WO2008086956A1 - Selbstverzahnender baustein - Google Patents
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- WO2008086956A1 WO2008086956A1 PCT/EP2008/000071 EP2008000071W WO2008086956A1 WO 2008086956 A1 WO2008086956 A1 WO 2008086956A1 EP 2008000071 W EP2008000071 W EP 2008000071W WO 2008086956 A1 WO2008086956 A1 WO 2008086956A1
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- E04B2/04—Walls having neither cavities between, nor in, the solid elements
- E04B2/12—Walls having neither cavities between, nor in, the solid elements using elements having a general shape differing from that of a parallelepiped
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- A63H33/04—Building blocks, strips, or similar building parts
- A63H33/06—Building blocks, strips, or similar building parts to be assembled without the use of additional elements
- A63H33/08—Building blocks, strips, or similar building parts to be assembled without the use of additional elements provided with complementary holes, grooves, or protuberances, e.g. dovetails
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- E04B2002/0202—Details of connections
- E04B2002/0204—Non-undercut connections, e.g. tongue and groove connections
- E04B2002/0215—Non-undercut connections, e.g. tongue and groove connections with separate protrusions
- E04B2002/0219—Non-undercut connections, e.g. tongue and groove connections with separate protrusions of pyramidal shape
Definitions
- the invention relates to a self-toothing module having the features of the preamble of patent claim 1.
- Self-serrated components can also be used for other mechanical structures than masonry.
- the features of the preamble of claim 1 correspond to a terminal block with cuboid basic shape, in which the top is a complete negative impression of the bottom and vice versa.
- the invention has for its object to provide a self-toothing module with the features of the preamble of claim 1, which is characterized by a still simple geometric shape and yet is suitable without the use of mortar or adhesive to form structures that high mechanical loads At the same time, these structures have a high degree of internal vibration damping due to friction between the individual components, without endangering the integrity of the respective structure in its entirety.
- the new self-interlocking device is characterized in that the upper side between a vertical projection which projects in the region of the plane of symmetry of the module, and at least two further vertical projections projecting in opposite corners of the top of the module over the plane of symmetry, one each Incident, which extends at an angle to the plane of symmetry.
- the angle of the incisions to the plane of symmetry is an acute angle, so that the incisions are clearly not perpendicular to the plane of symmetry; but the cuts are also clearly not parallel to the plane of symmetry. Rather, the cuts are arranged obliquely to the plane of symmetry.
- the acute angle at which the incisions each extend to the plane of symmetry lies in a range of 30 ° to 60 °.
- the same supports of the individual components result in the direction of a wall formed therefrom and perpendicular thereto.
- the new building block also allows wall structures to be formed in which two flat walls abutting one another at a right angle merge directly into each other; H. over the individual building blocks and under toothing of the abutting walls.
- the new self-toothing module can not only have flat vertical side surfaces, but also the incisions on its upper side and correspondingly formed wedges on its underside can be limited by flat surface portions. It is particularly preferred if each incision is limited only by two flat surface sections and has a horizontally extending base. This leads to a simple geometric shape of the new building block and to the fact that a horizontal relative movement of interlocking building blocks does not necessarily result in a vertical relative movement.
- an inevitability may also be desirable in order, for example, to provide higher restoring forces for returning a wall constructed of the new building blocks and subsequently deformed into its starting position.
- This inevitability can be brought about by the fact that the new building block next to the vertical plane of symmetry which divides it in the thickness direction, has another vertical plane of symmetry which divides it in the width direction.
- the top of each chip then has a pair of V-shaped cuts against each other on each side of the plane of symmetry that divides it in the thickness direction. In this way, however, the contouring of the upper side with the same width of the module is smaller-sized, which is disadvantageous in terms of its ease of manufacture and its stability against mechanical loads.
- Another measure to bring about the inevitability of a vertical relative movement in the case of a horizontal relative movement of interlocking new building blocks, is not to let the bottom of the incisions go horizontally, but to provide a bend or a curvature.
- the contouring of the top of the new building block in each imaginary section perpendicular to the plane of symmetry may have a sinusoidal shape. Then, the reason of each cut of the surface also has the course of a portion of a sinusoid.
- the top of the new self-toothing block with respect to a plane perpendicular to the plane of symmetry axis of symmetry easy to form rotationally symmetrical to its underside. This eliminates the Separation between top and bottom of the device.
- the term upper side or lower side in the present description is arbitrary.
- the vertical projection lies in the region of the plane of symmetry at the edge of the upper side of the module. Further, in this aspect, it is preferable that the incisions in the top surface are diagonal across the halves of the upper surface divided by the plane of symmetry.
- the minimum height of the new module is achieved when its top and bottom abut each other in the region of the plane of symmetry and in the region of the side surfaces running parallel to the plane of symmetry. With a fixed depth of the contour of the top and bottom, the height of the new module can be increased only by a distance of the top from the bottom at these locations. The optimal vibration damping of a built-up of the new blocks wall arises, however, when the blocks each have a minimum height.
- Be provided end element which has a flat rectangular bottom and one of the
- an upper end element may be provided, which is a flat rectangular
- the lower and upper terminating elements can also be described as being cuboid below a region with the contoured upper side or above a region with the contoured lower side.
- the cuboid part of the lateral end elements is just as high in the vertical direction as the normal building blocks.
- Fig. 1 shows a first embodiment of the new module in a first perspective view.
- Fig. 2 shows the block in the embodiment of FIG. 1 in a view from above.
- FIG. 3 shows the block in the embodiment of Figures 1 and 2 in a second perspective view.
- FIG. 4 shows a bottom closure element for constructing a wall in conjunction with a plurality of building blocks in the embodiment according to FIGS. 1 to 3.
- Flg. 5 shows a wall structure comprising a plurality of end elements according to FIG. 4 and a plurality of building blocks according to FIGS. 1 to 3.
- Fig. 6 shows the contouring of an upper side of a second embodiment of the second module
- Fig. 7 shows the contouring of a bottom of the second embodiment of the new
- the module 10 shown in FIGS. 1 to 3 has a vertical plane of symmetry 11, which can be seen in FIG. 2 as a bar and whose course is indicated in perspective in FIG. To the vertically extending plane of symmetry 11 of the block 10 is formed mirror-symmetrically.
- the module 10 has a contoured top 13 and a likewise contoured bottom 14, which are interconnected by vertical side surfaces 15 to 19.
- the side surfaces 16 and 17 of the module can merge into each other when the distance between its top 13 is increased from its bottom 14 so that forms a cuboid center region between its top 13 and its bottom 14.
- the contouring of the upper side 13 is such that it has on one side of the plane of symmetry 11 a negative impression of the underside 14 on the other side of the plane of symmetry 11.
- the contouring of the surface 13 on each side of the plane of symmetry 11 is such that between a projection 20 in the region of the plane of symmetry 11, which forms a corner 4 of a total of nine vertices 1 to 9 of the block 10, and a projection 21 in the region of a corner Projection surface 12 an incision 23 at an angle of 45 ° to the plane of symmetry 1 1 extends. Accordingly, a recess 24 extends between the projection 20 and a projection 22 in a projection 21
- the corners 25 and 26 of the cuts 23 and 24 have a straight horizontal course. Adjacent to the grounds 25 and 26, the cuts 23 and 24 are bounded by flat surface portions 27-30.
- wedges 31 and 32 formed by the underside 14 of the module 10 are delimited by flat surface sections 33 to 36.
- the angle of 45 °, below which the notches 23 and 24 extend here to the plane of symmetry 11, can be varied by changing the width of the module in the y-direction according to FIGS. 1 to 3 with respect to its thickness in the x-direction ,
- the angle of 45 ° adjusts only if the width of the module 10 is twice as large as its thickness.
- the height of the block in z-direction has no influence on the angle. It is just as big as the width of the building block. It can be changed once by reducing or increasing the height of the projections 20 to 22 relative to the width of the module 10. This changes the depth of the contouring of the surface 13.
- the production of the new device 10 can be done by molding or injection molding of different materials. It can also be made decreasing material. This is also possible from natural materials, such as wood. Otherwise, any dimensionally stable materials are suitable for the new building block 10, including plastics, metals, ceramics and composite materials.
- Thickness D (in x-direction) Width: B (in y-direction) Height: H (in z-direction)
- connection element 37 for use with building blocks 10 according to FIGS. 1 to 3. It has an upper side 13 which is designed in the same way as the upper side 13 of the building blocks 10. However, its underside 38 is not contoured but flat and extends at a distance from the corners 2, 5 and 8 of the top, which corresponds to half the height of the connection element 37. As a result, the connection element 37 has a cuboid lower region, while its upper region corresponds to the upper half of the components 10 according to FIGS. 1 to 3. As with the building blocks 10, vertical side surfaces 39 run from the periphery of the upper side 13 to the periphery of the underside 38 of the connecting element 37. According to the lower connecting element 37, an upper connecting element can be formed, which is not shown here and which corresponds to the lower half of the building blocks 10 1 to 3 and then upwards has a cuboidal region.
- FIG. 5 shows a fragment of a masonry 40, which is formed from two lower termination elements 37 and six building blocks 10.
- Fig. 5 illustrates how two walls 41 and 42 at the masonry 40 abut against each other at an edge 43 to form a right angle and how the masonry 40 extends over the edge 43, in particular the blocks 10 of the two walls 41 and 42 via the edge 43 are interlinked with each other.
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Abstract
Bei einem selbstverzahnenden Baustein (10) mit einer konturierten Oberseite (13), einer konturierten Unterseite (14) und vertikalen Seitenflächen (15, 19), die einen Umfang der Oberseite und einen Umfang der Unterseite (14) miteinander verbinden, sowie einer rechteckigen horizontalen Projektionsfläche und einer vertikalen Symmetrieebene, zu der die Oberseite (13) und die Unterseite (14) jeweils spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, wobei die Oberseite (13) auf der einen Seite der Symmetrieebene (11) ein senkrecht zu der Symmetrieebene (11) und vertikal verschobener Negativabdruck der Unterseite (14) auf der anderen Seite der Symmetrieebene (11) ist, weist die Oberseite (13) zwischen einem vertikalen Vorsprung (20) im Bereich der Symmetrieebene (11) und mindestens zwei weiteren vertikalen Vorsprüngen (21, 22) in einander über die Symmetrieebene (11) hinweg gegenüberliegenden Ecken der Projektionsfläche jeweils einen Einschnitt (23, 24) auf, der unter einem spitzen Winkel zu der Symmetrieebene (11) verläuft.
Description
SELBSTVERZAHNENDER BAUSTEIN
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstverzahnenden Baustein mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Bei Erdbeben sind die meisten Verletzten und Toten die Folge herunterfallender Steine und zusammenfallender Häuser. Fachwerkhäuser und Stahlgebäude sind gegenüber Erdbeben vergleichsweise standhaft. Für erdbebenbelastete Gebiete, in denen als Baustoff nur Steine zur Verfügung stehen, besteht eine Herausforderung darin, Häuser derart aus Bausteinen zu fertigen, dass die Häuser emormen Erschütterungen standhalten. Dazu ist es erforderlich, die Gesamtkonstruktion sowohl mit einer Biegeelastizität als auch mit einer Bruchzähigkeit als auch mit einer Toleranz gegenüber Fehlstellen zu versehen. Des Weiteren ist eine "innere" Schwingungsdämpfung der Gesamtkonstruktion anzustreben. Gleichzeitig ist aus praktischen Erwägungen heraus eine Bauweise erwünscht, die eine relativ einfache Herstellung erlaubt. Dies bezieht sich sowohl auf die Fertigung der einzelnen Bausteine als auch deren Zusammenbau zu einer Gesamtstruktur.
Eine Entwicklung, um diese Anforderungen zu erfüllen, geht in Richtung auf den Einsatz von selbstverzahnenden Bausteinen, die ohne Einsatz von Mörtel an- und aufeinander gesetzt werden können und dann durch ihre Verzahnung aneinander halten. Vorzugsweise erlaubt die Verzahnung dabei im Erschütterungsfall Relativbewegungen, die in eine erhebliche Schwingungsdämpfung aufgrund von Reibung zwischen den einzelnen Bausteinen resultiert.
Die DE 103 27 633 B4 zeigt die Möglichkeit auf, ein Mauerwerk aus tetraedischen Körpern ohne jeglichen Mörtel allein durch Haftreibung und Verkeilung zu konstruieren.
Selbstverzahnende Bausteine können auch für andere mechanische Strukturen als Mauerwerke eingesetzt werden. So ist beispielsweise an Solarpaneele zu denken, bei deren Einsatz z. B. in der Raumfahrt eine erhöhte Schadenstoleranz gegenüber herausgeschlagenen Strukturkomponenten wünschenswert wäre.
Einen umfangreichen Stand der Technik zu selbstverzahnenden Bausteinen gibt es auch auf dem Gebiet des Spielzeugs. So entsprechen die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 einem Klemmbaustein mit quaderförmiger Grundform, bei dem die Oberseite ein kompletter Negativabdruck der Unterseite ist und umgekehrt.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbstverzahnenden Baustein mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, der sich durch eine noch einfache geometrische Form auszeichnet und der dennoch ohne den Einsatz von Mörtel oder Kleber zur Ausbildung von Strukturen geeignet ist, die hohe mechanische Lasten aufnehmen können, wobei diese Strukturen gleichzeitig ein hohes Maß an innerer Schwingungsdämpfung durch Reibung zwischen den einzelnen Bausteinen aufweisen, ohne dass dabei die Integrität der jeweiligen Struktur in ihrer Gesamtheit gefährdet ist.
LÖSUNG
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen selbstverzahnenden Baustein mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen selbstverzahnenden Bausteins sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 9 definiert. Die weiteren abhängigen Patentansprüche 10 bis 12 definieren Bausätze mit einer Mehrzahl derartiger selbstverzahnender Bausteine und zugehörigen Abschlusselementen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der neue selbstverzahnende Baustein zeichnet sich dadurch aus, dass die Oberseite zwischen einem vertikalen Vorsprung, der im Bereich der Symmetrieebene des Bausteins vorspringt, und mindestens zwei weiteren vertikalen Vorsprüngen, die in einander über die Symmetrieebene hinweg gegenüberliegenden Ecken der Oberseite des Bausteins vorspringen, jeweils einen Einschnitt aufweist, der unter einem Winkel zu der Symmetrieebene verläuft.
Bei dem Winkel der Einschnitte zu der Symmetrieebene handelt es sich zwar um einen spitzen Winkel, so dass die Einschnitte eindeutig nicht senkrecht zu der Symmetrieebene verlaufen; die Einschnitte verlaufen aber auch eindeutig nicht parallel zu der Symmetrieebene. Vielmehr sind die Einschnitte schräg zu der Symmetrieebene angeordnet. Bei Ausbildung einer Wand aus einer Mehrzahl der neuen Bausteine, bei der die auf einer Höhe befindlichen Bausteine in einer senkrecht zu der Symmetrieebene verlaufenden Richtung hintereinander angeordnet werden, ergibt sich so zwar eine wechselseitige Abstützung der übereinander angeordneten Bausteine in Richtung senkrecht zu der Symmetrieebene. Diese Abstützung ist aber nicht völlig starr, sondern sie lässt eine gewisse Relativbewegung der ineinander eingreifenden Bausteine zu, wobei sie sich in Richtung der jeweiligen Einschnitte gegeneinander bewegen. Dasselbe gilt für den Fall der Belastung einer aus den neuen Bausteinen ausgebildeten Wand senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der Wand. Auch gegenüber einer solchen Belastung sind die Bausteine zwar aneinander abgestützt, aber nicht völlig starr.
Günstig ist es, wenn der spitze Winkel, unter dem die Einschnitte jeweils zu der Symmetrieebene verlaufen, in einem Bereich von 30° bis 60° liegt. Bevorzugt ist hier ein Bereich von 40 ° bis 50°, d. h. von etwa 45°. Bei einem Winkel von 45° ergeben sich gleiche Abstützungen der einzelnen Bausteine in Richtung einer hieraus ausgebildeten Wand und senkrecht dazu. Bei einem spitzen Winkel der Einschnitte von 45° erlaubt es der neue Baustein zudem, Wandstrukturen auszubilden, bei denen zwei unter einem rechten Winkel aufeinanderstoßende ebene Wände direkt ineinander übergehen, d. h. über die einzelnen Bausteine hinweg und unter Verzahnung der aufeinander stoßenden Wände.
Mit dem neuen Baustein ist es nicht nur möglich Wände zu errichten, er ist auch zur Ausbildung von komplexeren Strukturen, wie beispielsweise Treppen, geeignet.
Der neue selbstverzahnende Baustein kann nicht nur ebene vertikale Seitenflächen aufweisen, sondern auch die Einschnitte an seiner Oberseite und entsprechend ausgebildete Keile an seiner Unterseite können durch ebene Flächenabschnitte begrenzt sein. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn jeder Einschnitt nur durch zwei ebene Flächenabschnitte begrenzt ist und einen horizontal verlaufenden Grund aufweist. Dies führt zu einer einfachen geometrischen Form des neuen Bausteins und dazu, dass aus einer horizontalen Relativbewegung von ineinander eingreifenden Bausteinen nicht zwangsweise auch eine vertikale Relativbewegung resultiert.
Eine solche Zwangsläufigkeit kann aber unter Umständen auch erwünscht sein, um beispielsweise höhere Rückstellkräfte zum Zurückführen einer aus den neuen Bausteinen aufgebauten und anschließend deformierten Wand in ihre Ausgangsstellung bereitzustellen. Diese Zwangsläufigkeit kann dadurch herbeigeführt werden, dass der neue Baustein neben der vertikalen Symmetrieebene, die ihn in Dickenrichtung teilt, eine weitere vertikale Symmetrieebene aufweist, die ihn in Breitenrichtung teilt. Die Oberseite jedes Bausteins weist dann auf jeder Seite der Symmetrieebene, die ihn in Dickenrichtung teilt, ein Paar von V-förmig gegeneinander angestellten Einschnitten auf. Hierdurch wird die Konturierung der Oberseite bei gleicher Breite des Bausteins jedoch kleinteiliger, was in Bezug auf seine einfache Herstellung und seine Stabilität gegenüber mechanischen Belastungen nachteilig ist.
Eine andere Maßnahme, die Zwangsläufigkeit einer vertikalen Relativbewegung im Falle einer horizontalen Relativbewegung von ineinander eingreifenden neuen Bausteinen herbeizuführen, ist es, den Grund der Einschnitte nicht horizontal verlaufen zu lassen, sondern mit einem Knick oder einer Krümmung zu versehen.
Konkret kann die Konturierung der Oberseite des neuen Bausteins in jedem gedachten Schnitt senkrecht zu der Symmetrieebene einen sinusförmigen Verlauf aufweisen. Dann weist der Grund jedes Einschnitts der Oberfläche ebenfalls den Verlauf eines Abschnitts einer Sinuskurve auf.
Mit einem nicht horizontal verlaufenden, sondern in seiner Mitte auf die Hälfte der Höhe der Vorsprünge angehobenen Grund der Einschnitte, also beispielsweise im Falle des sinusförmigen Verlaufs der Oberseite, ist es möglich, die Oberseite des neuen selbstverzahnenden Bausteins bezüglich einer senkrecht zu der Symmetrieebene verlaufenden Symmetrieachse einfach drehsymmetrisch zu seiner Unterseite auszubilden. Damit entfällt die
Trennung zwischen Oberseite und Unterseite des Bausteins. Auch ganz grundsätzlich ist die Bezeichnung Oberseite bzw. Unterseite in der vorliegenden Beschreibung willkürlich. So können in dem Fall, dass die Oberseite nicht rotationssymmetrisch zu der Unterseite ausgebildet ist, die hier für die Oberseite angeführten Merkmale auf die Unterseite des neuen Bausteins zutreffen, während die Unterseite alle Merkmale erfüllt, die hier explizit für die Oberseite angeführt sind.
Um die Konturierung der Oberseite und der Unterseite des neuen Bausteins möglichst einfach zu halten, ist es bevorzugt, wenn der vertikale Vorsprung im Bereich der Symmetrieebene am Rand der Oberseite des Bausteins liegt. Weiter ist es unter diesem Aspekt bevorzugt, dass die Einschnitte in der Oberseite diagonal über die Hälften der von der Symmetrieebene geteilten Oberseite verlaufen.
Die minimale Höhe des neuen Bausteins ist dann erreicht, wenn seine Oberseite und seine Unterseite im Bereich der Symmetrieebene und im Bereich der parallel zu der Symmetrieebene verlaufenden Seitenflächen aneinanderstoßen. Bei fester Tiefe der Konturierung der Oberseite und der Unterseite kann die Höhe des neuen Bausteins nur durch einen Abstand der Oberseite von der Unterseite an diesen Stellen vergrößert werden. Die optimale Schwingungsdämpfung einer aus den neuen Bausteinen aufgebauten Wand ergibt sich aber dann, wenn die Bausteine jeweils eine minimale Höhe aufweisen.
Um eine Wand aus den neuen Bausteinen mit einem ebenen unteren, oberen oder seitlichen Abschluss zu versehen, können horizontal bzw. vertikal halbierte Bausteine eingesetzt werden.
Es ist aber auch möglich, hierfür spezielle Abschlusselemente vorzusehen. So kann ein unteres
Abschlusselement vorgesehen sein, das eine ebene rechteckige Unterseite und eine der
Oberseite der Bausteine entsprechende Oberseite sowie vertikale Seitenflächen, die einen
Umfang der Oberseite und einen Umfang der Unterseite miteinander verbinden, aufweist. Ebenso kann ein oberes Abschlusselement vorgesehen sein, das eine ebene rechteckige
Oberseite und eine der Unterseite der Bausteine entsprechende Unterseite sowie vertikale
Seitenflächen, die einen Umfang der Oberseite und einen Umfang der Unterseite miteinander verbinden, aufweist. Die unteren und oberen Abschlusselemente können auch so beschrieben werden, dass sie unterhalb eines Bereichs mit der konturierten Oberseite bzw. oberhalb eines Bereichs mit der konturierten Unterseite quaderförmig ausgebildet sind. Entsprechend sind
seitliche Abschlusselemente auf einer Seite einer gedachten vertikalen Ebene quaderförmig, während sie auf der anderen Seite dieser vertikalen Ebene so ausgebildet sind wie die normalen neuen Bausteine auf einer Seite deren Symmetrieebene. Dabei ist der quaderförmige Teil der seitlichen Abschlusselemente genauso hoch in vertikaler Richtung wie die normalen Bausteine.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert und beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform des neuen Bausteins in einer ersten perspektivischen Ansicht.
Fig. 2 zeigt den Baustein in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von oben.
Fig. 3 zeigt den Baustein in der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 in einer zweiten perspektivischen Ansicht.
Fig. 4 zeigt ein unteres Abschlusselement zum Aufbau einer Wand in Verbindung mit einer Mehrzahl von Bausteinen in der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3.
Flg. 5 zeigt eine Wandstruktur aus mehreren Abschlusselementen gemäß Fig. 4 und mehreren Bausteinen gemäß den Figuren 1 bis 3.
Fig. 6 zeigt die Konturierung einer Oberseite einer zweiten Ausführungsform des zweiten Bausteins und
Fig. 7 zeigt die Konturierung einer Unterseite der zweiten Ausführungsform des neuen
Bausteins.
FIGURENBESCHREIBUNG
Der in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Baustein 10 weist eine vertikale Symmetrieebene 11 auf, die in Fig. 2 als Strich zu sehen ist und deren Verlauf in Fig. 3 perspektivisch angedeutet ist. Zu der vertikal verlaufenden Symmetrieebene 11 ist der Baustein 10 spiegelsymmetrisch ausgebildet. Eine horizontale Projektionsfläche 12, die seinen Umrissen in Fig. 2 entspricht, ist rechteckig. Es versteht sich, dass sowohl die Symmetrieebene 11 als auch die Projektionsfläche 12 keine eigentlichen Bestandteile des Bausteins 10 sind, obwohl sie hier für seine Beschreibung verwendet werden. Konkret weist der Baustein 10 eine konturierte Oberseite 13 und eine ebenfalls konturierte Unterseite 14 auf, die durch vertikale Seitenflächen 15 bis 19 miteinander verbunden sind. Dabei können die Seitenflächen 16 und 17 des Bausteins ineinander übergehen, wenn der Abstand seiner Oberseite 13 von seiner Unterseite 14 so vergrößert wird, dass sich zwischen seiner Oberseite 13 und seiner Unterseite 14 ein quaderförmiger Mittelbereich ausbildet. Die Konturierung der Oberseite 13 ist so, dass sie auf einer Seite der Symmetrieebene 11 einen Negativabdruck der Unterseite 14 auf der anderen Seite der Symmetrieebene 11 aufweist. Der Baustein 10 ist damit zur Anordnung in Halbverbänden vorgesehen. Die Konturierung der Oberfläche 13 auf jeder Seite der Symmetrieebene 11 ist derart, dass zwischen einem Vorsprung 20 im Bereich der Symmetrieebene 11 , der einen Eckpunkt 4 von insgesamt neun Eckpunkten 1 bis 9 des Bausteins 10 ausbildet, und einem Vorsprung 21 im Bereich einer Ecke der Projektionsfläche 12 ein Einschnitt 23 unter einem Winkel von 45° zu der Symmetrieebene 1 1 verläuft. Entsprechend verläuft ein Einschnitt 24 zwischen dem Vorsprung 20 und einem Vorsprung 22 in einer dem Vorsprung 21
gegenüberliegenden Ecke der Projektionsfläche 12. Die Gründe 25 und 26 der Einschnitte 23 und 24 weisen einen geradlinig horizontalen Verlauf auf. An die Gründe 25 und 26 angrenzend sind die Einschnitte 23 und 24 durch ebene Flächenabschnitte 27 bis 30 begrenzt. Entsprechend sind von der Unterseite 14 des Bausteins 10 ausgebildete Keile 31 und 32 durch ebene Flächenabschnitte 33 bis 36 begrenzt. Der Winkel von 45°, unter dem die Einschnitte 23 und 24 hier zu der Symmetrieebene 11 verlaufen, kann dadurch variiert werden, dass die Breite des Bausteins in y-Richtung gemäß den Fig. 1 bis 3 gegenüber seiner Dicke in x-Richtung verändert wird. Der Winkel von 45° stellt sich nur dann ein, wenn die Breite des Bausteins 10 doppelt so groß ist wie seine Dicke. Die Höhe des Bausteins in z-Richtung hat keinen Einfluss auf den Winkel. Sie ist hier genauso groß wie die Breite des Bausteins. Sie kann einmal dadurch verändert werden, dass die Höhe der Vorsprünge 20 bis 22 gegenüber der Breite des Bausteins 10 reduziert oder vergrößert wird. Hiermit ändert sich die Tiefe der Konturierung der Oberfläche 13. Bei einer Konturierung mit der Tiefe der Dicke des Bausteins 10, wie sie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, ergibt sich jedoch eine homogene Abstützung von vertikalen und horizontalen Kräften zwischen mehreren miteinander verzahnten Bausteinen. Eine andere Möglichkeit, die Höhe des Bausteins 10 zu verändern, besteht, wie schon angedeutet wurde, darin, einen quaderförmigen Mittelbereich einzufügen, so dass die Oberseite 13 und die Unterseite 14 nicht mehr in den Eckpunkten 2, 5 und 8 aneinanderstoßen, sondern hier einen vertikalen Abstand aufweisen.
Die Herstellung des neuen Bausteins 10 kann durch Formgießen oder -spritzen aus unterschiedlichen Materialien erfolgen. Er kann auch Material abnehmend hergestellt werden. Dies ist auch aus natürlichen Materialien, wie beispielsweise Holz möglich. Ansonsten kommen beliebige formstabile Materialien für den neuen Baustein 10 in Frage, einschließlich Kunststoffen, Metallen, Keramiken und Verbundmaterialien.
Nachstehend wird eine Übersicht über die geometrischen Details des Bausteins 10 gemäß den Fig. 1 bis 3 gegeben, wobei auf seine Eckpunkte mit den entsprechenden Bezugszeichen aus den Figuren Bezug genommen ist.
Abmessungen:
Dicke: D (in x-Richtung) Breite: B (in y-Richtung) Höhe: H (in z-Richtung)
Koordinaten der Eckpunkte:
Eckpunkte: 1 - 9 Volumen.
= - H D B
2
Kanten: 1 - 2 Oberflächen: 1-2-3
1 -3 1 -2-5
1-5 1 -3-5
2-3 2-3-6
2-4 2-4-5
2-5 2-4-6
2-6 3-5-6
3-5 4-5-8
3-6 4-6-8
4-5 5-7-8
4-8 5-6-9
5-6 5-7-9
5-7 6-8-9
5-8 7-8-9
5-9 14 Flächen insgesamt
6-8
6-9
7-8
7-9
8-9
20 Kanten insgesamt
Fig. 4 zeigt ein unteres Abschlusselement 37 zur Verwendung mit Bausteinen 10 gemäß den Fig. 1 bis 3. Es weist eine Oberseite 13 auf, die genauso ausgebildet ist wie die Oberseite 13 der Bausteine 10. Seine Unterseite 38 ist jedoch nicht konturiert sondern eben und verläuft in einem Abstand zu den Eckpunkten 2, 5 und 8 der Oberseite, der der halben Höhe des Anschlusselements 37 entspricht. Hierdurch weist das Anschlusselement 37 einen quaderförmigen unteren Bereich auf, während sein oberer Bereich der oberen Hälfte der Bausteine 10 gemäß den Fig. 1 bis 3 entspricht. Wie bei den Bausteinen 10 verlaufen vertikale Seitenflächen 39 vom Umfang der Oberseite 13 bis zum Umfang der Unterseite 38 des Anschlusselements 37. Entsprechend dem unteren Anschlusselement 37 kann ein oberes Anschlusselement ausgebildet sein, das hier nicht dargestellt ist und das die untere Hälfte der Bausteine 10 gemäß den Fig. 1 bis 3 und daran nach oben anschließend einen quaderförmigen Bereich aufweist.
Fig. 5 zeigt ein Fragment eines Mauerwerks 40, das aus zwei unteren Abschlusselementen 37 und sechs Bausteinen 10 ausgebildet ist. Dabei illustriert Fig. 5, wie zwei Wände 41 und 42 bei dem Mauerwerk 40 unter Ausbildung eines rechten Winkels an einer Kante 43 aneinanderstoßen und wie das Mauerwerk 40 über die Kante 43 hinweg verläuft, wobei insbesondere die Bausteine 10 der beiden Mauern 41 und 42 über die Kante 43 hinweg miteinander verzahnt sind.
Die Fig. 6 und 7 zeigen die Oberseite 13 und die Unterseite 14 einer weiteren Ausführungsform des Bausteins 10. In jedem vertikalen Schnitt senkrecht zu der hier nicht eingezeichneten Symmetrieebene 11 durch den Punkt 5 weist sowohl die Oberseite 13 als auch die Unterseite 14 einen sinusförmigen Verlauf auf. Konkret gehorcht die Oberseite 13 der nachstehenden Gleichung
Z(X1Y) =-- -z cos J . -■ cos[
und die Unterseite 14 der folgenden Gleichung
Durch die trigonometrisch gekrümmte Oberseite 13 und Unterseite 14 weisen die Einschnitte 23 und 24 zwischen den Vorsprüngen 20 und 21 bzw. 20 und 22 keinen geradlinig horizontalen Verlauf Ihrer Gründe 25 bzw. 26 auf, sondern diese Gründe sind bis auf die halbe Höhe der Vorsprünge 20 bis 22 nach oben gewölbt. Entsprechend sind auch die Keile 33 und 34 an der Unterseite 14 eingewölbt. Im Ergebnis führt dies dazu, dass sich die Einschnitte 23 und 24 in ihrem Oberflächenverlauf, d. h. nicht nur im Sinne eines Negativabdrucks so weit an die Keile 33 und 34 an der Unterseite 14 des Bausteins 10 annähern, dass der gesamte Baustein bezüglich einer horizontalen und senkrecht zu der Symmetrieebene 11 verlaufenden Symmetrieachse 44 einfach drehsymmetrisch ausgebildet ist. D. h., die Oberseite 13 und die Unterseite 14 des Bausteins 10 sind bis auf ihre Orientierung identisch.
BEZUGSZEICHENLISTE
Eckpunkt 31 Keil
Eckpunkt 32 Keil
Eckpunkt 33 Flächenabschnitt
Eckpunkt 34 Flächenabschnitt
Eckpunkt 35 Flächenabschnitt
Eckpunkt 36 Flächenabschnitt
Eckpunkt 37 Abschlusselement
Eckpunkt 38 Unterseite
Eckpunkt 39 Seitenfläche
Baustein 40 Mauerwerk
Symmetrieebene 41 Mauer
Projektionsfläche 42 Mauer
Oberseite 43 Kante
Unterseite 44 Symmetrieachse
Seitenfläche
Seitenfläche
Seitenfläche
Seitenfläche
Seitenfläche
Vorsprung
Vorsprung
Vorsprung
Einschnitt
Einschnitt
Grund
Grund
Flächenabschnitt
Flächenabschnitt
Flächenabschnitt
Flächenabschnitt
Claims
1. Selbstverzahnender Baustein mit: - einer konturierten Oberseite, - einer konturierten Unterseite und - vertikalen Seitenflächen, die einen Umfang der Oberseite und einen Umfang der Unterseite miteinander verbinden, wobei der Baustein bei Projektion in vertikaler Richtung eine rechteckige horizontale Projektionsfläche aufweist, und wobei die Oberseite und die Unterseite jeweils spiegelsymmetrisch zu einer gemeinsamen vertikalen Symmetrieebene ausgebildet sind, und wobei die Oberseite auf der einen Seite der Symmetrieebene ein senkrecht zu der Symmetrieebene und vertikal verschobener Negativabdruck der Unterseite auf der anderen Seite der Symmetrieebene ist. dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (13) zwischen einem vertikalen Vorsprung (20) im Bereich der Symmetrieebene (11) und mindestens zwei weiteren vertikalen Vorsprüngen (21, 22) in einander über die Symmetrieebene (11) hinweg gegenüberliegenden Ecken der Oberseite (13) jeweils einen Einschnitt (23, 24) aufweist, der unter einem spitzen Winkel zu der Symmetrieebene (11) verläuft.
2. Selbstverzahnender Baustein nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel, unter dem die Einschnitte (23, 24) jeweils zu der Symmetrieebene (11) verlaufen, in einem Bereich von 30° bis 60° und vorzugsweise in einem Bereich von 40° bis 50° liegt.
3. Selbstverzahnender Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (23, 24) durch ebene Flächenabschnitte (27, 28 bzw. 29, 30) begrenzt sind.
4. Selbstverzahnender Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Einschnitte (23, 24) jeweils einen horizontal verlaufenden Grund (25 bzw. 26) aufweisen.
5. Selbstverzahnender Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturierung der Oberseite (13) in jedem gedachten Schnitt senkrecht zu der Symmetrieebene (11) einen sinusförmigen Verlauf aufweist.
6. Selbstverzahnender Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Oberseite (13) bezüglich einer senkrecht zu der Symmetrieebene (1 1) verlaufenden Symmetrieachse (44) drehsymmetrisch zu der Unterseite (14) ausgebildet ist.
7. Selbstverzahnender Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der vertikale Vorsprung (20) im Bereich der Symmetrieebene (11) am Rand der Oberseite (13) liegt.
8. Selbstverzahnender Baustein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (23, 24) diagonal über die Hälften der von der Symmetrieebene (11) geteilten Oberseite (13) verlaufen.
9. Selbstverzahnender Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Oberseite (13) und die Unterseite (14) mindestens im Bereich der Symmetrieebene (11) und im Bereich der parallel zu der Symmetrieebene (11) verlaufenden Seitenflächen (15, 18) aneinander stoßen.
10. Bausatz mit einer Mehrzahl von selbstverzahnenden Bausteinen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein unteres Abschlusselement (37) vorgesehen ist, dass eine ebene rechteckige Unterseite (38) und eine der Oberseite (13) der Bausteine (10) entsprechende Oberseite (13) sowie vertikalen Seitenflächen (39), die einen Umfang der Oberseite (13) und einen Umfang der Unterseite (38) miteinander verbinden, aufweist.
11. Bausatz, insbesondere nach Anspruch 10, mit einer Mehrzahl von selbstverzahnenden Bausteinen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein oberes Abschlusselement vorgesehen ist, dass eine ebene rechteckige Oberseite und eine der Unterseite der Bausteine entsprechende Unterseite sowie vertikalen Seitenflächen, die einen Umfang der Oberseite und einen Umfang der Unterseite miteinander verbinden, aufweist.
12. Bausatz, insbesondere nach Anspruch 10 oder 11 , mit einer Mehrzahl von selbstverzahnenden Bausteinen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein seitliches Abschlusselement vorgesehen ist, dass auf einer Seite einer vertikalen Ebene so geformt ist wie die Bausteine auf einer Seite ihrer Symmetrieebene (11) und auf der anderen Seite der vertikalen Ebene die Form eines Quaders aufweist, wobei der Quader genauso hoch ist wie das Abschlusselement auf der der einen Seite der vertikalen Ebene.
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