DE4402708A1 - Element zum Aufbau von Knotenstücken für Flächen- und Raumtragwerke - Google Patents

Description

Sowohl bei der Ausgestaltung und beim Ausbau von Innenräumen als auch beim Aufbau von lediglich vorübergehend ste­ henden Aufbauten, wie Messeständen, Werbetafeln oder der­ gleichen, können Flächen- oder Raumtragwerke zur Anwendung kommen. Derartige Tragwerke bestehen aus einer Vielzahl von Tragwerkstäben, die flächig oder räumlich meist regel­ mäßig angeordnet sind. Als Tragwerkstäbe ist sowohl Rohr- als auch Profilmaterial gebräuchlich. Die Tragwerkstäbe sind über sogenannte Knoten oder Verbindungselemente je­ weils endseitig miteinander verbunden. Zur Verbindung mit den Tragwerkstäben weisen die Knoten gesonderte Anschlüsse auf. Die Gestaltung der Anschlüsse bestimmt dabei in mehr oder weniger engen Grenzen die Anzahl und Richtung der an den Knoten anschließbaren Tragwerkstäbe.

Beispielsweise ist aus der DE 39 26 979 A1 ein als Ver­ bindungselement für räumliche Gestaltungen bezeichneter Knoten bekannt, der einen quaderförmigen Grundkörper mit T-Nuten zur Aufnahme von weiteren Verbindungselementen aufweist. Der quaderförmige Grundkörper weist eine quadra­ tische Boden- und eine quadratische Deckfläche sowie rechteckförmige Seitenflächen auf. In der Boden- und der Deckfläche sind entlang der Diagonalen sich kreuzende T-Nuten vorgesehen. An den Seitenflächen sind etwa mittig parallel zu den Kanten verlaufende T-Nuten angeordnet.

Mit diesem Knoten können über in die T-Nuten einzuhängende Verbindungsstücke mehrere Träger miteinander verbunden werden, die jedoch allesamt in einem rechtwinkligen Grund­ raster liegen müssen.

Darüberhinaus ist in der obengenannten Offenlegungsschrift ein prismatischer Knoten offenbart, dessen Grund- und Deckfläche jeweils ein symmetrisches Sechseck mit zwei einander gegenüberliegenden rechten Winkeln ist.

Auch hier müssen die anzuschließenden Träger in einem von der Ausrichtung der Seitenflächen vorgegebenen Grundraster liegen. Ein Abweichen von diesem Grundraster ist nur durch einen gesonderten Zuschnitt der Träger bzw. die Verwendung spezieller zwischen dem Knoten und dem Träger anzuordnen­ den Verbindungselemente möglich.

Aus der DE 39 26 679 A1 ist eine Knotenpunktverbindung mit einem etwa kugelförmigen Knotenkörper bekannt, der aus insgesamt vier kugelsegmentförmigen Scheiben besteht. Zen­ tral in dem Knotenkörper ist eine Mutter vorgesehen, in die von beiden Seiten her die Scheiben zusammenhaltende Verbindungsschrauben eingeschraubt sind. Die kugelsegment­ förmigen Scheiben begrenzen jeweils paarweise eine hinter­ schnittene Nut, deren Öffnungsrichtung im wesentlichen radial bezogen auf den kugelförmigen Knotenkörper gerich­ tet ist. In diese Nuten sind Kupplungsköpfe eingesetzt, die an an den zu verbindenden Tragwerkstäben vorgesehenen Kupplungskörpern ausgebildet sind.

Die Abgangsrichtungen der Tragwerkstäbe sind folgenderma­ ßen festgelegt: Sie stimmen mit der Richtung der Verbin­ dungsschraube überein, sie liegen in einer Ebene, deren Flächennormale parallel zu der Verbindungsschraube liegt oder sie liegen auf der Mantellinie eines sich mit 90° öffnenden Kegels, dessen Symmetrielinie zu der Verbin­ dungsschraube koaxial liegt. Sowohl in der Ebene als auch auf den Mantelflächen ist die Richtung der abgehenden Stä­ be nicht vordefiniert.

Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Element zu schaffen, das einfach und kostengünstig herzu­ stellen ist und mit dem sich Knoten mit einer variablen Anzahl von Anschlüssen aufbauen lassen, die sich auf be­ stimmte, in Flächen- und Raumtragwerken benötigte Winkel einstellen lassen.

Diese Aufgabe wird durch ein Element zum Aufbau von Kno­ tenstücken von Flächen und Raumtragwerken mit den Merkma­ len des Patentanspruchs 1 gelöst.

Jedes Element weist zwei Öffnungen auf, deren Bohrungsach­ sen einen Winkel miteinander einschließen, der gleich 360° geteilt durch eine ganze Zahl ist. Außerdem weist das Ele­ ment bei der einen Bohrung eine Anlagefläche an seiner Innenseite und bei der anderen Bohrung eine Anlagefläche an seiner Außenseite auf. Aus diesen Elementen läßt sich ein in sich geschlossener Ring zusammenstellen, indem je­ des Element an zwei benachbarte Elemente angeschlossen wird. Dazu wird ein Element mit seiner außenliegenden An­ lagefläche an die innenliegende Anlagefläche eines ersten benachbarten weiteren Elementes angelegt, wobei die Boh­ rungen zur Übereinstimmung gebracht werden. Die bei der anderen Öffnung angeordnete, innen liegende Anlagefläche wird mit der außenliegenden Anlagefläche eines weiteren, zweiten benachbarten Elements in Anlage gebracht. Dies ist möglich, weil die Erstreckung der an der Innenseite lie­ gende Anlagefläche in Richtung auf die Schnittlinie zu wenigstens genau so groß ist wie der Abstand der stirnsei­ tigen Berandung der an der Außenseite liegenden Anlageflä­ che zu deren Bohrungsachse. Das Anlegen wird fortgesetzt, bis ein in sich geschlossener Ring entstanden ist. Weil die von den Bohrungsachsen jeweils eingeschlossenen Winkel bei identischen Elementen gleich groß sind, ergibt sich ein regelmäßiges ebenes Vieleck, wenn die Anzahl der Ele­ mente mit der Zahl übereinstimmt, durch die der 360°-Voll­ kreis geteilt worden ist. Dabei stimmen die Bohrungsachsen der Öffnungen, die in aneinander anliegenden Anlageflächen vorgesehen sind, miteinander überein. Diese Bohrungsachsen definieren zugleich die Längsachsen der an den Knoten an­ zuschließenden Tragwerkstäbe, wenn die Öffnungen von einem Befestigungselement, beispielsweise einer Maschinenschrau­ be durchgriffen sind, die in eine entsprechende, in dem Tragwerkstab vorgesehene Gewindebohrung einzuschrauben ist. Das von den Elementen gebildete Vieleck ist durch die sich bei Schnittlinien schneidenden Ebenen definiert. Das Vieleck ist regelmäßig, wenn der Winkel, unter dem sich die Ebenen schneiden, gleich 180° minus dem von dem Bohrungsachsen eingeschlossenen Winkel ist. Die anzu­ schließenden Tragwerkstäbe stehen radial von dem Ring weg und liegen in einer gemeinsamen Ebene.

Wird der entstandene Ring an einer Stelle geöffnet und ein Element entfernt, kann er auch mit der verminderten Ele­ mentezahl geschlossen werden. Dazu werden die Elemente, die bei ihren aufeinanderliegenden Öffnungen mit einem Befestigungselement zusammengehalten sind, gegeneinander um die jeweilige Bohrungsachse verdreht. Die Verdrehung erfolgt dabei derart, daß die Enden des offenen Rings zu­ sammenfinden und daß sich die Anlageflächen der freien Enden der an der Unterbrechungsstelle stehenden Elemente aufeinanderlegen. Nun kann der aus den Elementen gebildete Knoten wieder geschlossen werden, wobei die die Abgangs­ richtung der Tragwerkstäbe definierenden Bohrungsachsen gegen die Ebene, in der sie ursprünglich lagen, geneigt sind. Ist die Anzahl der an den Knoten angeschlossenen Tragwerkstäbe größer als drei, können die Bohrungsachsen und somit die Stäbe in gewissen Grenzen gegeneinander ver­ schwenkt werden, wobei sich lediglich die Elemente auf ihren Anlageflächen gegeneinander verdrehen. Ausgehend von der vollen Anzahl der für das Knotenstück verwendeten Ele­ mente kann die Anzahl sukzessive bis auf drei verringert werden, wobei die Bohrungsachsen und somit die Stäbe immer weiter aus der ursprünglichen Ebene herausgehoben werden. Andererseits kann die Anzahl der in dem Ring zusammenge­ faßten Elemente auch über die obengenannte ganze Zahl hin­ aus vergrößert werden, wobei sich eine gewisse Verwerfung oder Verwölbung des Rings ausbildet. Auch dieser Ring läßt sich unter Verdrehung der Elemente gegeneinander deformie­ ren und somit unterschiedlichen gewünschten Geometrien anpassen.

Wenn bei einem Element der Abstand der Bohrungsachse der einen Öffnung von der Schnittlinie mit dem Abstand der Bohrungsachse der anderen Öffnung von der Schnittlinie übereinstimmt, schneiden sich alle Bohrungsachsen des ge­ samten aus den Elementen gebildeten Ringes in einem ein­ zigen Punkt. Damit definiert jedes aus den Elementen auf­ gebaute Knotenstück einen Knotenpunkt, in dem sich die Bohrungsachsen und somit auch die Längsachsen der Stäbe schneiden. Das erleichtert den Aufbau von regelmäßigen, flächigen oder räumlichen Tragwerken.

Die Bohrungsachsen der mit den Elementen aufzubauenden Knotenstücke liegen in jedem Fall auf der Mantelfläche eines Hyperboloids, eines Kegels oder in einer ebenen Flä­ che. Wenn für den längeren Schenkels die Bedingung:

und für den küzeren Schenkels die Gleichung:

erfüllt ist, liegen die Bohrungsachsen bei einem ebenen Knoten in einer Ebene und bei einem entsprechenden räumli­ chen Knoten auf der Mantelfläche eines Kegels, wobei der Kegel umso schlanker ist, je weniger Elemente in dem Kno­ tenstück verwendet sind.

Die Ungleichung:

liefert dabei das Kriterium für die maximale Dicke eines Elements.

Wenn die von sich schneidenden Ebenen definierte Schnitt­ linie auf der von den Bohrungsachsen definierten Ebene senkrecht steht, ergeben sich überschaubare geometrische Verhältnisse. Jedoch ist diese Bedingung nicht zwingend, weil sich auch mit davon abweichenden Elementen Knoten­ stücke aufbauen lassen.

Wenn die Anlageflächen Planflächen sind, können benachbar­ te Elemente in frei wählbaren Drehstellungen bezogen auf die Bohrungsachse aufeinandergelegt und arretiert werden. Es ist auch möglich, die Anlageflächen zu profilieren, beispielsweise durch radiale Rillen, Erhebungen oder Ver­ tiefungen, um den Zusammenbau lediglich in vorbestimmten Ausrichtungen zueinander zu gestatten. In beiden Fällen ist es vorteilhaft, wenn die Anlageflächen Ringflächen sind, denn diese schränken die Ausrichtung der Elemente zueinander zunächst nicht ein. Die Anlageflächen sollten dabei in ihrer Form und Größe übereinstimmen, weil sich so eine saubere und ungestörte Anlage ergibt.

Um die anzuschließenden Tragwerkstäbe auszurichten sowie um für Befestigungselemente, die meist Maschinenschrauben sind, eine geeignete Angriffsfläche zu schaffen, kann die Öffnung an der der Anlagefläche gegenüberliegenden Seite von einer Hilfsfläche umgeben sein, die zu der Anlageflä­ che flächenparallel ausgerichtet ist. Weil die Flächennor­ male der von der Anlagefläche definierten Ebene parallel zu der Bohrungsachse ist, ist somit auch die Flächennorma­ le der Hilfsfläche parallel zu der Bohrungsachse. Somit bietet die Hilfsfläche der Stirnfläche eines anzuschlie­ ßenden Tragwerkstabes eine definierte Anlage. Liegt die Stirnfläche im rechten Winkel zu der Längserstreckung des Tragwerkstabes, stimmt die Längsachse des Tragwerkstabes mit der Bohrungsachse überein.

Ein sauberer Anschluß des Tragwerkstabes an dem Element wird erreicht, wenn der Durchmesser der Hilfsfläche im wesentlichen mit dem Durchmesser eines Tragwerkstabes übereinstimmt. Der Tragwerkstab wird von dem Befesti­ gungsmittel gegen das Element gespannt. Das die Öffnung durchgreifende Befestigungsmittel stützt sich dabei an der als Ringfläche ausgebildeten Hilfsfläche an der gegenüber­ liegenden Seite, d. h. an der innenliegenden Seite des Kno­ tens ab.

Einfach und kostengünstig läßt sich das Element fertigen, wenn die Schenkel einstückig miteinander verbunden sind. Das Element kann dann einfach als Stanzteil aus einem nicht zu dünnen Blech ausgestanzt werden, wobei zunächst ein flacher endseitig mit Ösen versehener Steg entsteht. In den Ösen sind die Öffnungen vorgesehen, wobei das fer­ tige Element durch ein Abwinkeln des Steges erhalten wird. Wenn dabei der Biegeradius gering gehalten wird, kann der die Ösen verbindende Steg relativ kurz sein, so daß sich eine gedrungene Bauweise, ein geringer Materialaufwand und eine gute Stabilität ergeben.

Bei ausreichender Festigkeit des verwendeten Materials können die Schenkel schmaler als der Durchmesser der Ösen sein, wodurch sich die Elemente in einem sehr weiten Be­ reich gegeneinander verschwenken lassen, ohne aneinander anzustoßen.

Vorteilhaft ist es, wenn der Durchmesser der Anlagefläche im wesentlichen mit dem Durchmesser der Hilfsfläche über­ einstimmt. Dies hat zur Folge, daß die Anlagefläche und die Hilfsfläche in ihrer Funktion miteinander vertauscht werden können. Für den Fall, daß bei dem Element die Ab­ stände der Bohrungsachsen zu der Schnittlinie gleich sind, schneiden sich die Bohrungsachsen des Knotens stets in einem Punkt. Werden jedoch die Anlageflächen und die Hilfsflächen in ihrer Funktion miteinander vertauscht, d. h. dienen die Hilfsflächen als Anlageflächen, ist diese Bedingung nicht mehr erfüllt. Damit sind die Tragwerkstäbe parallel zu ihrer ursprünglichen Position versetzt. Das hat beispielsweise bei einem sechseckigen Knoten zur Fol­ ge, daß die sich an dem Knoten gegenüberliegenden Stäbe nicht mehr miteinander fluchten, sondern seitlich gegen­ einander versetzt, jedoch parallel zueinander sind.

Aus den Elementen aufgebaute Knotenstücke sind Gegenstand des Anspruchs 23 und der darauf bezogenen Unteransprüche.

Ein derartiges Knotenstück ermöglicht den Aufbau sowohl von flächigen als auch von räumlichen Tragwerken.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Raumtragwerk mit aus Elementen aufgebauten Knotenstücken in einer verkleinerten perspekti­ vischen Darstellung,

Fig. 2 ein Element des Knotenstückes nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung in einem anderen Maßstab,

Fig. 3 ein Flächentragwerk mit einem ebenen, sechs An­ schlüsse aufweisenden Knotenstück in einer aus­ schnittsweisen Darstellung und in einem anderen Maßstab,

Fig. 4 ein aus Elementen für ein sechseckiges Knoten­ stück nach Fig. 2 aufgebautes Knotenstück mit fünf Abgängen.

Fig. 5 die geometrischen Verhältnisse an einem Element für ein sechseckiges Knotenstück in schemati­ sierter Darstellung.

Fig. 6 ein ebenes Tragwerk mit einem fünf Abgänge auf­ weisenden ebenen Knotenstück in einer aus­ schnittsweisen Darstellung,

Fig. 7 ein ebenes Tragwerk mit einem ebenen Knotenstück mit sieben Abgängen in einer ausschnittsweisen Darstellung und

Fig. 8 ein ebenes Tragwerk mit einem ebenen Knotenstück mit acht Abgängen in einer ausschnittsweisen Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Raumtragwerk 1 mit insgesamt zwölf Trag­ werkstäben 2 dargestellt. Die Tragwerkstäbe 2 sind an den Kanten eines regulärer Oktaeders angeordnet. An den Ecken des Oktaeders sind Knotenstücke 3 angeordnet, mit denen die Tragwerkstäbe 2 endseitig verschraubt sind. Die Kno­ tenstücke 3 sind aus mehreren untereinander gleichen Ele­ menten 4 aufgebaut, die die Tragwerkstäbe 2 miteinander verbinden. Die Elemente 4 sind in der Art einer Kette zu einem geschlossenen Ring zusammengefügt.

Ein solches Element 4 ist in Fig. 2 isoliert dargestellt. Es weist einen kürzeren Schenkel 6 und einen mit diesem einstückig verbundenen längeren Schenkel 7 auf. Beide Schenkel 6, 7 haben eine übereinstimmende Breite von unge­ fähr 8 mm und eine Dicke von etwa 3 mm. Sie gehen bei 8 mit einem geringen Biegeradius einstückig ineinander über, wobei sie miteinander einen Winkel von 120° einschließen.

Sowohl an dem kürzeren Schenkel 6 als auch an dem längeren Schenkel 7 sind endseitig jeweils Ösen oder Augen 9, 10 vorgesehen, deren kreisrunde Öffnung 12 einen Durchmesser aufweist, der größer als die Breite der Schenkel ist und deren Bohrungsachse 13 senkrecht zu einer Ebene steht, die von einem die Öffnung 12 umgebenden ringförmigen Anlage­ fläche 14 definiert ist. Die Anlagefläche 14 liegt dabei auf der Seite des Elementes 4, zu der sich der von den Schenkeln 6, 7 eingeschlossene Winkel hin öffnet. Diese Seite wird wird im folgenden Innenseite 15 genannt.

Ebenso weist der längere Schenkel 7 in seiner Öse 10 eine ebenfalls kreisrunde Öffnung 17 mit einer Bohrungsachse 18 auf. Die Öffnung 17 ist von einer ringförmigen Anlageflä­ che 19 umgeben, die jedoch nicht auf der Innenseite 15, sondern auf einer dieser gegenüberliegenden Außenseite 21 des Elementes 4 angeordnet ist. Auch die Bohrungsachse 18 steht senkrecht auf einer von der Anlagefläche 19 defi­ nierten Ebene.

Der Anlageflache 14 liegt auf der Außenseite 21 des Ele­ mentes 4 eine ringförmige Hilfsfläche 23 gleicher Größe gegenüber. Umgekehrt ist eine Hilfsfläche 24 der Anlage­ fläche 19 gegenüberliegend auf der Innenseite 15 des Ele­ mentes 4 vorgesehen.

Die Anlageflächen 14 und 19 stehen in einem Winkel von 120° zueinander.

Ein aus sechs der in Fig. 2 dargestellten Elemente 4 auf­ gebautes ebenes Knotenstück 3 ist in Fig. 3 dargestellt. Eben deswegen, weil bei diesem Knotenstück alle Bohrungs­ achsen 13, 18 in einer Ebene liegen. Die Elemente 4 liegen mit ihren Anlageflächen 14, 19 flächig aneinander an, wo­ bei die entsprechenden Öffnungen 12, 17 jeweils miteinan­ der fluchten. An den Hilfsflächen 23 liegen die Tragwerk­ stäbe 2 mit ihren jeweiligen Stirnflächen plan an.

Zum Zusammenhalten von je zwei aneinander anliegenden Ele­ menten 4 und zum Befestigen des Tragwerkstabs 2 an diesen Elementen 4 ist je eine Maschinenschraube 26 vorgesehen, die die Öffnungen 12, 17 durchgreift und axial in den zugehörigen Tragwerkstab 2 eingeschraubt ist.

Während der in Fig. 3 dargestellte aus sechs Elementen 4 bestehende Knoten 3 ein ebener Knoten ist, bei dem alle abgehenden Tragwerkstäbe 2 in einer gemeinsamen Ebene lie­ gen, wird durch Herausnahme eines Elementes 4 aus dem Kno­ tenstück 3 das in Fig. 4 dargestellte räumliche Knoten­ stück 3′ erhalten. Das Knotenstück 3′ besteht aus insge­ samt fünf Elementen 4, die um die von den Öffnungen 12, 17 definierten Bohrungsachsen 13, 18 soweit gegeneinander verdreht sind, daß auch mit der um eins verringerten An­ zahl von Elementen 4 die Anlageflächen 14, 19 plan anein­ ander anliegen. Die Bohrungsachsen 13, 18 liegen entweder auf einem Kegelmantel oder einem Hyperboloid. Die von dem Knotenstück 31′ abgehenden Tragwerkstäbe 2 liegen folglich in keiner gemeinsamen Ebene zueinander, sondern gehen in einem Winkel ab, der den Aufbau von räumlichen Tragwerken ermöglicht.

Wird ein weiteres Element 3′ entfernt, ergibt sich ein Knotenstück mit vier abgehenden Tragwerkstäben 2, wie es zum Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Oktaeders verwendet worden ist. Wenn schließlich nur noch drei Elemente 4 ver­ wendet werden, wird ein Knotenstück für die Ecke eines Würfels erhalten.

Zur Darstellung der geometrischen Verhältnisse an dem Ele­ ment 4 ist in Fig. 5 ein einzelnes Element 4 dargestellt. Die Dicke d des Elementes 4 ist dabei lediglich zur bes­ seren Veranschaulichung der Geometrie größer als bei dem in Fig. 2 dargestellten Element 4 gewählt worden. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, definieren die Anlageflächen 14, 19 Ebenen 31, 32, die sich bei einer Schnittlinie 33 schnei­ den. Bei einer Fortsetzung des Knotenstückes 3 mit weite­ ren Elementen 4 bilden deren jeweilige Ebenen 31, 32 in der Zeichenebene ein Sechseck 34. Wie die gesondert darge­ stellte Schnittlinie 33 bilden die entsprechenden Schnitt­ linien der Ebenen die Eckpunkte des Sechsecks 34. Das Sechseck 34 ist regelmäßig, so daß alle Seiten gleich lang sind und an jedem Eckpunkt ein gleicher Innenwinkel α ein­ geschlossen ist.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Element 4 sind die Abstän­ de der Bohrungsachsen 13, 18 der Öffnungen 12, 17 zu der Schnittlinie 33 gleich. Darüber hinaus stehen die Bohrungsachsen 13, 18 auf den jeweiligen Ebenen 31, 32 jeweils senkrecht. Dadurch schneiden sich die Bohrungsach­ sen 13, 18 in einem Punkt M, der für alle Elemente 4 iden­ tisch ist. Außerdem geht eine Winkelhalbierende 35 des In­ nenwinkels α durch den Punkt M. Folglich liegen auch die abgehenden Tragwerkstäbe 2 koaxial zu sich in dem Punkt M schneidenden Achsen, was den Aufbau von regelmäßigen raum­ lichen Tragwerken erleichtert.

Für die an der Innenseite 15 gemessene Länge A des länge­ ren Schenkels 7 ergibt sich unter Berücksichtigung seines Abstandes s von dem Schnittpunkt M:

und für die an der Innenseite 15 gemessene Länge B des kürzeren Schenkels 6 ergibt sich:

Daraus ergibt sich die maximale Dicke d des Elementes 4 zu:

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ergeben sich bei Nichtein­ haltung der durch die obigen Formeln bestimmten Längen A, B Elemente 4, die zu Knotenstücken 3 ohne einheitlichen Schnittpunkt M führen. Die sich gegenüberliegenden abge­ henden Tragwerkstäbe 2 liegen auf zueinander parallelen Achsen, die seitlich gegeneinander versetzt sind. Jedoch beträgt auch bei diesen Elementen 4 der von den Ebenen 31, 32 und somit von den Schenkeln 6, 7 eingeschlossene Winkel 120°.

Aus Fig. 6 ist eine Ausführungsform eines Knotenstücks 3 ersichtlich, bei dem fünf Elemente 4′ einen ebenen Knoten mit fünf Abgängen für Tragwerkstäbe 2 ergeben. Alle Trag­ werkstäbe 2 liegen in einer gemeinsamen Ebene. Die Bohrungsachsen 13, 18 der von Maschinenschrauben 26 durch­ griffenen Öffnungen 12, 17 schneiden sich in einem Punkt M. Die Schenkel 6, 7 schließen einen Winkel von 108° ein, so daß sich bei Verwendung gleicher Elemente 4 ein regel­ mäßiges Fünfeck ergibt. Auch dieses Knotenstück 3 kann durch Herausnahme von einem Element 4′ zu einem räumlichen Knoten mit vier abgehenden Tragwerkstäben gemacht werden. Diese liegen entsprechend den Bohrungsachsen 13, 18 dann nicht in einer Ebene, sondern gehen schräg ab. Außerdem kann ein weiteres Element 4′ herausgenommen werden, so daß der Knoten lediglich noch drei schräg abgehende Tragwerk­ stäbe 2 aufweist.

In der Fig. 7 ist ein Knotenstück 3 dargestellt, bei dem Elemente 4′′ mit einem Winkel von 128,57° verwendet worden sind. Sieben solcher Elemente ergeben einen geschlossenen Ring, bei dem die abgehenden Tragwerkstäbe 2 in einer ge­ meinsamen Ebene liegen. Durch Herausnahme von Elementen 4′′ kann auch dieser Knoten zu einem räumlichen Knoten gemacht werden, bei dem die Tragwerkstäbe schräg abgehen.

Das gleiche gilt für das in Fig. 8 dargestellte Knoten­ stück 3, das aus Elementen 4′′′ aufgebaut ist, deren Schenkel 6, 7 jeweils einen Winkel von 135° miteinander einschließen.

Bei Bedarf können Elemente mit unterschiedlichen Winkeln an einem Knoten kombiniert werden. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn von einer regelmäßigen Tragwerkstruk­ tur auf eine andere Tragwerkstruktur übergegangen werden soll. Außerdem können damit ebene Knoten zusammengestellt werden, die ein ungleichseitiges unregelmäßiges Vieleck sind.

Claims (31)

1. Element (4) zum Aufbau von Knotenstücken (3) für Flächen- und Raumtragwerke,
mit einem kürzeren, ersten Schenkel (6) und einem längeren, zweiten Schenkel (7), die starr miteinander ver­ bunden sind,
mit einer ersten Öffnung (12), die durch den kürzeren Schenkel (6) in der Nähe seines freien Endes zur Aufnahme eines ersten Befestigungsmittels (26) geht, mit dem das Element (4) an ein diesem Schenkel (6) benachbartes Ele­ ment (4) anschließbar ist,
mit einer zweiten Öffnung (17), die durch den länge­ ren Schenkel (7) in der Nähe seines freien Endes zur Auf­ nahme eines zweiten Befestigungsmittels (26) geht, mit dem das Element (4) an ein weiteres, diesem Schenkel (7) be­ nachbartes Element (4) anschließbar ist,
wobei die Öffnungen (12, 17) eines Elementes (4) Boh­ rungsachsen (13, 18) definieren, die sich in einem Punkt schneiden und die eine Ebene definieren,
die sich schneidenden Bohrungsachsen (13, 18) einen Winkel einschließen, der 360° geteilt durch eine ganze Zahl beträgt, die größer als zwei ist, und wobei das Element (4) zwei Seiten (15, 21) aufweist, von denen die Seite, die dem Schnittpunkt der Bohrungsachsen (13, 18) benach­ bart ist, eine Innenseite (15) und die von dem Schnitt­ punkt abliegende Seite eine Außenseite (21) definieren,
mit wenigstens einer an dem kürzeren, ersten Schenkel (6) angeordneten ersten Anlagefläche (14), die die erste Öffnung (12) auf der Innenseite (15) des Elements (4) um­ gibt und die in einer ersten Ebene (31) liegt, deren Nor­ male parallel zu der Bohrungsachse (13) der ersten Öffnung (12) ist,
mit wenigstens einer an dem längeren, zweiten Schen­ kel (7) angeordneten zweiten Anlagefläche (19), die die zweite Öffnung (17) auf der Außenseite (21) des Elements (4) umgibt und die in einer zweiten Ebene (32) liegt, de­ ren Normale parallel zu der Bohrungsachse (18) der zweiten Öffnung (17) ist, wobei sich die Ebenen bei einer Schnittlinie (33) schneiden.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die jeweiligen Abstände der Bohrungsachsen (13, 18) der Öffnungen (12, 17) von der Schnittlinie (33) miteinander übereinstimmen.

3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Bohrungsachsen (13, 18) der Öffnungen (12, 17) von der Schnittlinie (33) derart festgelegt sind, daß sich die Bohrungsachsen (13, 18) und die Winkelhalbie­ renden des von den Ebenen eingeschlossenen Winkels in ei­ nem Punkt (M) schneiden.

4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenseite (15) gemessene Länge (A) des längeren Schenkels (7) unter Berücksichtigung seines Ab­ standes (s) von dem Schnittpunkt (M): beträgt.

5. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenseite (15) gemessene Länge (B) des kürzeren Schenkels (6): beträgt.

6. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Dicke (d) des Elementes (4) zu: festgelegt ist.

7. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den sich schneidenden Ebenen definierte Schnittlinie (33) auf der von den Bohrungsachsen (13, 18) definierten Ebene senkrecht steht.

8. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (14, 19) Planflächen sind.

9. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (14, 19) Ringflächen sind.

10. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (14, 19) in ihrer Form und Größe übereinstimmen.

11. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (12, 17) an der der Anlagefläche (14, 19) gegenüberliegenden Seite von einer Hilfsfläche (23, 24) umgeben ist, die zu der Anlagefläche (14, 19) flächenpar­ allel ausgerichtet ist.

12. Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfläche (23, 24) eine als Anlagefläche (14, 19) für einen zu befestigenden Tragwerksstab (2) dienende Ringfläche ist.

13. Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Hilfsfläche (23, 24) im wesentli­ chen mit dem Kopfdurchmesser einer als Befestigungselement verwendeten Maschinenschraube (26) übereinstimmt.

14. Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Hilfsfläche (23, 24) im wesentli­ chen mit dem Durchmesser eines Tragwerkstabes (2) überein­ stimmt.

15. Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfläche (23, 24) eine als Anlagefläche für ein die Öffnung (12, 17) durchgreifendes Befesti­ gungsmittel (26) dienende Ringfläche ist.

16. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (6, 7) einstückig miteinander verbunden sind.

17. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (6, 7) bei einer Biegelinie mit einer Biegung mit geringem Biegeradius ineinander übergehen.

18. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (4) bei den Öffnungen (12, 17) und den Schenkeln (6, 7) eine gleichmäßige Dicke aufweist.

19. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (6, 7) eine Breite aufweist, die geringer ist als der Durchmesser der Öse (9, 10).

20. Element nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Anlagefläche (14, 19) im wesent­ lichen mit dem Durchmesser der Hilfsfläche (23, 24) übereinstimmt.

21. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (4) aus Blech ausgestanzt ist.

22. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (4) aus Stahl hergestellt ist.

23. Knotenstück (3) bestehend aus Elementen (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
mit Befestigungselementen (26), deren Anzahl gleich der Anzahl der verwendeten Elemente (4) ist,
wobei die Elemente (4) derart zu einem geschlossenen vieleckigen Ring angeordnet sind, daß einem beliebig aus­ gewählten Element (4) jeweils ein erstes und ein zweites benachbartes Elemente (4) zugeordnet sind,
wobei das erste benachbarte Element (4) mit seiner auf der Außenseite (21) liegenden Anlagefläche (19) des längeren Schenkels (7) an der auf der Innenseite (15) lie­ gende Anlagefläche (14) des Kürzeren Schenkels (6) des ausgewählten Elements (4) anliegt
und das zweite benachbarte Element (4) mit seiner auf der Innenseite (15) liegenden Anlagefläche (14) des kürze­ ren Schenkels (6) an der auf der Außenseite (21) liegenden Anlagefläche (19) des längeren Schenkels (7) des ausge­ wählten Elements (4) anliegt.

24. Knotenstück nach Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Öffnung (12, 17) des ausgewählten Ele­ ments (4) mit jeweils einer Öffnung (17, 12) des benach­ barten Elements (4) fluchtet.

25. Knotenstück nach Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Befestigungselemente (26) in stirnseiti­ ge Gewindebohrungen der Tragwerkstäbe (2) einzuschraubende Maschinenschrauben (26) sind.

26. Knotenstück nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Befestigungselement (26) die miteinander fluchtenden Öffnungen (12, 17) der Elemente (4) durch­ greift.

27. Knotenstück nach Anspruch 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elemente (4) von dem Befestigungselement (26) zusammengehalten sind.

28. Knotenstück nach Anspruch 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragwerkstäbe (2) von den Befestigungs­ elementen (26) an dem Knotenstück (3) gehalten sind.

29. Knotenstück nach Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Elemente (4) gleich der gan­ zen Zahl ist, die sich ergibt, wenn der Winkel von 360° durch den von den Bohrungsachsen (13, 18) eingeschlossene Winkel geteilt wird.

30. Knotenstück nach Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Elemente (4) größer als die ganze Zahl ist, die sich ergibt, wenn der Winkel von 360° durch den von den Bohrungsachsen (13, 18) eingeschlossenen Winkel geteilt wird.

31. Knotenstück nach Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzahl der Elemente (4) kleiner als die ganze Zahl ist, die sich ergibt, wenn der Winkel von 360° durch den von den Bohrungsachsen (13, 18) eingeschlossenen Winkel geteilt wird, wobei die Anzahl der Elemente (4) nicht kleiner als drei ist.