EP0313925A1 - Knoten-Stab-System - Google Patents

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EP0313925A1
EP0313925A1 EP88116979A EP88116979A EP0313925A1 EP 0313925 A1 EP0313925 A1 EP 0313925A1 EP 88116979 A EP88116979 A EP 88116979A EP 88116979 A EP88116979 A EP 88116979A EP 0313925 A1 EP0313925 A1 EP 0313925A1
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EP
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node
bodies
rod system
knot
elements
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EP88116979A
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Friedrich B. Grimm
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Schueco International KG
Original Assignee
Schueco International GmbH and Co
Schueco International KG
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Publication date
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    • E04B2001/949Construction elements filled with liquid, e.g. water, either permanently or only in case of fire

Definitions

  • the invention relates to a node-rod system with rod-shaped elements which can be connected in an articulated manner to node bodies from which they branch off approximately in the center, from an ineffective, folded position in which the elements are arranged closely next to one another and run approximately parallel to one another. unfoldable in working positions and stiffenable.
  • the node bodies lie in the fully deployed working state of the node-rod system on a common surface and define a grid of even polygons, while in the partially unfolded working position they define two surfaces running parallel to one another, such that the Node body each of a polygon alternately lie on one or the other surface and that the knot bodies lying on a common surface are held stationary by means of a connecting or stiffening body.
  • the node-rod systems When unfolded, the node-rod systems form a modular series of even polygons. In the unfolded state, the knot-rod system forms a network, the mesh of which is formed by pressure rods that can be connected to the knot bodies by means of swivel joints. During the folding process, "high” and “low” appear in the grid system.
  • the node bodies each consist of a base body, from which radiate forks or legs, which can be connected to legs or forks of the elements, and that the axes of rotation of the forks or legs each have a node body lie on one level.
  • This embodiment of the invention is important, for example, if the node bodies are also to be used for other purposes, for example sprinkler systems.
  • Another measure of the invention in node-rod systems with three-pointed knot bodies provides that the longitudinal central axes of at least one pair of teeth intersect at an angle ⁇ which is less than 120 °, while the longitudinal central axis of the third tooth is the bisector of the first pair of teeth.
  • This embodiment of the invention can advantageously be used in node-rod systems whose elements have different lengths.
  • a further embodiment provides that the node bodies have central bores, the longitudinal central axes of which run at right angles to the plane in which the node bodies lie. If these holes have threads, the knot bodies can e.g. be connected to walls so that double-walled structures can be produced.
  • a further embodiment of the invention provides that the mutually facing and interconnectable sides of the fork joints are designed as friction surfaces that cannot be rotated relative to one another.
  • a further expedient embodiment of the invention provides that the knot bodies are designed as multi-part shell bodies, the base bodies of which are surrounded by protruding legs or forks, lids and bases, and that the legs and forks can be detachably and pressure-tightly connected to the lids and bases by means of screws are. It is advantageous here if two adjacent legs are formed in one piece. It can be expediently provided that both the knot bodies and the elements have forks by means of which fork joints can be produced, and that the elements can be connected to the corresponding base bodies by means of pipe pieces in a medium-carrying manner.
  • the pipe sections can consist of an elastically deformable material, for example plastic. This makes it possible to design the node-rod system as a medium or train current-carrying structure.
  • an embodiment of the invention provides that the bottom, which can be releasably connected to the node body, has a central bore with a thread into which a spray nozzle can be screwed and is designed as a fire extinguishing or air conditioning system.
  • connection between the elements and the node bodies can be established by either one or two connecting bodies. It is expedient if the joint axis of the fork joint is defined by at least one screw, rivet or bolt.
  • the connecting and stiffening bodies consist of fully deployed node-rod systems, the element lengths of which correspond to the distances between the node bodies lying in a surface and neighboring nodes.
  • the connecting and stiffening bodies can also consist of plates or walls with which the node bodies e.g. are releasably connectable by means of screws.
  • an expedient embodiment of the invention provides that the elements are designed as busbars which can be inserted into connecting plugs which electrically connect the elements of a node body.
  • knot-rod systems with knot bodies shown in FIGS. 1 to 12 essentially consist of rod-shaped elements which can be connected in an articulated manner to knot bodies from which they branch off approximately in the center, the knot-rod system being folded out of an ineffective one Position in which the elements are arranged close to one another and run approximately parallel to one another, can be unfolded in working positions and can be stiffened.
  • the knot bodies lie on a common surface and define a grid of even polygons, while in the partially unfolded working position of the knot-rod system, the knot bodies define two parallel surfaces, such that the knot bodies each of a polygon alternately lie on one or the other surface and that the knot bodies lying on a common surface are held stationary by means of a connecting or stiffening body.
  • a node-bar system with square grids is shown.
  • the node bodies 10 shown with black dots are located in the upper level, while the node bodies shown with white dots 12 are arranged in the lower level.
  • the black and white node bodies 10 and 12 are connected to the elements 14 in an articulated manner.
  • the vertical top view (a) and the side view (b) show that the length of the elements 14 is the same size.
  • 1c) (top view), 1d) (view), 1e) (isometry) show that the node body 16 has the shape of a cross, the legs 18 and 19 defining an angle of 90 °.
  • the node body 16 has a central and central bore 15 for a connecting body, not shown.
  • Each leg 18 and 19 each has a bore 11.
  • the legs 18 and 19 extend obliquely upward with respect to the bore 15.
  • the node-rod system shown in FIG. 2 is constructed similarly to the node-rod system shown in FIG. 1.
  • the node body 26 is also cruciform in a vertical plan view (see FIG. 2c).
  • the legs 28 and 29 define a right angle, and a central longitudinal axis, not shown, extends through the central bore 22.
  • Each leg 28 and 29 has a bore 21 which serves for connection to the elements.
  • FIG. 3 shows that the node bodies define a diamond mesh (top view 3a).
  • the top view, view and isometry (c, d, e) of the knot body 36 show that the angle between the legs 38 and 39 is 45 °, while the angle between the legs 39 and 39 'is 135 °.
  • the knot-rod system forms a hexagonal grid
  • the top view, view and isometry (c, d, e) of the knot body 46 show that it can be is a three-legged knot body, the angle between two legs 48 and 49 is 120 °.
  • the legs 48 and 49 project upward with respect to the longitudinal central axis of the node body 46.
  • the legs 58 and 59 of the knot body 56 according to FIG. 5 are designed such that they protrude at right angles from the longitudinal central axis which extends through the bore 55.
  • FIG. 6 shows that this is a hexagon-diamond grid structure, the node body 66 of which is star-shaped.
  • the legs 68 and 69 are of equal length and protrude obliquely upward with respect to the longitudinal central axis passing through the bore 65. Bores 61 are provided for connection to the elements 14.
  • the knot bodies 76 according to FIG. 7 are designed such that the legs 78 and 79 protrude at right angles from the longitudinal central bore 75.
  • the angle between two legs 78 and 79 is 60 ° (cf. plan c), while the view and the isometry (d, e) of the knot body indicate that the height of the legs 78 and 79 is the same.
  • the node-rod system shown in FIG. 8 differs from that in FIG. 5 in that the legs 88 and 89 of the node body 86 define different angles. This results in an irregular hexagonal grid (vertical top view a) which, when folded (side view b), has sloping elements.
  • the top view, view and isometry of the node body 86 show that the angle between the legs 88 and 89 is 135 °, while the angle between the legs 89 and 89 'is 112.5 °.
  • FIG. 9 shows an octagonal grid (cf. vertical plan view a), a square unit being arranged between every two octagon units.
  • This embodiment of the knot-rod system results from the use of a knot body 69, in which the angle between two legs 89 and 89 'is 135 °, while the angle between the legs 99 and 99' is 90 °.
  • the legs 88.99 and 99 ' run at right angles to the central bore 95 and are each provided with a bore 89 (see. Top view c, view d, isometry e).
  • knot bodies 106 In order to create a knot-rod system as shown in FIG. 10, ie a decagon grid system (see vertical top view a), knot bodies 106 (see top view c, view d, isometire e) are necessary. in which the legs 108 and 109 'define an angle of 144 °, while the legs 109 and 109' enclose an angle of 72 °.
  • the twelve-sided grid of a node-rod system shown in Fig. 11 in vertical plan view (a) requires a node body 116, the legs 118 and 119 'enclose an angle of 150 °, while the legs 119 and 119' an angle of 60 ° include (see supervision c, view d and isometry e).
  • the dodecagon shown in FIG. 12 is a unit of a knot-rod system, the knot body 126 of which has two legs 128 and 129 which enclose an angle of 162.5 ° (cf. supervision c).
  • the isometry (e) shows that the legs 128 and 129 are directed upward with respect to the bore 125.
  • the node-rod system shown in FIGS. 13 and 14 consists of a square grid (FIG. 13 partially unfolded and under supervision, FIG. 14 unfolded and under supervision).
  • the node bodies 141 and 142 are articulated by means of an element 143.
  • the joints 144 and 145 allow the element 143 to be pivoted by more than 180 °.
  • 15 shows a node-rod system, the elements of which define a square grid.
  • the node-rod system shown in FIG. 16 differs from that in FIG. 15 in that the lower node elements 152 in the folded state are provided with rollers 161, which transport the node-rod system and in particular facilitate its proper operation.
  • the side view a shows the square grid in the folded state, while the side view b folds the knot-rod system and the Show side view c unfolded.
  • the rollers 161 are connected to the knot bodies 152 by means of plug-in connections, so that they can be easily removed after the assembly of the knot-rod system.
  • the node-rod systems or their node bodies shown in FIGS. 17 to 23 are a space framework with a semi-octahedral structure.
  • the vertical top view (a) of the knot-rod system shows that the knot bodies 172 and 173 each have eight legs 176.
  • the side view b shows that the node bodies 172 and 172 'are in the upper level, while the node bodies 173 and 173' are in the lower level. How the node bodies 176 look in detail can be seen, for example, from FIG. 18.
  • the node body 182 consists of two equal parts 182 'and 182', these two parts being releasably connectable, for example, by means of a screw 210 (see FIG. 21). Each part has four legs 183, 184, which are symmetrical with respect to the longitudinal central axis of the node body 182 and project upwards or downwards.
  • the legs 183 and 184 can be connected in an articulated manner to the forks 185 of the elements 181 by means of bolts 186 and locking pins 187.
  • the elements 181 consist of hollow profile pieces, the ends of which are connected to the forks 185 by welding.
  • the weld seam 211 (cf. FIG. 21) connects the fork 185 tightly to the element 181.
  • the mutually facing sides of the node body 182 'and 182 ⁇ have with respect to the longitudinal center axis of the node body 182 radially extending projections 188 which can be positively connected to recesses 189 of complementary shape. A rotation of the body parts 182 'and 182 ⁇ against each other is therefore not possible in the effective state of the node body.
  • FIG. 20 shows, the end facing the element is the fork 185 is stepped and engages the element 181.
  • the actual fixed connection between the element 181 and the fork 185 is made by means of a weld seam 211.
  • the knot body with elements 181 shown in FIG. 23 also has eight legs 183 which can be detachably connected to eight elements 181, but is supported on a support 230.
  • This support which consists of a pipe section 231 and a truncated cone 232, establishes a connection between the node of the node-rod system and the floor or another contact surface.
  • the connection of the support 230 to the node body is established by means of a screw 233 with a thread 234.
  • the cylindrical bore of part 232 is provided with a thread which cooperates with screw 133.
  • FIG. 24 shows the node body 182 with elements 18, which is supported on a support 240.
  • This support 240 has a base body 241, which can be connected to the node body 182 by means of a bolt 242.
  • the base body 241 has a fork with two legs 244 and 245, in which a leg 138 of the knot body 182 engages. Washers 246 and 247 are arranged between the leg 183 and the parts 244 and 245.
  • the base body 241 can be releasably connected to a pipe section 248, which is supported on a support surface, by means of screws 249.
  • the node-rod system is arranged between two plates or walls 151 and 152 and can be connected by means of a node body (cf. FIG. 27).
  • These node bodies consist of a base body 271, here tabs 272 to 274 and four anchor bolts 275, which are in the plates or Concrete structures 251 and 252 are embedded (eg concreted in). Since the node body 270 also has a central bore 277, it is possible to connect it to the plates 251 or 252 by means of screws.
  • the lower knot body 290 is connected to tensioning sleeves 291 (cf. also FIG. 29), which are provided for receiving cables 294 and 295.
  • the clamping sleeves 291 can be detachably connected to the node body 290 by means of a screw 297. It is therefore a tensile structure.
  • the node-rod systems shown in FIGS. 26 and 28 serve as composite structures.
  • the lower and the upper node bodies 262 and 263 are supported on the lower plate-shaped body 261 and the upper plate-shaped body 260.
  • the stressed construction shown in FIG. 28 forms a square grid and is supported on ropes 285 and 286, which can be detachably connected to the knot bodies 289 and 283 by means of a tensioning sleeve 287.
  • FIG. 30 shows an exploded view of a node body with elements 300, each of which has a fork 301.
  • the knot body 303 has four tabs 304 which project radially with respect to the longitudinal center axis of the knot body 303 and which can be connected in an articulated manner to the forks 301 (cf. also FIG. 31).
  • the sides of the tab 304 facing the forks 301 have friction disks which serve to establish a non-rotatable connection between the forks 301 and the tabs 304. If the knot-rod system has been unfolded or partially unfolded and has taken up the working position, the tabs 304 are connected to the forks 301 by means of screws 307.
  • the node body with elements 320 shown in FIG. 32 has four forks with legs 323 and 324, between which a leg 321 of the element 320 can be inserted.
  • the inner sides of the legs 323 and 324 are toothed 325, so that non-rotatable connections (positive and positive locking) can be produced between the forks 322 and the legs 321.
  • a screw 326 is placed in the bore 328 and tightened. The teeth 325 wedge into the outer sides of the leg 321.
  • a further non-rotatable connection between the elements 330 and the knot body 331 can be produced by means of a joint stiffening 333 with pins 334, 335 running in parallel.
  • the forks 337 have bores 339 running transversely to the element 330, into which the pins 334 and 335 can be inserted.
  • Such bores also have the legs 332 of the node body 331.
  • the double floor shown in FIG. 34 consists of a base plate or base floor 340 and support plates 341, a node-rod system being arranged between the base floor 340 and the support plates 341, which is supported via its node bodies 343 and 344.
  • 35 is a lower node body with a circular base plate 350 (cf. FIG. 35 d), which has a bolt 351 projecting at right angles, on which a four-legged node 355 is rotatably mounted.
  • the base plate 350 has bores 356 which serve to anchor the node body on the plate 340.
  • the node 355 can be adjusted in height by means of a screw nut 357 with a support washer 358.
  • the node body 344 is shown in FIG. 35 a, in FIG. 35 b in top view, in FIG. 35 c in section and in FIG. 35 d in Isometry shown.
  • the node body 343 shown in FIG. 36 consists of a base plate 360 with bores 361, which serve to connect the node body to the plates 341.
  • the plate 360 has a central bore 362, around which four legs 364 and 365 are distributed on the circumference.
  • the legs 364 and 365 are fork-shaped so that legs of the elements, not shown, can be inserted into them.
  • FIG. 37 Another form of application of the node-rod system is shown in FIG. 37.
  • the knot-bar system forms a suspended, integrated ceiling with a square grid, which is connected to a ceiling by means of bars 371.
  • the elements of the node-rod system are designed as hollow bodies and are connected to the node bodies 373 in a medium-tight manner.
  • Such an integrated square grille can be designed as a sprinkler system, as shown in FIGS. 38, 39 and 40.
  • Both the knot bodies 380 and the elements 381 have forks 382 and 383, respectively. Fork joints can be produced using these forks 382 and 383.
  • the knot body 380 which is designed as a multi-part shell body, consists of a base body 385, which is surrounded by projecting legs 386 and 387 with bores, by a cover 388 and by a base 389.
  • the elements 381 are hollow bodies which can be connected to the base body 385 by means of pipe pieces 390 made of elastically deformable material.
  • the two ends of the pipe pieces 390 can be connected to threaded sleeves 391 and 392 by means of clamping elements 394 and 395.
  • the cover 388 and the bottom 389 can be detachably connected to the legs 386 and 387 by means of screws 398 and 399.
  • the bottom 389 has a central bore 400 with a thread into which a sprinkler nozzle 401 can be screwed.
  • the entire node-rod system can therefore be supplied with medium and can thus serve as an extinguishing system and also as a heating or air-conditioning system, the node-rod system accommodating outlet nozzles for air conditioning system that can be equipped with water or air.
  • Elements 381 can be connected to the legs 386 and 387 by means of rivets 404 and 405.
  • 41 and 42 show node-rod systems which can be used as busbar grids and can be suspended on a ceiling 410 by means of rods 411.
  • 42 is constructed essentially as the node body according to FIG. 40, but it has no base body. It consists of four legs 421 and 422 with bores 423 arranged at right angles.
  • the base body can be locked from above by means of a plate 425 and from below by means of a plate 426. Screws 427 and 428 are provided for this.
  • the node body can receive a busbar connector 430 with four heads 431 that engage the elements 420. How the elements 420 look in cross section can be seen in FIG. 41 at the top right, where guide rails 440 are provided for the springs 433 of the heads 431.
  • the main advantage of the node-rod system is that no cables have to be laid, but rather plug and screw connections of standardized parts.
  • a knot body which is designed as a multi-part shell body. It consists of a base body 520, a cover 522 and a base 524. Between the cover 522 and the base body 520 or between the base 524 and the base body, a seal 523 is arranged in each case, which seal the interior in the effective state of the node body.
  • the cover 522 and the base 524 can be detachably connected to the base body 520 by means of screws.
  • a nozzle 525 can be screwed to the base 524.
  • the base body 520 has radially projecting forks which can accommodate the elements 502 and 505.
  • the elements 502 to 505 have axial bores 510 and 511 with thread, can be screwed into the screws 512 are. Between the ends of the elements 502 to 505 on the string side and the knot bodies 520, pressing bodies 530, 532 with bores for the screws 512 are arranged. The screws 512 are screwed in from the inside. The angle of inclination of the elements 502 to 505 is defined by the wedge angle of the pressing bodies 530 and 532.
  • the proposed knot-rod system can be used in many ways (cf. FIGS. 19 to 24).
  • Their particular advantage is the high degree of stiffening in the case of knot bodies and rods, so that e.g. on a construction site, the node bodies only need to be tensioned.
  • the node-rod systems are assembled in workshops, while on the construction sites they only have to be unfolded and the node bodies have to be stiffened.
  • Link networks with square and hexagonal or square and octagonal meshes are suitable for multi-layer trusses made of foldable node-rod systems.
  • At least three knot-rod systems are always connected to each other in a shear-resistant manner.
  • the spatial foldability of all even polygons as individual figures or as modular flat structures leads to a large number of structures which can be connected to one another and can assume more or less stable states. The number of possible combinations is therefore very large.
  • Link networks can be used when used as composite constructions (FIGS. 25, 26 and 27).
  • a shear-resistant connection with concrete or another solid base can be made using head bolts, dowels or the like. With these constructions, finished concrete slabs also come into consideration, so that the production of a complete composite construction can take place quickly.
  • the knot-rod system is located in the cavity between the two levels as a spacer. A cavity produced in this way is ideally suited for installations, for example, and is also protected against the effects of fire and corrosion.

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Abstract

Die Erfindung betriffte in Knoten-Stab-System mit stabförmigen Elementen (151), die mit Knotenkörpern (153-152), von denen sie etwa mittig abgehen, gelenkig verbindbar sind, das aus einer unwirksamen, zusammengefalteten Stellung (q), in der die Elemente dicht nebeneinander angeordnet sind und etwa parallel zueinander verlaufen, in Arbeitsstellungen (c) entfaltbar und hierbei versteifbar sind. Die Knotenkörper (153, 153') liegen im voll entfalteten Arbeitszustand (c) des Knoten-Stab-Systems auf einer gemeinsamen Fläche und definieren ein Gitter aus geradzahligen Vielecken, während sie in teilentfalteter Arbeitsstellung (b) zwei parallel zueinander verlaufende Flächen definieren, derart, daß die Knotenkörper (152, 153) jeweils eines Vieleckes abwechselnd auf der einen bzw. auf der anderen Fläche liegen und daß die auf einer gemeinsamen Fläche liegenden Knotenkörper mittels eines Verbindungs- oder Versteifungskörpers ortsfest gehalten sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Knoten-Stab-System mit stabförmigen Elementen, die mit Knotenkörpern, von denen sie etwa mittig abgehen, gelenkig verbindbar sind, das aus einer unwirksamen, zusammengefalteten Stellung, in der die Elemente dicht nebeneinander angeordnet sind und etwa parallel zueinander verlaufen, in Arbeitsstellungen entfaltbar und hierbei versteifbar sind.
  • Bei bekannten Knoten-Stab-Systemen der eingangs genannten Art, die auch selbsttragende, zusammenlegbare Strukturen genannt werden und z.B. in der CH-PS 638 551 beschrieben sind, besteht zwar die Möglichkeit, diese im gefalteten Zustand platzsparend anzuordnen. Ferner ergeben sich auch keine nennenswerten Schwierigkeiten bezüglich ihrer Entfaltung. Die Anzahl der Gebilde, die durch diese bekannten Strukturen herstellbar sind, beschränkt sich jedoch nur auf dreidimensionale Strukturen.
  • Es ist Aufgabe der Erdindung, ein Knoten-Stab-System der eingangs genannten Art ohne unangemessenen konstruktiven Aufwand so weiterzubilden, daß durch dieses nicht nur räumliche, sondern auch flächige, insbesondere ebene, Gebilde herstellbar sind.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Knotenkörper im voll entfalteten Arbeitszustand des Knoten-Stab-Systems auf einer gemeinsamen Fläche liegen und ein Gitter aus geradzahligen Vielecken definieren, während sie in teilentfalteter Arbeitsstellung zwei parallel zueinander verlaufende Flächen definieren, derart, daß die Knotenkörper jeweils eines Vieleckes abwechselnd auf der einen bzw. auf der anderen Fläche liegen und daß die auf einer gemeinsamen Fläche liegenden Knotenkörper mittels eines Verbindungs- oder Versteifungskörpers ortsfest gehalten sind.
  • Die Knoten-Stab-Systeme bilden im entfalteten Zustand eine modulare Reihung geradzahliger Vielecke. Dabei bildet das Knoten-­Stab-System im entfalteten Zustand ein Netz, dessen Maschen von Druckstäben gebildet sind, die mit den Knotenkörpern durch Drehgelenke verbindbar sind. Während des Faltvorganges stellen sich in dem Rastersystem "Hoch" und "Tief" ein.
  • Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Eine besonders vorteilhafte Weitergestaltung des Knoten-Stab-­Systems mit in vertikaler Draufsicht sternförmigen Knotenkörpern, deren Zacken mit den Elementen mittels Gabelgelenken verbindbar sind, sieht vor, daß die miteinander zusammenarbeitenden Seiten der Gabelgelenke, die durch die Zacken bzw. Elemente definiert sind, unverdrehbar verbindbar sind. Diese unverdrehbare Verbindung kommt dann zum Tragen, wenn das Knoten-Stab-System die vorgesehene und wirksame Arbeitsstellung eingenommen hat.
  • Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß die Knotenkörper aus jeweils einem Grundkörper bestehen, von dem aus strahlenförmige Gabeln bzw. Schenkel, die mit Schenkeln bzw. Gabeln der Elemente verbindbar sind, ausgehen und daß die Drehachsen der Gabeln bzw. Schenkel jeweils eines Knotenkörpers in einer Ebene liegen. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist Z.B. dann von Bedeutung, wenn die Knotenkörper auch für andere Zwecke, z.B. Sprinkleranlagen, dienen sollen. Eine weitere Maßnahme der Erfindung bei Knoten-Stab-Systemen mit dreizackigen Knotenkörpern sieht vor, daß die Längsmittelachsen mindestens eines Zackenpaares sich unter einem Winkel α schneiden, der kleiner als 120° ist, während die Längsmittelachse der dritten Zacke die Winkelhalbierende des ersten Zackenpaares ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft bei Knoten-Stab-Systemen anwendbar, deren Elemente unterschiedliche Längen aufweisen.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die Knotenkörper mittige Bohrungen besitzen, deren Längsmittelachsen rechtwinklig zur Ebene verlaufen, in der die Knotenkörper liegen. Besitzen diese Bohrungen Gewinde, dann können die Knotenkörper z.B. mit Wänden verbunden werden, so daß doppelwandige Strukturen herstellbar sind.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die einander zugekehrten und miteinander verbindbaren Seiten der Gabelgelenke als gegeneinander unverdrehbare Reibungsflächen ausgebildet sind.
  • Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Knotenkörper als mehrteilige Schalenkörper ausgebildet sind, deren Grundkörper von abstehenden Schenkeln bzw. Gabeln, Deckeln und Böden umgeben sind, und daß die Schenkel und Gabeln mit den Deckeln und Böden mittels Schrauben lösbar und druckdicht verbindbar sind. Hierbei ist es von Vorteil, wenn jeweils zwei benachbarte Schenkel einstückig ausgebildet sind. Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, daß sowohl die Knotenkörper als auch die Elemente Gabeln besitzen, durch die Gabelgelenke herstellbar sind, und daß die Elemente mit den entsprechenden Grundkörpern mittels Rohrstücken mediumführend verbindbar sind. Die Rohrstücke können hierbei aus einem elastisch verformbaren Material, z.B. Kunststoff, bestehen. Dadurch ist es möglich, das Knoten-Stab-System als eine medium-­bzw. stromführende Struktur auszubilden.
  • Ferner sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der mit dem Knotenkörper lösbar verbindbare Boden eine mittige Bohrung mit Gewinde besitzt, in die eine Sprühdüse einschraubbar ist und als Feuerlösch- oder Klimaanlage ausgebildet ist.
  • Die Verbindung zwischen den Elementen und den Knotenkörpern kann sowohl durch eine als auch durch zwei Verbindungskörper hergestellt sein. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Gelenkachse des Gabelgelenkes durch mindestens eine Schraube, Niete oder einem Bolzen definiert ist.
  • Bezüglich einer dreidimensionalen Ausbildung des Knoten-Stab-­Systems ist es vorteilhaft, wenn die dem Boden zugekehrten Seiten mit Spannhülsen zur Aufnahme von Seilen versehen sind. Eine andere Möglichkeit, eine räumliche Stabilität des Knoten-­Stab-Systems zu erreichen, besteht darin, daß die Verbindungs- und Versteifungskörper aus voll entfalteten Knoten-Stab-Systemen, deren Elementenlängen den Abständen der in einer Fläche liegenden und benachbarten Knotenkörpern entsprechen, bestehen. Die Verbindungs- und Versteifungskörper können jedoch auch aus Platten oder Wänden bestehen, mit denen die Knotenkörper z.B. mittels Schrauben lösbar verbindbar sind.
  • Schließlich sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Elemente als Stromschienen ausgebildet sind, die in Anschlußstecker, die die Elemente eines Knotenkörpers elektrisch verbinden, einsteckbar sind.
  • Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 ein Knoten-Stab-System mit kreuzförmigen Knotenkörpern in vertikaler Draufsicht, deren Schenkel nach oben abstehen,
    • Fig. 2 ein Knoten-Stab-System mit kreuzförmigen Knotenkörpern in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 3 ein Knoten-Stab-System mit X-förmigen Knotenkörpern in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 4 ein Knoten-Stab-System mit dreizackigen Knotenkörpern, deren Schenkel nach oben abstehen , in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 5 ein Knoten-Stab-System mit dreizackigen Knotenkörpern in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 6 ein Knoten-Stab-System mit sechszackigen Knotenkörpern, deren Schenkel nach oben abstehen in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 7 ein Knoten-Stab-System mit sechszackigen Knotenkörpern in vertikaler Draufsicht,
    • Fig 8 ein Knoten-Stab-System mit dreizackigen Knotenkörpern, wobei der Winkel zwischen jeweils zwei Zacken unterschiedlich ist,in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 9 ein Knoten-Stab-System mit dreizackigen Knotenkörpern, wobei zwei Zacken einen Winkel von 90° definieren, in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 10 ein Knoten-Stab-System mit dreizackigen Knotenkörpern, wobei der Winkel zwischen zwei Zacken 72° beträgt, in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 11 einen Knotenkörper mit dreizackigen Knotenkörpern, wobei der Winkel zwischen zwei Zacken 60° beträgt , in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 12 ein Knoten-Stab-System mit zweizackigen Knotenkörpern in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 13 ein Knoten-Stab-System,das ein Quadratgitter bildet (teilentfaltet), in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 14 das in Fig. 13 dargestellte Knoten-Stab-System in vertikaler Draufsicht und vollentfaltet,
    • Fig. 15 ein Knoten-Stab-System in allen drei Positionen und Seitansicht (gefaltet, teilentfaltet, entfaltet),
    • Fig. 16 das in Fig. 15 dargestellte Knoten-Stab-System mit Rollen,
    • Fig. 17 ein Knoten-Stab-System in Halboktaeder-Struktur (Aufsicht, Ansicht),
    • Fig. 18 einen Knotenkörper mit zwei Elementen in Explosionsdarstellung,
    • Fig. 19 einen Knotenkörper einer Halboktaeder-Struktur in vertikaler Draufsicht,
    • Fig. 20 den in Fig. 19 dargestellten Knotenkörper im Horizontalschnitt,
    • Fig. 21 den in Fig. 19 dargestellten Knotenkörper im Vertikalschnitt,
    • Fig. 22 einen weiteren Knotenkörper einer Halboktaeder-­Struktur im Vertikalschnitt,
    • Fig. 23 einen weiteren Knotenkörper (Auflager) einer Halboktaeder-Struktur im Vertikalschnitt,
    • Fig. 24 einen weiteren Knotenkörper (Auflager) einer Halboktaeder-Struktur im Vertikalschnitt,
    • Fig. 25 ein Knoten-Stab-System als Verbundkonstruktion ausgebildet und aus Quadratgittern bestehend (teilgefaltet, Seitenansicht),
    • Fig. 26 ein Knotenstabsystem (Verbundkonstruktion) mit Quadratgittern (teilgefaltet, Perspektive),
    • Fig. 27 einen Knotenkörper (Isometrie),
    • Fig. 28 ein Knoten-Stab-System als zugbeanspruchte Konstruktion mit Quadratgittern (Teilgefaltet, Perspektive),
    • Fig. 29 einen Vertikalschnitt durch einen Knotenkörper mit einer Seilnetzunterspannung,
    • Fig. 30 einen Knotenkörper mit Elementen in Explosionsdarstellung und mit Gelenkversteifung durch Reibungsscheiben,
    • Fig. 31 einen Horizontalschnitt durch einen Knotenkörper mit Elementen,
    • Fig 32 einen als Gelenkversteifung ausgebildeten Knotenkörper in Explosionsdarstellung,
    • Fig. 33 einen weiteren als Gelenkversteifung ausgebildeten Knotenkörper in Explosionsdarstellung,
    • Fig. 34 ein Knoten-Stab-System mit Doppelboden (Quadratgitter und teilentfaltet) in Perpektive,
    • Fig. 35 Knotenkörper für Doppelboden (Ansicht, Aufsicht, Schnitt, Isometrie),
    • Fig. 36 einen oberen Knotenkörper für ein Knoten-Stab-­System mit Doppelboden und Quadratgittern (Ansicht, Aufsicht, Schnitt, Isometrie),
    • Fig. 37 ein Knoten-Stab-System als abgehängte, integrierte Decke (Perspektive),
    • Fig. 38 einen Vertikalschnitt durch einen Knotenkörper, der als Sprinkleranlage ausgebildet ist,
    • Fig. 39 den in Fig. 38 dargestellten Knotenkörper im Horizontalschnitt,
    • Fig. 40 den in Fig. 37 dargestellten Knotenkörper in Explosionsdarstellung,
    • Fig. 41 ein Knoten-Stab-System als Stromschienenraster und
    • Fig. 42 einen Knotenkörper des in Fig. 41 dargestellten Knoten-Stab-Systems in Explosionsdarstellung,
    • Fig. 43 einen mehrteiligen, mit Medium beaufschlagbaren Knotenkörper mit Elementen in Explosionsdarstellung.
  • Die in den Fig. 1 bis 12 dargestellten Knoten-Stab-Systeme mit Knotenkörpern bestehen im wesentlichen aus stabförmigen Elementen, die mit Knotenkörpern, von denen sie etwa mittig abgehen, gelenkig verbindbar sind, wobei das Knoten-Stab-System aus einer unwirksamen, zusammengefalteten Stellung, in der die Elemente dicht nebeneinander angeordnet sind und etwa parallel zueinander verlaufen, in Arbeitsstellungen entfaltbar und hierbei versteifbar sind. Die Knotenkörper liegen im voll entfalteten Arbeitszustand des Knoten-Stab-Systems auf einer gemeinsamen Fläche und definieren ein Gitter aus geradzahligen Vielecken, während die Knotenkörper in teilentfalteter Arbeitsstellung des Knoten-Stab-Systems zwei parallel zueinander verlaufende Flächen definieren, derart, daß die Knotenkörper jeweils eines Vieleckes abwechselnd auf der einen bzw. auf der anderen Fläche liegen und daß die auf einer gemeinsamen Fläche liegenden Knotenkörper mittels eines Verbindungs- oder Versteifungskörpers ortsfest gehalten sind.
  • In Fig. 1 ist ein Knoten-Stab-System mit Quadratgittern dargestellt. Die mit schwarzen Punkten dargestellten Knotenkörper 10 befinden sich in der oberen Ebene, während die mit den weißen Punkten 12 dargestellten Knotenkörper in der unteren Ebene angeordnet sind. Die schwarzen und die weißen Knotenkörper 10 und 12 sind mit den Elementen 14 gelenkig verbunden. Die vertikale Draufsicht (a) und die Seitenansicht (b) lassen erkennen, daß die Länge der Elemente 14 gleich groß ist. Die Fig. 1c) (Aufsicht), 1d) (Ansicht), 1e) (Isometrie) lassen erkennen, daß der Knotenkörper 16 die Form eines Kreuzes besitzt, wobei die Schenkel 18 und 19 einen Winkel von 90° definieren. Der Knotenkörper 16 hat eine zentrale und mittige Bohrung 15 für einen nicht näher dargestellten Verbindungskörper. Jeder Schenkel 18 und 19 besitzt jeweils eine Bohrung 11. Die Schenkel 18 und 19 erstrecken sich mit Bezug auf die Bohrung 15 schräg nach oben.
  • Das in Fig. 2 dargestellte Knoten-Stab-System ist ähnlich aufgebaut wie das in Fig. 1 dargestellte Knoten-Stab-System. Der Knotenkörper 26 ist in vertikaler Draufsicht ebenfalls ebenfalls kreuzförmig (vgl. Fig. 2c). Die Schenkel 28 und 29 definieren einen rechten Winkel, und durch die Zentralbohrung 22 erstreckt sich eine nicht näher dargestellte Längsmittelachse. Jeder Schenkel 28 und 29 besitzt eine Bohrung 21, die zur Verbindung mit den Elementen dient.
  • Die Fig. 3 läßt erkennen, daß die Knotenkörper ein Rautengitter definieren (Aufsicht 3a). Die Aufsicht, Ansicht und Isometrie (c,d,e) des Knotenkörpers 36 lassen erkennen, daß der Winkel zwischen den Schenkeln 38 und 39 45° beträgt, während der Winkel Winkel zwischen den Schenkeln 39 und 39′ 135° groß ist.
  • Aus der in Fig. 4 dargestellten Aufsicht (a) ist zu entnehmen, daß das Knoten-Stab-System ein sechseckiges Gitter bildet, während die Aufsicht, Ansicht und Isometrie (c,d,e) des Knotenkörpers 46 erkennen lassen, daß es sich um einen dreischenkligen Knotenkörper handelt, wobei der Winkel zwischen jeweils zwei Schenkeln 48 und 49 120° beträgt. Die Schenkel 48 und 49 stehen mit Bezug auf die Längsmittelachse des Knotenkörpers 46 nach oben ab. Im Unterschied zu Fig. 4 sind die Schenkel 58 und 59 des Knotenkörpers 56 nach Fig. 5 so ausgebildet, daß sie rechtwinklig von der Längsmittelachse, die durch die Bohrung 55 verläuft, abstehen.
  • Aus Fig. 6 (vertikale Ansicht a) geht hervor, daß es sich hier um eine Sechseck-Rauten-Gitterstruktur handelt, deren Knotenkörper 66 sternförmig ausgebildet sind. Die Schenkel 68 und 69 sind gleichlang und stehen mit Bezug auf die durch die Bohrung 65 gehende Längsmittelachse schräg nach oben ab. Für die Verbindung mit den Elementen 14 sind Bohrungen 61 vorgesehen.
  • Im Unterschied zu den in Fig. 6 dargestellten Knotenkörpern 66 sind die Knotenkörper 76 nach Fig. 7 so ausgebildet, daß die Schenkel 78 und 79 rechtwinklig von der Längsmittelbohrung 75 abstehen. Der Winkel zwischen jeweils zwei Schenkeln 78 und 79 beträgt 60° (vgl. Aufsicht c), während die Ansicht und die Isometrie (d,e) des Knotenkörpers erkennen lassen, daß die Höhe der Schenkel 78 und 79 gleich groß ist.
  • Das in Fig. 8 dargestellte Knoten-Stab-System unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 5 dargestellten Knoten-Stab-System dadurch, daß die Schenkel 88 und 89 der Knotenkörper 86 unterschiedliche Winkel definieren. Dadurch ergibt sich ein unregelmäßiges Sechseckgitter (vertikale Draufsicht a), das im zusammengefalteten Zustand (Seitenansicht b) schräg verlaufende Elemente besitzt. Die Aufsicht, Ansicht und Isometrie des Knotenkörpers 86 (Abb. c,d,e) lassen erkennen, daß der Winkel zwischen den Schenkel 88 und 89 135° beträgt, während der Winkel zwischen den Schenkel 89 und 89′ 112,5° beträgt.
  • Aus der Fig. 9 geht ein Achteckgitter hervor (vgl. vertikale Draufsicht a), wobei zwischen jeweils zwei Achteckeinheiten eine Viereckeinheit angeordnet ist. Diese Ausführungsform des Knoten-Stab-Systems ergibt sich aus der Anwendung eines Knotenkörpers 69, bei dem der Winkel zwischen zwei Schenkeln 89 und 89′ 135° beträgt, während der Winkel zwischen den Schenkeln 99 und 99′ 90° beträgt. Die Schenkel 88,99 und 99′ verlaufen rechtwinklig zur mittigen Bohrung 95 und sind mit jeweils einer Bohrung 89 versehen (vgl. Aufsicht c, Ansicht d, Isometrie e).
  • Um ein Knoten-Stab-System zu schaffen, wie es in der Fig. 10 dargestellt ist, d.h. ein Zehneckgitter-System (vgl. vertikale Draufsicht a), sind Knotenkörper 106 (vgl. Aufsicht c, Ansicht d, Isometire e) notwendig, bei denen die Schenkel 108 und 109′ einen Winkel von 144° definieren, während die Schenkel 109 und 109′ einen Winkel von 72° einschließen.
  • Das in Fig. 11 dargestellte Zwölfeckgitter eines Knoten-Stab-­Systems in vertikaler Draufsicht (a) setzt einen Knotenkörper 116 voraus, dessen Schenkel 118 und 119′ einen Winkel von 150° einschließen, während die Schenkel 119 und 119′ einen Winkel von 60° einschließen (vgl. Aufsicht c, Ansicht d und Isometrie e). Das in Fig. 12 dargestellte Zwanzigeck ist eine Einheit eines Knoten-Stab-Systems, dessen Knotenkörper 126 zwei Schenkel 128 und 129 besitzen, die einen Winkel von 162,5° einschließen (vgl. Aufsicht c). Die Isometrie (e) läßt erkennen, daß die Schenkel 128 und 129 mit Bezug auf die Bohrung 125 nach oben gerichtet sind.
  • Das in den Fig. 13 und 14 dargestellte Knoten-Stab-System besteht aus einem Quadratgitter (Fig. 13 teilentfaltet und in Aufsicht, Fig. 14 entfaltet und in Aufsicht). Die Knotenkörper 141 und 142 sind mittels eines Elementes 143 gelenkig verbunden. Die Gelenke 144 und 145 ermöglichen ein Verschwenken des Elementes 143 um mehr als 180°. In Fig. 15 ist ein Knoten-Stab-System dargestellt, dessen Elemente ein Quadratgitter definieren. Im gefalteten Zustand (Seitenansicht a) sind die Elemente 151 und 151′ nebeneinander angeordnet und verlaufen parallel. Aus dem gefalteten Zustand (Seitenansicht a) kann das Knoten-Stab-­System in die teilentfaltete Lage (Seitenansicht b) versetzt werden, wobei die Elemente 151 um die Gelenke 155 und 156 verschwenkt werden. Im voll entfalteten Zustand (Seitenansicht c) liegen alle Knotenkörper 153 und 153′ sowie alle Elemente 151 in einer Ebene. Das in Fig. 16 dargestellte Knoten-Stab-­System unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 15 dargestellten Knoten-Stab-System dadurch, daß die im gefalteten Zustand unteren Knotenelemente 152 mit Rollen 161 versehen sind, die den Transport des Knoten-Stab-Systems und insbesondere seine sachgerechte Betätigung erleichtern. Die Seitenansicht a zeigt das Quadratgitter im gefalteten Zustand, während die Seitenansicht b das Knoten-Stab-System teilenfaltet und die Seitenansicht c entfaltet darstellen. Die Rollen 161 sind mit den Knotenkörpern 152 mittels Steckverbindungen verbunden, so daß sie nach der Montage des Knoten-Stab-Systems ohne weiteres entfernt werden können.
  • Bei den in den Fig. 17 bis 23 dargestellten Knoten-Stab-Systemen bzw. deren Knotenkörpern handelt es sich um ein Raumfachwerk mit Halboktaeder-Struktur. Die vertikale Draufsicht (a) des Knoten-Stab-Systems läßt erkennen, daß die Knotenkörper 172 und 173 jeweils acht Schenkel 176 besitzen.
  • Die Seitenansicht b läßt erkennen, daß die Knotenkörper 172 und 172′ in der oberen Ebene liegen, während die Knotenkörper 173 und 173′ in der unteren Ebene liegen. Wie die Knotenkörper 176 im einzelenen aussehen, geht z.B. aus der Fig. 18 hervor. Der Knotenkörper 182 besteht aus zwei gleichen Teilen 182′ und 182˝, wobei diese beiden Teile z.B. mittels einer Schraube 210 (vgl. Fig. 21) lösbar verbindbar sind. Jedes Teil besitzt vier Schenkel 183,184, die mit Bezug auf die Längsmittelachse des Knotenkörpers 182 symmetrisch ausgebildet sind und nach oben bzw. nach unten abstehen. Diese Schenkel 183 und 184 sind mit den Gabeln 185 der Elemente 181 mittels Bolzen 186 und Sicherungsstiften 187 gelenkig verbindbar. Die Elemente 181 bestehen aus Hohlprofilstücken, deren Enden mit den Gabeln 185 durch Schweißen verbunden sind. Die Schweißnaht 211 (vgl. Fig. 21) verbindet die Gabel 185 dicht mit dem Element 181 ab. Die einander zugekehrten Seiten der Knotenkörper 182′ und 182˝ besitzen mit Bezug auf die Längsmittelachse des Knotenkörpers 182 radial verlaufende Vorsprünge 188, die mit Ausnehmungen 189 komplementärer Gestalt formschlüssig verbindbar sind. Ein Verdrehen der Körperteile 182′ und 182˝ gegeneinander ist daher im wirksamen Zustand des Knotenkörpers nicht möglich. Wie die Fig. 20 zeigt, ist das dem Element zugekehrte Ende der Gabel 185 stufenförmig abgesetzt und greift in das Element 181 ein. Die eigentliche feste Verbindung zwischen dem Element 181 und der Gabel 185 ist mittels einer Schweißnaht 211 hergestellt.
  • Der in Fig. 23 dargestellte Knotenkörper mit Elementen 181 hat ebenfalls acht Schenkel 183, die mit acht Elementen 181 lösbar verbindbar sind, er stützt sich jedoch auf einem Auflager 230 ab. Dieses Auflager, das aus einem Rohrstück 231 und einem Kegelstumpf 232 besteht, stellt eine Verbindung zwischen dem Knoten des Knoten-Stab-Systems und dem Boden bzw. einer anderen Auflagefläche her. Die Verbindung des Auflagers 230 mit dem Knotenkörper ist mittels einer Schraube 233 mit Gewinde 234 hergestellt. Die zylindrische Bohrung des Teiles 232 ist mit einem Gewinde versehen, das mit der Schraube 133 zusammenarbeitet.
  • In Fig. 24 ist der Knotenkörper 182 mit Elementen 18 dargestellt, der sich auf einem Auflager 240 abstützt. Dieses Auflager 240 besitzt einen Grundkörper 241, der mit dem Knotenkörper 182 mittels eines Bolzens 242 verbindbar ist. Der Grundkörper 241 besitzt eine Gabel mit zwei Schenkeln 244 und 245, in die ein Schenkel 138 des Knotenkörpers 182 eingreift. Zwischen dem Schenkel 183 und den Teilen 244 und 245 sind Unterlagsscheiben 246 und 247 angeordnet. Der Grundkörper 241 ist mit einem Rohrstück 248, das sich auf einer Auflagefläche abstützt, mittels Schrauben 249 lösbar verbindbar.
  • In Fig. 25 ist ein Knoten-Stab-System als Verbundkonstruktion dargestellt. In der oberen Abbildung a ist das Knoten-Stab-­System zwischen zwei Platten oder Wänden 151 und 152 angeordnet und mittels Knotenkörper (vgl. Fig. 27) verbindbar. Diese Knotenkörper bestehen aus einem Grundkörper 271, hier Laschen 272 bis 274 und vier Ankerbolzen 275, die in den Platten oder Betonstrukturen 251 und 252 eingelassen (Z.B. einbetoniert) sind. Da der Knotenkörper 270 auch eine mittige Bohrung 277 besitzt, besteht die Möglichkeit, ihn mit den Platten 251 bzw. 252 mittels Schrauben zu verbinden.
  • Bei der Verbundkonstruktion nach Abbildung b (Fig. 25) ist der untere Knotenkörper 290 mit Spannhülsen 291 (vgl. auch Fig. 29) verbunden, die zur Aufnahme von Seilen 294 und 295 vorgesehen sind. Die Spannhülsen 291 sind mit dem Knotenkörper 290 mittels einer Schraube 297 lösbar verbindbar. Es handelt sich daher um eine zugbeanspruchte Konstruktion.
  • Die in den Fig. 26 und 28 dargestellten Knoten-Stab-Systeme dienen als Verbundkonstruktionen. Die unteren bzw. die oberen Knotenkörper 262 bzw. 263 stützen sich auf den unteren plattenförmigen Körper 261 bzw. oberen plattenförmigen Körper 260 ab. Die in Fig. 28 dargestellte zugebeanspruchte Konstruktion bildet ein Quadratgitter und stützt sich auf Seilen 285 und 286 ab, die mit den Knotenkörpern 289 bzw. 283 mittels einer Spannhülse 287 lösbar verbindbar sind.
  • Fig. 30 zeigt in Explosionsdarstellung einen Knotenkörper mit Elementen 300, die jeweils eine Gabel 301 besitzen. Der Knotenkörper 303 besitzt vier Laschen 304, die mit Bezug auf die Längsmittelachse des Knotenkörpers 303 radial abstehen und die mit den Gabeln 301 gelenkig verbindbar sind (vgl. auch Fig. 31). Die den Gabeln 301 zugekehrten Seiten der Lasche 304 besitzen Reibungsscheiben, die dazu dienen, eine unverdrehbare Verbindung zwischen den Gabeln 301 und den Laschen 304 herzustellen. Ist das Knoten-Stab-System entfaltet oder teilentfaltet worden und hat es die Arbeitsstellung eingenommen, dann werden die Laschen 304 mit den Gabeln 301 mittels Schrauben 307 verbunden.
  • Der in Fig. 32 dargestellte Knotenkörper mit Elementen 320 besitzt vier Gabeln mit Schenkeln 323 und 324, zwischen die ein Schenkel 321 des Elementes 320 einsteckbar ist. Die Innenseiten der Schenkel 323 und 324 sind verzahnt 325, so daß zwischen den Gabeln 322 und den Schenkeln 321 unverdrehbare Verbindungen (Kraft- und Formschluß) herstellbar sind. Nach Einsetzen des Schenkels 320 zwischen die Schenkel 322 und 324 wird in die Bohrung 328 eine Schraube 326 gelegt und angezogen. Dabei keilen sich die Zähne 325 in die Außenseiten des Schenkels 321 ein.
  • Eine weitere unverdrehbare Verbindung zwischen den Elementen 330 und dem Knotenkörper 331 ist mittels einer Gelenkversteifung 333 mit parallel verlaufenden Stiften 334, 335 herstellbar. Hierfür besitzen die Gabeln 337 quer zum Element 330 verlaufende Bohrungen 339, in welche die Stifte 334 und 335 einsteckbar sind. Solche Bohrungen besitzen auch die Schenkel 332 des Knotenkörpers 331.
  • Der in Fig. 34 dargestellte Doppelboden besteht aus einer Grundplatte oder Grundboden 340 und Auflageplatten 341, wobei zwischen dem Grundboden 340 und den Auflageplatten 341 ein Knoten-Stab-System angeordnet ist, das sich über seine Knotenkörper 343 und 344 abstützt.
  • In den Fig. 34 und 35 sind die für den Doppelboden nach der Fig. 34 vorgesehenen Knotenkörper gezeigt. Bei den Knotenkörpern nach Fig. 35 handelt es sich um einen unteren Knotenkörper mit einer kreisrunden Grundplatte 350 (vgl. Fig. 35 d), der einen rechtwinklig abstehenden Bolzen 351 besitzt, auf dem ein vierschenkliger Knotenpunkt 355 drehbar gelagert ist. Die Grundplatte 350 besitzt Bohrungen 356, die zur Verankerung des Knotenkörpers auf der Platte 340 dienen. Der Knotenpunkt 355 ist höhenverstellbar, und zwar mittels einer Schraubenmutter 357 mit einer Auflagescheibe 358. Der Knotenkörper 344 ist in Fig. 35 a in Ansicht, in Fig. 35 b Aufsicht, in Fig. 35 c im Schnitt und in Fig. 35 d in Isometrie dargestellt.
  • Der in Fig. 36 dargestellte Knotenkörper 343 besteht aus einer Grundplatte 360 mit Bohrungen 361, die zur Verbindung des Knotenkörpers mit den Platten 341 dienen. Die Platte 360 besitzt eine Zentralbohrung 362, um die vier Schenkel 364 und 365 umfangseitig verteilt sind. Die Schenkel 364 und 365 sind gabelförmig ausgebildet, so daß in sie Schenkel der nicht näher dargestellten Elemente einsteckbar sind.
  • Eine weitere Anwendungsform des Knoten-Stab-Systems geht aus Fig. 37 hervor. Das Knoten-Stab-System bildet eine abgehängte, integrierte Decke mit quadratischem Gitter, die mit einer Decke mittels Stäbe 371 verbunden ist. Die Elemente des Knoten-Stab-­Systems sind als Hohlkörper ausgebildet und mit den Knotenkörpern 373 mediumdicht verbunden. So ein integriertes Quadratgitter kann als Sprinkleranlage ausgebildet sein, wie in Fig. 38, 39 und 40 dargestellt ist. Sowohl die Knotenkörper 380 als auch die Elemente 381 besitzen Gabeln 382 bzw. 383. Durch diese Gabeln 382 und 383 sind Gabelgelenke herstellbar. Der als mehrteiliger Schalenkörper ausgebildete Knotenkörper 380 besteht aus einem Grundkörper 385, der von abstehenden Schenkeln 386 und 387 mit Bohrungen, von einem Deckel 388 und von einem Boden 389 umgeben ist. Bei den Elementen 381 handelt es sich um Hohlkörper, die mit dem Grundkörper 385 mittels Rohrstücken 390 aus elastisch verformbarem Material verbindbar sind. Die beiden Enden der Rohrstücke 390 sind mit Gewindehülsen 391 und 392 mittels Spannelementen 394 und 395 verbindbar. Der Deckel 388 und der Boden 389 sind mit den Schenkeln 386 und 387 mittels Schrauben 398 und 399 lösbar verbindbar. Der Boden 389 besitzt eine zentrale Bohrung 400 mit Gewinde, in die eine Sprinklerdüse 401 einschraubbar ist. Das gesamte Knoten-Stab-­System ist daher mit Medium beaufschlagbar und kann somit als Löschanlage und auch als Heizungsoder Klimaanlage dienen, wobei das Knoten-Stab-System mit Wasser oder Luft bestückbar Auslaßdüsen für eine Klimaanlage aufnehmen. Die Elemente 381 sind mit den Schenkeln 386 und 387 mittels Nieten 404 und 405 verbindbar.
  • In den Fig. 41 und 42 als Stromschienenraster verwendbare Knoten-­Stab-Systeme dargestellt, die auf einer Decke 410 mittels Stäbe 411 aufhängbar sind. Der Knotenkörper nach Fig. 42 ist im wesentlichen so aufgebaut wie der Knotenkörper nach Fig. 40, er besitzt jedoch keinen Grundkörper. Er besteht aus vier rechtwinklig angeordneten Schenkeln 421 und 422 mit Bohrungen 423. Von oben ist der Grundkörper mittels einer Platte 425 und von unten mittels einer Platte 426 abschließbar. Hierfür sind Schrauben 427 und 428 vorgesehen. Der Knotenkörper kann einen Stromschienenstecker 430 mit vier Köpfen 431, die in die Elemente 420 eingreifen, aufnehmen. Wie die Elemente 420 im Querschnitt aussehen, ergibt sich aus Fig. 41 oben rechts, wo für die Federn 433 der Köpfe 431 Führungsschienen 440 vorgesehen sind. Der Vorteil des Knoten-Stab-Systems besteht im wesentlichen darin, daß keine Leitungen gelegt werden müssen, vielmehr handelt es sich um Steck- und Schraubverbindungen von genormten Teilen.
  • Schließlich geht aus der Fig. 43 ein Knotenkörper, der als mehrteiliger Schalenkörper ausgebildet ist, hervor. Er besteht aus einem Grundkörper 520, einem Deckel 522 und einem Boden 524. Zwischen dem Deckel 522 und dem Grundkörper 520 bzw. zwischen dem Boden 524 und dem Grundkörper ist jeweils eine Dichtung 523 angeordnet, die im wirksamen Zustand des Knotenkörpers den Innenraum dicht abschließen. Der Deckel 522 und der Boden 524 sind mit dem Grundkörper 520 mittels Schrauben lösbar verbindbar. Mit dem Boden 524 ist eine Düse 525 verschraubbar. Der Grundkörper 520 besitzt radial abstehende Gabeln, die die Elemente 502 und 505 aufnehmen können. Man erkennt, daß die Elemente 502 bis 505 axiale Bohrungen 510 und 511 mit Gewinde besitzen, in die Schrauben 512 einschraubbar sind. Zwischen den strinseitigen Enden der Elemente 502 bis 505 und den Knotenkörpern 520 sind Preßkörper 530,532 mit Bohrungen für die Schrauben 512 angeordnet. Die Schrauben 512 werden von innen eingeschraubt. Der Neigungswinkel der Elemente 502 bis 505 ist durch den Keilwinkel der Preßkörper 530 und 532 definiert.
  • Man erkennt, daß das vorgeschlagene Knoten-Stab-System vielfach angewandt werden kann (vgl. Fig. 19 bis 24). Ihr besonderer Vorteil besteht im hohen Grad der Versteifung bei Knotenkörpern und Stäben, so daß z.B. auf einer Baustelle die Knotenkörper nur verspannt werden müssen. Zusammengebaut werden die Knoten-­Stab-Systeme in Werkstätten, während auf den Baustellen sie nur entfaltet und die Knotenkörper versteift werden müssen. Für mehrlagige Raumfachwerke aus faltbaren Knoten-Stab-Systemen eignen sich Gliedernetze mit quadratischen und sechseckigen oder quadratischen und achteckigen Maschen. Dabei werden immer mindestens drei Knoten-Stab-Systeme schubfest miteinander verbunden. Die räumliche Faltbarkeit sämtlicher geradzahliger Vielecke als Einzelfiguren oder als modulare Flächengebilde führt zu einer Vielzahl von Strukturen, die untereinander verbindbar sind und dabei mehr oder weniger stabile Zustände einnehmen können. Die Zahl der Kombinationsmöglichkeiten ist daher sehr groß.
  • Bei der Verwendung als Verbundkonstruktionen (Fig. 25,26 und 27) können Gliedernetze verwendet werden. Eine schubfeste Verbindung mit Beton oder einer anderen festen Unterlage kann mittels Kopfbolzen, Dübeln oder dergleichen erfolgen. Bei diesen Konstruktionen kommen auch fertige Betonplatten in Betracht, so daß die Herstellung einer kompletten Verbundkonstruktion rasch erfolgen kann. Im Hohlraum zwischen den beiden Ebenen befindet sich das Knoten-Stab-System als Abstandshalter. Ein auf diese Weise hergestellter Hohlraum ist z.B. für Installationen bestens geeignet und zudem vor Brandeinwirkung und Korosion geschützt.
  • Bei Anwendung als Seilnetzkonstruktion ist von Bedeutung, daß die Herstellung sehr kostengünstig ist und daher die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund steht.
  • Bei der Anwendung als gekrümmte Tragstrukturen (Fig. 30, 31,32 und 33) ist von Bedeutung, daß ein optimales Druckgewölbe herstellbar ist. Daraus folgt, daß auf die Baustelle ein Knoten-­Stab-System transportiert werden kann, dort entfaltet und nach Erreichung der gewünschten Figur versteift wird. Bogen- und Kugelstrukturen sind ebenso leicht herstellbar wie hyperbolische oder freigekrümmte Strukturen.

Claims (22)

1. Knoten-Stab-System mit stabförmigen Elementen, die mit Knotenkörpern, von denen sie etwa mittig abgehen, gelenkig verbindbar sind, das aus einer unwirksamen, zusammengefalteten Stellung, in der die Elemente dicht nebeneinander angeordnet sind und etwa parallel zueinander verlaufen, in Arbeitsstellungen entfaltbar und hierbei versteifbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenkörper (26) im voll entfalteten Arbeitszustand des Knoten-Stab-Systems auf einer gemeinsamen Fläche liegen und ein Gitter aus geradzahligen Vielecken definieren, während sie in teilentfalteter Arbeitsstellung zwei parallel zueinander verlaufende Flächen definieren, derart, daß die Knotenkörper (10,12) jeweils eines Vieleckes abwechselnd auf der einen bzw. auf der anderen Fläche liegen und daß die auf einer gemeinsamen Fläche liegenden Knotenkörper mittels eines Verbindungs- oder Versteifungskörpers ortsfest gehalten sind
2. Knoten-Stab-System nach Anspruch 1 mit in vertikaler Draufsicht sternförmigen Knotenkörpern, deren Zacken mit den Elementen mittels Gabelgelenken verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die miteinander zusammenarbeitenden Seiten der Gabelgelenke (185), die durch die Zacken bzw. Elemente definiert sind, unverdrehbar verbindbar sind.
3. Knoten-Stab-System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenkörper (182) mindestens eine Symmetrieebene besitzen.
4. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenkörper (380) aus jeweils einem Grundkörper (385) bestehen, von dem aus strahlenförmige Gabeln bzw. Schenkel, die mit Schenkeln bzw. Gabeln der Elemente verbindbar sind, ausgehen und
daß die Drehachsen der Gabeln bzw. Schenkel jeweils eines Knotenkörpers in einer Ebene liegen.
5. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit dreizackigen Knotenkörpern,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsmittelachsen mindestens eines Zackenpaares sich unter einem Winkel α, der kleiner als 120° ist, schneiden, während die Längsmittelachse der dritten Zacke die Winkelhalbierende des ersten Zackenpaares ist.
6. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenkörper (36) mittige Bohrungen (35) besitzen, deren Längsmittelachsen rechtwinklig zur Ebene verlaufen, in der die Knotenkörper (36) liegen.
7. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einander zugekehrten und miteinander verbindbaren Seiten der Gabelgelenke (301) als gegeneinander unverdrehbare Reibungsflächen (306) ausgebildet sind.
8. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenkörper (380) als mehrteilige Schalenkörper ausgebildet sind, deren Grundkörper (385) von Deckeln, Böden und abstehenden Schenkeln bzw. Gabeln umgeben sind, und
daß die Schenkel und Gabeln mit den Deckeln und Böden mittels Schrauben lösbar und druckdicht verbindbar sind.
9. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwei benachbarte Schenkel einstückig ausgebildet sind.
10. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit als Hohlkörper ausgebildeten Elementen,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die Knotenkörper (380) als auch die Elemente (381) Gabeln besitzen, durch die Gabelgelenke herstellbar sind, und
daß die Elemente (381) mit den entsprechenden Grundkörpern mittels Rohrstücke (390) mediumführend verbindbar sind.
11. Knoten-Stab-System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrstücke (390) aus einem elastisch verformbaren und flexiblen Material, z.B. Kunststoff oder Metallgewebe, bestehen.
12. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mit dem Knotenkörper (380) lösbar verbindbare Boden eine mittige Bohrung (400) mit Gewinde besitzt, in die eine Sprühdüse (481) einschraubbar und z.B. als Feuerlösch- oder Klimaanlage ausgebildet ist.
13. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkachse des Gabelgelenkes durch mindestens eine Schraube, Niete oder einen Bolzen definiert ist.
14. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Boden zugekehrten Seiten der Knotenkörper (152) mit Rollen (161) versehen sind.
15. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Boden zugekehrten Seiten der Knotenkörper mit Spannhülsen (287) zur Aufnahme von Seilen (285) versehen sind.
16. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gabelgelenke mit Gelenkversteifungen (333) mit Scherstiften (334) versehen sind.
17. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungs- und Versteifungskörper aus voll entfalteten Knoten-Stab-Systemen, deren Elementenlängen den Abständen der in einer Fläche liegenden und benachbarten Knotenkörpern entsprechen, bestehen.
18. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungs- und Versteifungskörper z.B. aus Platten, Schalen oder Wänden oder dgl. bestehen, mit denen die Knotenkörper z.B. durch Schweißen, Nieten, Schrauben, Löten, Kleben, Dübeln verbindbar sind.
19. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungs- und Versteifungskörper aus gitterförmig verlaufenden Seilen bestehen.
20. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die stabförmigen Elemente als Stromschienen ausgebildet sind, in die Anschlußstecker, die die Elemente eines Knotenkörpers elektrisch verbinden, einsteckbar sind.
21. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenkörper als mehrteilige Schalenkörper ausgebildet sind, deren Grundkörper (520) von Deckeln (522), Böden (524) und abstehenden Schenkeln bzw. Gabeln umgeben sind, und
daß die Elemente (502 bis 505) in Stablängsrichtung verlaufende Bohrungen (510,511) mit Gewinde besitzen, in die Schrauben (512), deren Köpfe in den Knotenkörpern angeordnet sind, einschraubbar sind.
22. Knoten-Stab-System nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den stirnseitigen Enden der Elemente (502 bis 505) und den Knotenkörpern (520) keilförmige Preßkörper (530,532) mit Bohrungen für die Schrauben angeordnet sind.
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