlichen darin, daß bei Steinen, die insbesondere
für Lehrzwecke und Modellbauten bei Bogen, Decken, Gewölben u. dgl. zti verwenden
sind, und bei welchen in oder an den konischen Anschlußflächen der Keilsteine besondere
Sitzflächen angebracht sind, die zwei benachbarte Keilsteine miteinander verbinden,
diese Sitzflächen durch ihre Form und Lage sowohl dem Seitenschub als auch dem seitlichen
Herauskippen beim gerüstlosen Aufbau der Keilsfeine als Widerstandsfläche entgegentreten
und damit die Trennung durch beide Ursachen verhindern. Die Sitzflächen werden hierbei
unter dein Einfluß des Seitenschubes aufeinandergepreßt in dein Maße, als die konischen
Anschlußflächen der Keilsteine bestrebt sind, beim gerüstlosen Bauen und bei seitlichem
Herauskippen sich voneinander zu entfernen, so daß diese Sitzflächen die Trennung
der Steine verhindern.
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Hierbei ist die Anordntuig so getroffen, daß schräge und wagerechte
Sitzflächen von dein dem Widerlager zugekehrten Keilstein in den nach dem Bogenscheitel
zu anliegenden Stein einspringen. Die schrägen und wagerechten Sitzflächen können
dabei entweder die ganze Breite der Vertikalprojektion der konischen Anschlußflächen
zwischen zwei benachbarten Keilsteinen einnehmen, oder sie können die zwei jeweils
zusammenstoßenden konischen Anschlußflächen zweier benachbarter Steine durchbrechen.
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Die Zeichnung bringt in den Abb. i bis 16 verschiedene Ausführungsformen
als Beispiele zu dem Gesagten.
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Es zeigen die Abb. i bis 9 Gewölhehälften und einzelne Steine mit
verschiedener Anordnung schräger und horizontaler Sitzflächen. Die Abb. io bis 16
bringen Fälle zur Veranschaulichung der mehrfachen Verwendbarkeit einzelner Steine.
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Abb. i -zeigt die Vorderansicht einer Bogenhälfte, bestehend aus dem
Widerlagerstein a. den Keilsteinen b, d,. f und dem Schlußstein g.
Die schräg verlaufende Sitzfläche s liegt inmitten der konischen Anschlußfläche.
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Der Keilstein d aus Abb. i ist in Abb. 2 ini ()tierschnitt und in
Abb.3 perspektivisch dargestellt. Die Buchstaben o, in, t, zt, p umgrenzen
hier die in Abb. i dargestellte Stirnfläche. Der Stein greift mit seiner Nut über
die Nase des unter ihm liegenden Keilsteines b, wobei die an der Nut liegende obere
schräge Ebene lt, k die Sitzfläche .r bildet. Diese Sitzfläche verhindert das Abgleiten
oder Durchsacken des Steins in der Pfeilrichtung _r seiner Auflagefläche o, p.
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Zwischen der Sitzfläche s und dem übergelegten Mauerquader q entsteht
der trapezförmige Querschnitt h, k, 1, --. Darin ruht die Sitzfläche lt bis
k auf der entsprechenden Fläche des darunter befindlichen Keilsteines b: auf der
Fläche 1, in lastet der Mauerquader q.
Ein seitliches . Fortschieben
des Steines tritt nicht ein, weil die auf den Stein wirkenden Kräfte un il deren
Resultante in anderer Richtung verlaufen.
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Auch ein seitliches Herauskippen ist nicht möglich, weil der größte
Drehradius p, in, auf die Kippkante p bezogen, bedeutend größer ist als die vorhandene
Durchgangsdistanz k, 1 oder p, t. Es müßte zuvor der übergelegte 1Iauerquader
q hochgehoben werden, welchem durch weiteres C vermauern abzuhelfen ist.
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Auf diese Art wird die unverrückbar feste Einspannung des Keilsteines
in den Steinverband bewirkt und dessen seitliches Herausfallen in der Pfeilrichtung
y während des Bauens ohne Leergerüst verhindert.
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Die Sitzfläche h, bis k, nimmt den folgenden Keilstein f auf, für
den das soeben Gesagte wieder zutrifft. In dieser Weise wir unter gleichzeitiger
Übermauerung durch die Quadern q bis q. usf. ein Bogenstein nach dein andern versetzt.
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Die Verbindung der Gewölbesteine kann auch derart erfolgen, daß der
Keilstein d mit einer Nase in eine Nut des Keilsteines b eingreift. Die Form der
Sitzflächen und von Nase und Nut kann in allen Fällen eine beliebige sein.
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Kommt eine überinauerung des Bogens nicht vor, dann kann diese provisorisch
vorgenommen und nach dem Einsetzen des Schlußsteines wieder entfernt werden. Die
"Zeitersparnis gegenüber dein Ein- und Ausbauen des Leergerüstes bleibt immer noch
erheblich groß. Statt der vorläufigen 'CUberniauerung kann auch ein geeignetes Metallgewicht
übergelegt werden.
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In dein Bogenstück der Abb.:I mit den Keilsteinen a, h, d,
f, g ist die Sitzfläche s seitlich an die konische Anschlußfläche der Keilsteine
angesetzt und sichtbar bis in die Stirnseite durchgezogen.
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Die Abb. j zeigt den Keilstein der Abb. q im (hierschnitt und die
Abb.6 den gleichen Stein ini Schaubild. Der trapezförmige Querschnitt finit der
Sitzfläche s liegt zwischen den Buchstaben h, k, 1, ni. Die statischen Verhältnisse
sind die gleichen wie die- zu @bh. und 3 erläuterten.
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In dem Bogenstück <leg Abb. 7 mit den Keilsteinen a, b, d, f,
g ist die Sitzfläche s in Gestalt einer Durchbrechung der konisehen
Anschlußfläche
der Keilsteine angebracht.
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Die Abb. 8 zeigt den Keilstein d der Abb. 7 im Querschnitt, die Abb.
9 im Schaubild. Die Durchbrechung der Anschlußflächen o, p und za, t zeigt,
daß in jeder derselben sowohl ?Nase wie Nut sitzen. An den statischen Verhältnissen
ändert dies nichts. Diese würden genau mit den beiden Fällen der Abb. a und 5 übereinstimmen,
sofern die Sitzfläche auch hier schräg statt horizontal verlaufen würde.
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Der Keilstein d wird sonach nicht mehr durch einen trapezförmigen,
sondern durch einen rechteckigen Querschnitt la, h,1, in eingespannt. Dafür hat
hier die Sitzfläche s eine erhebliche Verbreiterung erfahren, und das konsolartige
Untergreifen eines Steines unter den anderen ist damit wirkungsvoller.
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Die Einspannung erfolgt zwischen der Sitzfläche 1a, k, welche auf
der entsprechenden Fläche des darunterliegenden Keilsteines b aufruht und der Fläche
1, in oder t, in, auf welcher der übergelegte Mauerquader q lastet.
Auch hier genügt bei der frei auskragenden Ausführung des Bogens ohne Leergerüst
das Überlegen eines Mauerquaders über den zu versetzendenStein, um ihn in seinerLage
festzuhalten. Ein Herauskippen in der Pfeilrichtung y ist unmöglich, weil
in lz oder p die Kippkante liegt und ,der größte Drehradius k-in oder p-in erheblich
größer ist als die vorhandene Durchgangsdistanz k-l.
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Wird bei den unter Abb. i, d. und 7 abgebildeten Gewölbeteilen die
Bogenfläche durch eine ebene Fläche ersetzt, der Bogenradius des Gewölbes also gleich
Null gemacht, so kann man mittels der dargestellten Keilsteinverbindungen auch scheitelrechte
Bogen, Decken, Balken u. dgl. herstellen.
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Den drei Ausführungsbeispielen. der Abb. i bis 9 ist gemeinsam;, daß
der Seitenschub fast gänzlich vermindert und bei kleinen Spannweiten völlig ausgeschaltet
-ist. Dies ist für die Statik des Modellbastes sehr von Belang, insbesondere bei
westgespannten Bogen, Gewölben u. dgl., da die. Steine ohne Bindemittel versetzt
werden und infolgedessen der Baukörper nicht als homogene Masse, sondern als eine
Suminierung von Einzelkörpern wirkt, die nur durch die Schwere in ihrer Lage verharren.
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Der normale Keilstein der Baukonstruktion wird in .seiner Lage festgehalten
durch die konische Verengerung seiner Breite nach der Gewölbeoberfläche zu. Bei
großen Spannweiten ist diese Verengerung sehr gering. Wird ein solcher Bogen im
Modellbau ausgeführt, dann geraten namentlich die im Scheitel liegenden Keilsteine
z. B. beim Entfernen des Leergerüstes oder bei kleinen Ungenauigkeiten im Aufbau
oder bei geringer Erschütterung in Bewegung. Der einzelne Keilstein drückt unter
dem Einfluß seiner Schwere als lebendige Kraft in der konischen Führung nach unten.
Diese Kraft teilt sich in zwei Komponenten. Die eine Komponente bewirkt das Durchsacken
und ist im Vorausgegangenen behandelt worden.
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Die andere Komponente äußert sich als Seitenschub auf das Gewölbewiderlager,
welches durch starke Belastung des Bogenscheitels und infolge Fehlens des Bindemittels
mit Einsturzgefahr hinausgedrückt werden kann.
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Anders verhalten sich die Keilsteine der Abb. i bis 9@, welche den
anders gearteten Verhältnissen des Lehr- oder Modellbaues auch hierin Rechnung tragen.
Abb. i und z sollen als Beispiel angezogen werden.
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Untersucht man nach Abb. i den ganzen Bogen auf sein Verhalten gegen
die Wirkung des Seitenschubes, so ergibt sich, daß zunächst der Schlußstein g, von
- welchem der Schub nach den beiden Widerlagern hier ausgeht, vermöge seiner Schwere
und vermittels der beiden schrägen Sitzflächen s, in welche er hineingekeilt ist,
die benachbarten Keilsteine f zu sich heranzieht. In der gleichen Weise zieht der
Keilstein f vermittels der schrägen Sitzfläche .den Keilstein d zu sich heran usf.
bis zu den Widerlagern, so daß vermittels der schrägen Sitzflächen eine dem Seitenschub
entgegenwirkende Verspannung durch den ganzen Bogen geht. Man vergleiche auch die
Abb. to und 13.
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Eine Untersuchung in anderer Richtung ergibt ebenfalls die Beseitigung
des. Gewölbeschubes. Es ist gezeigt worden, .daß das Gewölbe von beiden Widerlagern
her frei auskragend gebaut werden kann. Die beiden Gewölbe oder Bogenhälften wirken,
da vermöge der Sitzfläche s stets ein Stein unter den andern greift, statisch wie
sich selbst tragende, aus dem, Mauerwerk ausladende Konsolen. Der dann noch eiüzusetzende
Schlußstein stellt lediglich die Verbindung zwischen den-Konsolenden her. Eine Schub-#virkung
kann er nicht ausüben.
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Bauarten, wie die hier dargestellten, welche vermittels schräger oder
horizontaler Sitzflächen schubfreie Bogen und Gewölbe ergeben, sind in der Wirklichkeit
nicht anwendbar. Die Materialbeanspruchung gegenüber dem IVIodellbau ist dort derart
groß, daß die sichernden Nasenvorsprünge im Gefahrmoment abgedrückt werden würden.
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Die Materialbeanspruchung im Modellbau dagegen beträgt nur etwa 1/g
bis 1/4o derjenigen der Wirklichkeit, und die ,Sicherung der Bogen, Gewölbe, Decken
u. dgl. durch die Sitzflächen hat hier den Zweck, das Modellbauen infolge Fehlens
des Bindemittels statisch
sicher zu gestalten und durch den Wegfall
der Leergerüste große Komplizierung, Zeitaufu-and und Verteuerung zu vermeiden.
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Die Abb. io zeigt drei Bogen, von denen z«vei in gleicher Ebene und
zwei davon in labenen liegen, die unter einem Winkel von go' zueinander stehen.
Im ersteren Falle haben die beiden Bogen den Doppelwiderlagerstein c gemeinsam,
welcher in Abb. i i einzeln dargestellt ist und an jeder seiner konischen Anschlußflächen
eine Nase mit der schrägen Sitzfläche s trägt.
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Im letzteren Falle entsteht der in Abl.@. 12 dargestellte Widerlagerstein
mit zwei rechtwinkelig zueinander stehenden Nasen oder Sitzflächen s.
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Erhöhte Eignung und Bedeutung gewinnen solche Steine, welche für mehrere
Zwecke verwendbar sind.
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So -neigt die Abb. 13 drei ineinandergezeichnete Bogen, von
denen die kleinste und ,lie mittlere Spannweite die Keilsteine a, b, (t gemeinsam
haben. Der mittleren und großen Spannweite sind gemeinsam die Keilsteine u. b, d,
f. Eine vierte größere Spannweite hätte mit der dritten Spannweite gemeinsam die
Keilsteine a, h, d, f, i. Durch die allen Bogen gemeinsame Kurve des
Widerlagers sind zwei Drittel der Steine eines Bogens für den Bogen der nächst größeren
Spannweite zu gebrauchen tisf. Auf diese Art ist es ermöglicht, mit einem Minimum
von Einzelformen :in Keilsteinen ein 1Iaimum von verschieden weit gespannten Bogen
und Gewölben auszuführen.
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In Abb. i- ist eine Gruppe vnli Bogcn kleiner Spannweite nach der
Bauart der Abb. q. bis 6 dargestellt, «-elche aus den Formen des Widerlagersteines
a, des Mittellagers c und des Schlußsteines - besteht. Der Umriß cier Stirnseite
oder der senkrechte Querschnitt dieser Steine ist geeignet. den Grundriß profilierter
Pfeiler und Gewände abzugeben.
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Die schräg schraffierten Querschnitte der Abb. 15 und 16 sind
solche Pfeiler- und (kwändegrundrisse, wobei das Mittellager c als Pfeiler und das
Seitenlager et als Gewände verwandt worden ist. In Abb. 15 bildet die
ko-
nische Anschlußfläche eine schräggestellte Leibung, die Sitzfläche f wirkt
als licht- und schattengebendes Profil. In Abb. 16 wird di° Leibung der Pfeiler
und Gewände von dein auf den einzelnen Stein treffenden Segment der Gewölbefläche
gebildet.
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Es können aber auch alle entsprechenden anderen Verbindungskonstruktionen
zwischen ,len Keilsteinen oder die daraus sich ergebenden Querschnitte zu Pfeilern
und Gewänden Verwandt werden, wobei namentlich die Nuten und Nasen als dekorative
Belebung der Leibeng oder der Profile wirken können.