DE69530287T2 - Konstruktionsrahmen - Google Patents

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Description

  • Vorgeschichte der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Gefüge, wie zum Beispiel lastaufnehmende Rahmen und Druckstäbe, und insbesondere auf Gefüge, die zwischen der Belastung, die in Bezug auf die Menge des für das Gefüge benötigten Materials sicher aufgenommen werden kann, einen verbesserten Ausgleich schaffen.
  • Dieses verbesserte Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ist ein Ziel einer großen Anzahl von Konstruktionen, einschließlich vieler der von Richard Buckminster Fuller vorgeschlagenen und ausgeführten Konstruktionen. In vielen Fällen ergeben sich bei Verwendung von eine Last tragenden Gerüsten und Druckstäben Mißerfolge wegen eines Versagens bei einer Zug- und nicht bei einer Druckspannungsaufnahme. Obgleich die auferlegten Lasten in dem Material in erster Linie Drücke erzeugen, werden diese in dem Material durch einen Zug auslösende Vektoren abgebaut. Zum Beispiel wird ein einer Last ausgesetztes Gewölbe sich in solcher Weise durchbiegen, daß in den dieses bildenden Druckstäben Zug erzeugt wird. Ein Bruch tritt wegen eines Versagens bei der Zugspannung auf. Viel Aufmerksamkeit wurde auf die Entwicklung von Baustoffen gelegt, die bei ihrer Verwendung in lastaufnehmenden Gefügen eine große Zugfestigkeit in der Art aufweisen, daß diese bei diesen Baustoffen so eingesetzt wird, daß die aufgebrachten Lasten mindestens teilweise durch die in diesen Zuggliedern erzeugten Zugkräfte abgetragen werden. Ein solches Vorgehen wird in dem 1967 ausgegebenen US-Patent 3 354 591 von Buckminster Fuller beschrieben. Eine neuere Verbesserung dieser Konstruktion wird in dem 1980 ausgegebenen US-Patent 4 207 715 beschrieben. Diese Kombination aus Zug- und Druckgliedern wird auch bei der in dem 1987 ausgegebenen US-Patent 4 711 062 gezeigten Konstruktion angewendet.
  • Ein Gefüge mit Druckstäben ist auch aus dem US-Patent 5 125 206 bekannt.
  • Kurze Beschreibung
  • Diese Erfindung liegt in einem sich aus mehreren Druckstäben zusammensetzenden rahmenartigen Gefüge. Im Idealfall sind sämtliche Druckstäbe gleich lang und jeder wird in solcher Weise eingesetzt, daß die dem Gefüge zugeführte Belastung in diesem in solcher Weise abgetragen wird, daß das Auftreten von Zugspannungen minimiert wird. Der Satz aus Druckstäben läßt sich als eine Vielzahl von miteinander verbundenen Bausteinsätzen beschreiben. Diese Bausteine, die bei ihrer Verbindung das Fachwerk dieser Erfindung darstellen, können auf drei verschiedene Weisen betrachtet werden. Abhängig davon, wo man den das Fachwerk der Erfindung bildenden Satz aus Druckstäben aufbricht, kann man bei irgendeinem von drei vollständig verschiedenen Bausteinsätzen ankommen. Zwei dieser drei Sätze sind wirkliche Bausteine. Der andere ist ein wenig abstrakter, da einzelne Druckstäbe doppelte Last aufnehmen und als Kanten von zwei oder mehreren der betroffenen besonderen Subrahmen angesehen werden.
  • Ein erster Satz ist ein vom Erfinder „Unikubus" genannter, zwanzig Druckstäbe aufweisender Baustein. Es ist ein Rahmen, in dem zwölf Druckstäbe einen Kubus bestimmen. Von jeder seiner acht Ecken läuft ein einziger Druckstab in einer Weise nach außen, daß er mit jedem der drei angrenzenden Kantendruckstäbe des Kubus den gleichen Winkel einschließt. Eine Vielzahl dieser Unikuben, die durch die außenliegenden Enden der von den Kanten des Kubus ausgehenden Druckstäbe miteinander verbunden sind, bilden ein erfindungsgemäßes Fach- oder Gitterwerk.
  • Ein zweiter Satz besteht aus zwei Bausteinen. Sie sind Tetraxrahmen und kubische Rahmen. Jeder Tetraxrahmen besteht aus den vier vom Mittelpunkt eines Tetraeders zu seinen vier Ecken verlaufenden Druckstäben. Jeder kubische Rahmen weist die die Ecken eines Kubus bestimmenden zwölf Druckstäbe auf. Das außenliegende Ende jedes Tetraxdruckstabs ist an die Ecke eines kubischen Rahmens angeschlossen, und jede Ecke eines kubischen Rahmens ist damit an das außenliegende Ende eines Druckstabs eines Tetraxrahmens angeschlossen. Damit verlaufen acht Tetraxrahmen von den acht Ecken eines kubischen Rahmens nach außen. An den außenliegenden Enden der vier Druckstäbe eines Tetraxrahmens verlaufen entsprechend vier kubische Rahmen, von denen jeder an seiner Ecke an den Druckstab des Tetrax angeschlossen ist. Da vier außenliegende Enden eines Tetraxrahmens und acht Ecken eines kubischen Rahmens vorliegen, verlangt diese Anordnung doppelt so viele Tetraxrahmen wie kubische Rahmen.
  • Ein dritter Satz ist nicht genau ein Baustein. Der dritte Satz ist der Kantenrahmen des abgestumpften rautenförmigen Dodekaeders (TRD) der in Einzelheiten in der genannten Patentanmeldung offenbart wird. Ein aus den eine Vielzahl von abgestumpften rautenförmigen Dodekaedern bestimmenden Kantendruckstäben zusammengesetztes Gefüge führt zu dem erfindungsgemäßen Rahmen. Es sei jedoch gesagt, daß jede Kante in einem gepackten Satz dieser TRD dreien dieser TRD gemeinsam sein würde. Das erfindungsgemäße ist ein Fachwerk, das die gemeinsamen Druckstäbe darstellt, so daß die drei Kanten der angrenzenden TRD durch einen einzigen Druckstab statt durch die drei parallelen, zusammenfallenden Druckstäbe dargestellt werden.
  • Die 1 bis 6 zeigen diese drei Bausteinsätze. Die 1 und 2 zeigen zwei Ansichten eines Unikubus. Die 3 und 4 zeigen den Tetrax- bzw. den kubischen Rahmen. Die 5 und 6 zeigen zwei Ansichten eines TRD-Rahmens. 5 zeigt eine lichtundurchlässige TRD, die nur die sichtbaren Kanten des TRD darstellt.
  • Kurz gesagt betrifft die Erfindung einen lastaufnehmenden Konstruktionsrahmen aus zwölf Druckkräfte aufnehmenden Druckstäben, die die Kanten eines kubischen Rahmens mit acht Ecken bestimmen, und acht nach außen verlaufende Druckkräfte aufnehmenden Druckstäben, von denen jeder von einer anderen der acht Ecken nach außen verläuft und wobei jeder nach außen verlaufende Druckstab ein Außenende aufweist.
  • Die Erfindung betrifft auch geeignete Ausführungsformen dieses Grundrahmens. Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Zusammensetzen eines solchen lastaufnehmenden Rahmens.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht des Unikubus, in dem der zentrische Kubus in lichtundurchlässiger Form vorliegt, so daß nur die sichtbaren Druckstäbe gesehen werden können.
  • 2 ist eine perspektivische Darstellung des tatsächlichen Unikubus mit Darstellung sämtlicher zwölf Druckstäbe des zentrischen Kubus und der acht nach außen verlaufenden Eckendruckstäbe.
  • 3 zeigt zwei Ansichten des vier Druckstäbe aufweisenden, hier auch Tetraxrahmen genannten Tetrax.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines den zentrischen Kubus eines Unikubus bildenden kubischen Rahmens.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines lichtundurchlässigen abgestumpften rautenförmigen Dodekaeders (TRD) und zeigt damit nur die sichtbaren Kanten eines lichtundurchlässigen TRD.
  • 6 ist eine perspektivische, sämtliche Kanten zeigende Ansicht eines tatsächlichen TRD.
  • 7 ist eine zweidimensionale Zusammenstellung der Unikuben von 1 mit Darstellung der Verbindung der nach außen verlaufenden Druckstäbe 14 von benachbarten Unikuben in im wesentlichen einer Hülle.
  • Festlegungen
  • Die Anmelderin übernimmt hiermit die folgenden Ausdrücke. Diese Ausdrücke werden in der Beschreibung und in den Patentansprüchen nach Maßgabe der folgenden Festlegungen verwendet.
  • Unikubus
  • Ein Unikubus besteht aus zwanzig miteinander verbundenen gleichen Druckstäben. Zwölf der Druckstäbe bestimmen die Kanten eines Kubus und bilden damit einen kubischen Rahmen. Acht der Druckstäbe verlaufen von den acht Ecken des Kubus nach außen in einer Richtung, so daß jeder dieser Druckstäbe mit jedem der drei kubischen Rahmendruckstäbe, mit dem er verbunden ist, einen gleichen Winkel bildet. Die zwölf den Kubus bestimmenden Druckstäbe werden kubische Druckstäbe genannt, und die acht von den Ecken des Kubus nach außen verlaufenden Druckstäbe werden nach außen verlaufende Druckstäbe genannt. Die nach außen verlaufenden Druckstäbe eines einzigen Unikubus haben sämtlich ein Außenende. 2 zeigt einen Unikubus.
  • Kubischer Rahmen
  • Ein kubischer Rahmen besteht aus einem Satz aus die zwölf Kanten eines Kubus festlegenden Druckstäben. Ein kubischer Rahmen stellt einen der drei Bausteine eines optimalen Gefüges nach dieser Erfindung dar. der andere Baustein ist der unten genannte Tetrax. Ein kubischer Rahmen wird in 4 gezeigt.
  • Tetrax
  • Der Tetrax besteht aus den vier vom Mittelpunkt eines Tetraeders zu seinen vier Ecken verlaufenden gleichgroßen Achsen. Der gemeinschaftliche Winkel zwischen je zwei Druckstäben oder Schenkeln des Tetrax beträgt 109,47°. Eine Vielzahl der Tetrax und eine Vielzahl der kubischen Rahmen können unter Bildung eines erfindungsgemäßen optimalen Gefügerahmens verbunden werden. Dieser Tetrax wird hier auch Tetraxrahmen genannt. 3 zeigt einen Tetrax.
  • Tetraxgefüge
  • Ein Tetraxgefüge ist ein Gefüge mit vier Druckstreben oder ein sich der Form eines Tetrax annähernder Baustein. Die vier Druckstäbe sind sämtlich an einen gemeinsamen Punkt angeschlossen. Die Druckstäbe können aber ungleich lang sein und etwas von dem Winkel von 109,47° zwischen zwei beliebigen Druckstäben abweichen. Ein Tetraxgefüge kann als Baustein in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, die weniger als das Optimum ist, verwendet werden. Die Grenzen dazu, wie weit ein Tetraxgefüge von einem Tetraxrahmen abweichen kann und doch bei irgendeiner erfindungsgemäßen Ausführungsform anwendbar bleibt, werden in größerer Ausführlichkeit in der Einzelbeschreibung erläutert.
  • Abgestumpfter rautenförmiger Dodekaeder (TRD)
  • Dies ist die einem rautenförmigen Dodekaeder zugeordnete Bezeichnung, wobei die sechs von dort ausgehenden, vier Kanten aufweisenden Scheitel abgestumpft sind. Das Abstumpfen jedes der sechs vier Kanten aufweisenden Scheitel jedes rautenförmigen Dodekaeders etwa im Mittelpunkt der Kante und das Entfernen der abgestumpften Abschnitte führt zu dem hier genannten TRD.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die 1 und 2 zeigen eine Form des Bausteins des erfindungsgemäßen lastaufnehmenden Gefügerahmens. Er wird hier Unikubus 10 genannt. Nach der Darstellung in 1 sind zwölf die Kanten eines Kubus bildende Druckstäbe 12 vorgesehen. Es gibt acht von den acht Ecken des Kubus nach außen verlaufende Druckstäbe 14. Jeder bildet einen gleichen Winkel mit jedem der drei Kubuskantendruckstäbe 12, die die Ecke bilden, von der der Druckstab 14 ausgeht. Die Druckstäbe 14 und 12 sind sämtlich gleich lang.
  • Zum Erleichtern des Betrachtens des den Baustein bildenden Unikubus 10 zeigt 1 den Kubus als undurchsichtig. Da das Gefüge selbst eine Aufeinanderfolge von Druckstäben ist, ist 2 die genauere Darstellung. Beim Aufbau des Fachwerks nach der Erfindung aus dem Unikubus nach 1 werden die Außenenden 14E jedes Druckstabs 14 an einem Außenende 14E der drei anderen Unikuben befestigt. 7 ist so gezeichnet, daß sie diese Anordnung darstellt und nahelegt. Zum Erzielen einer klareren Darstellung werden in 7 nur drei und nicht vier Enden 14E als verbunden gezeigt.
  • Eine Vielzahl von mit ihren Druckstabenden 14E miteinander verbundenen Unikuben 10 nach 2 führen zu einer optimalen erfindungsgemäßen Rah menausführungsform. Es sei bemerkt, daß jedes Ende 14E an die drei anderen Enden 14E der drei anderen Unikuben angeschlossen ist. Jeder Satz der vier verbundenen Unikuben weist damit nur einen Punkt gemeinsam auf.
  • Die 3 und 4 zeigen Elemente der Bausteine dieser Erfindung.
  • Einer der Bausteine ist der in 1 gezeigte kubische Rahmen 16 und der andere ist der in 3 gezeigte Tetraxrahmen 18. Jeder kubische Rahmen besteht aus zwölf die Kanten eines Kubus bildenden Druckstäben 12. Jeder kubische Rahmen 16 weist acht Ecken auf. Jeder Tetraxrahmen 18 besteht aus vier Druckstäben 14, die die vier Eckenachsen eines Tetraeders bilden. Die vier Druckstäbe sind gleich lang, gehen von einem Mittelpunkt 14E aus, an dem sämtliche vier Druckstäbe angeschlossen sind und an dem beliebige zwei der Druckstäbe einen gemeinsamen Winkel von 109,47° bilden. Das heißt, sechs Winkel werden von diesen vier Druckstäben gebildet, jeweils zwei zur gleichen Zeit. Jeder Winkel beträgt 109,47°. Falls angenommen wird, daß die vier Endpunkte 14C dieser vier Druckstäbe die vier Scheitel eines regelmäßigen Tetraeders darstellen, dann bilden diese vier Druckstäbe die vier Linien, die vom Mittelpunkt des Tetraeders zu seinen vier Scheiteln laufen.
  • Der Endpunkt 14C jedes Tetrax ist mit einer Ecke eines kubischen Rahmens verbunden, und die Ecke jedes kubischen Rahmens ist mit einem Endpunkt 14C eines Tetrax verbunden. Da es vier Endpunkte 14C an jedem Tetrax und acht Ecken an einem kubischen Rahmen gibt, gibt es bei dem Gefüge nach dieser Erfindung zweimal so viele Tetrax- wie kubische Rahmen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Tetraxrahmen ein wahrer Tetrax, bei dem sämtlich Druckstäbe gleich lang sind und Innenwinkel von 109,47° aufweisen. Der Innenwinkel ist der Winkel zwischen zwei beliebigen der vier Druckstäbe.
  • Zusammenhang zwischen Unikubus, kubischem Rahmen und Tetrax
  • Jeder Druckstab 14 eines Tetrax ist ein nach außen verlaufender Druckstab eines Unikubus in dem zusammengesetzten Gefüge. 7 kann bei der Betrachtung dieses Zusammenhangs helfen. Das gleiche Bezugszeichen „14" wird damit für die Druckstäbe verwendet. Ähnlich bilden die kubischen Druckstäbe 12 des Unikubus den kubischen Rahmen 16 in dem zusammengesetzten Gefüge. Der Endpunkt 14E des Druckstabs 14 in dem Unikubus ist damit der Mittelpunkt der Tetraxdruckstäbe, und der Endpunkt 14C der Tetraxdruckstäbe ist der Eckpunkt des kubischen Rahmens 16.
  • Ähnlich ist der Mittelpunkt der kubischen Rahmen 16 der Mittelpunkt der Kuben des Unikubus.
  • Der Mittelpunkt sämtlicher kubischen Rahmen 16 ist ein Satz aus Punkten mit einer solchen Beziehung zueinander, daß jedes Glied dieses Satzes der Mittelpunkte den gleichen Abstand von den zwölf benachbarten Gliedern des Satzes aus den Punkten aufweist. Dieser Zusammenhang ist wichtig, da der Satz aus den Punkten immer einen Abstand von dem Satz aus den Druckstäben 12, 14 aufweisen muß, um damit die Übertragung von Kräften entlang einem Druckstab durch diese Punkte zu vermeiden. Durch Vermeiden der Übertragung der Kräfte durch diesen Satz aus Mittelpunkten werden die Kräfte zwecks Minimierung des Entstehens einer Zugkraft gesteuert.
  • Je enger sich die Anordnung an die bevorzugte Ausführungsform anlehnt, umso weniger Zugkräfte werden entwickelt. Eine gewisse Abweichung in der gleichförmigen Länge der Zugstäbe 12, 14 und in dem Mittelpunktwinkel des Tetrax 18 wie auch in dem rechten Winkel des Kubus 16 kann toleriert werden, und trotzdem wird ein großer Teil der erfindungsgemäßen Verbesserung erreicht, die in einer Minimierung des Entstehens von Zugkräften in den Druckstäben des Gefüges liegt. Folglich bezieht sich der hier verwendete Ausdruck Tetraxgefüge auf ein sich auf den Tetrax 18 gründendes, vier Druckstäbe aufweisendes Gefüge, aber mit weniger Druckstäben mit idealer gleicher Länge und/oder weniger als idealen Innenwinkeln. Ein Tetraxgefüge ist damit ein nach Art eines Tetrax aufgebautes Gefüge, das beim Steuern der Belastung eine bedeutende Verbesserung darstellt.
  • 7 zeigt eine nach den Lehren dieser Erfindung aufgebaute, annähernd zwei Unikuben tiefe Tafel. Das aus den Druckstäben 12, 14 bestehende Netzwerk kann zum Herstellen einer Anzahl eines weiten Bereiches von Baugefügen, wie eines Wand- oder Bodengitterwerks, eines Gewölbes und eines Bogens, wie auch vieler anderer Bauteile verwendet werden. Die Gefüge können im Vergleich mit vergleichbaren, durch andere Techniken hergestellten Gefügen äußerst leicht aufgebaut werden, da sie Lasten in Form von Druck-, statt in Form von Zugspannungen abtragen. Die Gefüge machen damit von dem hohen Verhältnis zwischen Druckfestigkeit und Gewicht im Gegensatz zu dem viel geringeren Verhältnis zwischen Zugfestigkeit und Gewicht vorteilhaften Gebrauch.
  • Es sei erwähnt, daß die Druckstäbe aus jedem geeigneten Werkstoff, wie zum Beispiel Stahl, Aluminium, faserverstärktem oder einfachen Kunststoff bestehen. Der Werkstoff des Druckstabs wie auch seine Länge und sein Querschnitt sind eine Funktion der besonderen Konstruktionserfordernisse des jeweiligen Gefüges. Die Druckstäbe können unter Verwendung jeder bekannten Technik, wie zum Beispiel Verschrauben, Verschweißen oder Gießen, als integraler Kubus und Tetraxbaustein miteinander verbunden werden.
  • Die Oberfläche des nach der Erfindung hergestellten Gefügerahmens würde normalerweise auf irgendeine Weise geschlossen werden und vorzugsweise glatt sein. An der Grenzfläche werden die Druckstäbe 12 oder 14 an irgendein nicht einen Teil des Gefügerahmens dieser Erfindung darstellendes Gefüge angeschlossen.
  • Hypothese zur Belastungssteuerung
  • Das erfindungsgemäße Fachwerk steuert die aufgrund der Lasten auftretenden Belastungen in einer Weise zum Minimieren des Entstehens einer Zugspannung und zum Abtragen dieser Belastungen als Druckkräfte.
  • Der Erfinder glaubt, daß sich dies am besten bei einer Betrachtung der in den 5 und 6 gezeigten TRD-Anordnung verstehen läßt. Die TRD ist ein geschlossenes Gefüge mit sechs quadratischen und zwölf sechseckigen Rahmen. Paare dieser quadratischen und Paare dieser sechseckigen Rahmen sind zueinander parallel. Sämtliche Kanten sind genau gleich lang. Der Satz aus den Druckstäben 12 und 14, der eine optimale Ausführungsform dieser Erfindung (das heißt drei kubische Rahmen und Tetraxe mit sämtlich gleichen Druckstäben) bildet, bildet auch die TRD. Die TRD sind nicht genau Bausteine, da jeder Druckstab 12, 14 den drei TRD gemeinsam ist.
  • Es wird als wichtig angesehen, daß das Volumen dieses abgestumpften, rautenförmigen Dodekaeders (TRD) nahezu gleich dem Volumen einer in dem TRD eingeschriebenen regelmäßigen Kugel sein würde. Ein Zusammenschluß von voneinander unabhängigen Kugeln würde Kräfte nur als Druckkräfte übertragen. Selbstverständlich würden sie auseinanderfliegen, es sei denn, daß sie an ihren Enden zusammengehalten würden. Eine Betrachtung des erfindungsgemäßen Rahmens als Zusammenschluß von miteinander verbundenen TRD legt vermutlich nahe, warum der Rahmen die Belastungen in einer ähnlichen Weise steuert, wie es bei unabhängigen Kugeln der Fall sein würde. Aufgrund der gegenseitigen Verbindung der TRD fliegen sie nicht auseinander.
  • Es wird angenommen, daß zusätzliche verstärkende Druckstäbe, die dem oben beschriebenen Muster der Druckstäbe nicht entsprechen, im allgemeinen keinen nutzbringen Vorteil bringen und normalerweise nur zu irgendeinem Abbau gegenüber optimalem Verhalten führen würden. Zum Beispiel scheint ein entlang der Oberfläche des kubischen Rahmens 16 verlaufender Druckstab zu zusätzlicher Steifheit und Festigkeit zu führen. Der Erfinder glaubt, daß die hauptsächliche Folge eines solchen zusätzlichen Druckstabs in einem Abweichen von der durch die erfindungsgemäßen Druckstäbe 12, 14 bewirkten optimalen Kraftsteuerung liegen und damit das Entstehen von Zugspannungen in bestimmten Druckstabgliedern steigern würde. Im besten Fall würden solche zusätzlichen Druckstäbe bei dem Herabsetzen der Zugspannung zu keiner Verbesserung führen und nur zusätzliche Kosten und Gewicht verursachen.
  • Zusätzliche Druckstäbe, die durch den Mittelpunkt der kubischen Rahmen 16 oder durch durch den Mittelpunkt der kubischen Rahmen bestimmte Punkte durchtreten, würden weiter die erfindungsgemäßen Ziele beeinträchtigen, da sie Kräfte erzeugen, die in einer Weise abgetragen werden, die zu einem Erhöhen der entwickelten Zugspannung statt zu deren Minimierung beitragen würden.
  • Die Tetraxblöcke und die einen kubischen Rahmen bildenden Druckstabbausteine werden so miteinander verbunden, daß jeder Endpunkt eines Tetraxschenkels oder -druckstabs an eine Ecke eines kubischen Rahmendruckstabs und jede Ecke eines kubischen Rahmendruckstabs an einen Endpunkt eines Tetraxdruckstabs angeschlossen wird.

Claims (13)

  1. Lastaufnehmendes Baugerüst aus: zwölf druckaufnehmenden Druckstäben (12), die die Ecken eines kubischen Gerüstes (16) mit acht Ecken bestimmen, und acht nach außen verlaufenden druckaufnehmenden Druckstäben (14), von denen jeder von einer anderen der acht Ecken (14C) nach außen verläuft und ein Außenende (14E) aufweist.
  2. Lastaufnehmendes Baugerüst nach Anspruch 1, wobei sämtliche zwölf Druckstäbe (12) gleich lang sind.
  3. Lastaufnehmendes Baugerüst nach Anspruch 1, wobei die Winkel zwischen jedem der nach außen verlaufenden Druckstäbe (14) und den drei kubischen Druckstäben (12), an die sie angeschlossen sind, sämtlich gleich sind.
  4. Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes aus: einer Vielzahl von Gerüsten (16) nach Anspruch 1, wobei jedes Außenende (14E) von jedem der nach außen verlaufenden Druckstäbe (14) an drei andere Außenenden (14E) der nach außen verlaufenden Druckstäbe angeschlossen ist und damit ein aus vier Druckstäben bestehendes Gefüge (18) bildet.
  5. Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach Anspruch 4 aus: mindestens sechs auseinanderliegenden, aus vier Druckstäben bestehenden Gefügen (18), die vier von einem gemeinsamen Ursprung ausgehende druckaufnehmende Druckstäbe (14) aufweisen, von denen jeder in jedem dieser aus vier Druckstäben bestehenden Gefügen (18) einen Endpunkt aufweist, wobei die Endpunkte der Druckstäbe von acht benachbarten der vier Druckstäbe aufweisenden Gefügen (18) einen ersten Satz aus acht Punkten bilden und viele dieser ersten Sätze aus acht Punkten vorhanden sind und jeder erste Satz der acht Endpunkte durch ein vorbestimmtes druckaufnehmendes Gefüge verbunden ist.
  6. Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach Anspruch 4, wobei das vorbestimmte verbindende Gefüge ein Satz aus verbindenden Druckstäben ist, von denen jeder Endpunkte (14E) der Druckstäbe (14) von verschiedenen der vier Druckstäbe aufweisenden Gefügen (18) verbindet.
  7. Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach Anspruch 4, wobei jeder Druckstab (14) dieses aus vier Druckstäben bestehenden Gefüges (18) im wesentlichen unter 109,47° zu jedem der anderen drei verbindenden Druckstäbe des aus vier Druckstäben bestehenden Gefüges verläuft.
  8. Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach Anspruch 4, wobei jeder Druckstab (14) des aus vier Druckstäben bestehenden Gefüges (18) im wesentlichen gleich lang ist.
  9. Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach Anspruch 6, wobei das vorbestimmte druckaufnehmende verbindende Gefüge das kubische Gerüst (16) ist.
  10. Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 9 aus: einer Vielzahl von verbundenen, vier Druckstäbe aufweisenden Gefügen (18) und kubischen Gerüsten (16), wobei jedes vier Druckstäbe aufweisende Gefüge (18) vier von einem gemeinsamen Ursprung ausgehende druckaufnehmende Druckstäbe (14) und jedes kubische Gerüst (16) zwölf Eckendruckstäbe (12) aufweist und sämtliche Druckstäbe dieser kubischen Gerüste und der vier Druckstäbe aufweisenden Gefüge einander im wesentlichen gleich sind, wobei die kubischen Gerüste (16) und die vier Druckstäbe aufweisenden Gefüge (18) so miteinander verbunden sind, daß das Außenende jedes Druckstabes (14) eines vier Druckstäbe aufweisenden Gefüges (18) an eine Ecke (14C) eines kubischen Gerüstes (16) und die Ecke (14C) jedes kubischen Gerüstes (16) an das Außenende eines Druckstabes (14) eines vier Druckstäbe aufweisenden Gefüges (18) angeschlossen ist, wobei jeder Druckstab eines vier Druckstäbe aufweisenden Gefüges (18) vom Mittelpunkt jedes vier Druckstäbe aufweisenden Gefüges (18) ausgeht und, mit Ausnahme an den Außenenden des Gefüges, jeder Druckstab eines vier Druckstäbe aufweisenden Gefüges (18) von der Ecke jedes kubischen Gerüstes (16) ausgeht, wobei der Satz der durch den Mittelpunkt jedes kubischen Gerüstes bestimmten Punkte derart ist, daß jedes Glied aus dem Satz der Punkte einen gleichen Abstand von zwölf und nur zwölf benachbarten Gliedern des Satzes der Punkte aufweist.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 10, gekennzeichnet durch die Stufen: Auswählen eines Satzes aus druckaufnehmenden Druckstäben (12, 14) mit einer angemessenen Festigkeit und im wesentlichen gleicher Größe, Kreieren eines Satzes aus Bausteinen aus dem Satz der Druckstäbe, wobei jeder Stein zwölf die Ecken eines Kubus bestimmende Druckstäbe (12) und acht diagonale Druckstäbe (14) aufweist, die von jeder der acht Ecken der die Ecken des Kubus bestimmenden Druckstäbe (12) nach außen verlaufen, und jeder der acht nach außen verlaufenden Druckstäbe (14) ein Außenende aufweist, Zusammensetzen des Satzes der Bausteine durch Verbinden der Außenenden eines nach außen verlaufenden Druckstabes (14) der vier getrennten Bausteine derart, daß der nach außen verlaufende Druckstab jeder Ecke je des Bausteins einen Druckstab eines vier Druckstäbe aufweisenden Gefüges (18) mit drei nach außen verlaufenden Druckstäben von drei anderen benachbarten Bausteinen bildet.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Verbinden eines ersten ausgewählten Satzes aus druckaufnehmenden Druckstäben (12, 14) zu einem Satz kubischer Gerüste (16), Verbinden eines zweiten ausgewählten Satzes aus druckaufnehmenden Druckstäben (12, 14) zu einem Satz aus vier Druckstäbe aufweisenden Gefügegerüsten, wobei annähernd zweimal so viele vier Druckstäbe aufweisende Gefüge (18) wie kubische Gerüste (16) vorhanden sind, Anschließen eines Endpunktes jedes Druckstabes jedes vier Druckstäbe aufweisenden Gefüges (18) an eine Ecke eines kubischen Gerüstes (16) und Anschließen jeder Ecke eines kubischen Gerüstes (16) an einen Endpunkt eines vier Druckstäbe aufweisenden Gefüges (18).
  13. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung eines lastaufnehmenden Baugerüstes nach den Ansprüchen 11 und 12, gekennzeichnet durch Zusammensetzen eines ersten Satzes der Druckstäbe (12, 14) zu einem Satz aus vier Druckstäbe aufweisenden Gefügen (18), Zusammensetzen eines zweiten Satzes der Druckstäbe (12, 14) zu einem zweiten Satz aus vorbestimmten Gefügen mit acht vorbestimmten Eckpunkten und Anschließen eines Endes eines Druckstabes von acht verschiedenen der vier Druckstäbe aufweisenden Gefüge (18) an die acht Eckpunkte jedes des aus Gefügen bestehenden zweiten Satzes, wobei die Stufe des Anschließens das Anschließen des Druckstabendes jedes der vier Druckstäbe aufweisenden Gefüge (18) an einen Eckpunkt eines des zweiten Satzes von Gefügen einschließt.
DE69530287T 1994-11-14 1995-10-20 Konstruktionsrahmen Expired - Lifetime DE69530287T2 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/338,408 US5615528A (en) 1994-11-14 1994-11-14 Stress steering structure
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4108101B2 (ja) * 2006-04-21 2008-06-25 積水化学工業株式会社 立体チューブ建築構造体
EP2716828B1 (de) * 2012-10-02 2017-08-23 FESTO AG & Co. KG Leichtbaustruktur
CN109162347B (zh) * 2018-10-12 2023-09-26 北京科技大学 一种模块化搭建张拉整体结构的方法
CN109853725A (zh) * 2018-12-12 2019-06-07 南京工业大学 一种适用于无粘结预应力混凝土框架的自控耗能元件

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3139959A (en) * 1961-06-12 1964-07-07 United Aircraft Corp Construction arrangement
US3354591A (en) * 1964-12-07 1967-11-28 Fuller Richard Buckminster Octahedral building truss
US3757476A (en) * 1970-12-17 1973-09-11 Nasa Expandable space-frames
WO1981000130A1 (en) * 1979-07-03 1981-01-22 Allied Chem Structural element,tetrahedral truss constructed therefrom and method of construction
US4809146A (en) * 1986-04-07 1989-02-28 Johnson David W Enclosure with interlocking frame joints
US5125206A (en) * 1987-08-27 1992-06-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Truss structure
US4903452A (en) * 1987-11-24 1990-02-27 Huang Yen T Modular space framed earthquake resistant structure

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Publication number Publication date
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