| WO/1988/004714A | OCTET STRUCTURES USING TENSION AND COMPRESSION | |||
| DE3627633A | ||||
| 4719726 | Continuous spherical truss construction |
Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrlagige Raumfachwerkplatte aus Stäben und Knotenstücken, bestehend aus einer Vielzahl von dreidimensional miteinander verbundenen ringförmigen Netzwerken, die sich entlang einer wabenartigen Grundstruktur erstrecken, wobei die ringförmigen Netzwerke sich aus Elementarbausteinen zusammensetzen, nämlich aus durch Diagonalstäbe ausgesteiften Cuboctaeder, Octaeder und Teilen derselben, und wobei ferner die ringförmigen Netzwerke auch nach außen offene Hohlräume mit Öffnungen begrenzen.
Eine derartige mehrlagige Raumfachwerkplatte ist durch die DE-OS 3 627633 bekannt. Aufgrund der speziellen Konstruktion kann diese Raumfachwerkplatte mit größeren Spannweiten gebaut werden, als die bisher mit den üblichen zwei-lagigen oder drei-lagigen Raumfachwerkplatten möglich war. Ein Mangel dieser bekannten Raumfachwerkplatte besteht jedoch darin, daß sie wegen der zahlreichen großen Öffnungen an ihrer Oberseite und den Seitenwänden nicht ohne weiteres als Dachkonstruktion eingesetzt werden kann. Im Bereich der Öffnungen fehlen nämlich die als Pfetten bzw. Stützpunkte für die Dachhaut bzw. Seitenwandverkleidungen erforderlichen Knotenstücke. Mit anderen Worten, die Ausmaße dieser Öffnungen in den ringförmigen Netzwerken dieser Raumfachwerkplatte sind zu groß, um sie einfach durch Dachhäute oder Seitenwandverkleidungen zu überspannen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mehrlagige Raumfachwerkplatte der eingangs bezeichneten Bauart derart weiterzubilden, daß ihre nach außen offenen Hohlräume mit Öffnungen an der Oberseite und den Seitenwänden mittels weiterer Raumfachwerke geschlossen werden, sodaß auch in diesen Bereichen genügend Auflage- bzw. Befestigungsstellen für eine Dachhaut oder Seitenwandverkleidung vorhanden sind.
Gemäß der Erfindung wird obige Aufgabe dadurch gelöst, daß die Raumfachwerkplatte entlang Schnittlinien folgenden Schnittebenen begrenzt ist, die so ausgerichtet sind, daß die Stäbe und Knotenstücke an der Oberseite und den Seitenwänden der Raumfachwerkplatte in diesen Schnittebenen liegen, und daß in die nach außen offenen Hohlräume mit den Öffnungen an der Oberseite und an den Seitenwänden der so begrenzten Raumfachwerkplatte zweilagige, sich aus zumindest gleichen Elementarbausteinen wie die ringförmigen Netzwerke der Raumfachwerkplatte zusammensetzenden Ergänzungs-Raumfachwerke eingesetzt sind, derart, daß an der Oberseite und den Seitenwänden der Raumfachwerkplatte ein Raster von Stäben und Knotenstücken aus der Raumfachwerkplatte und den Ergänzungs-Raumfachwerken in jeweis einer mit der jeweiligen Schnittebene identischen Ebene vorhanden ist. Als weitere Elementarbausteine werden lediglich Tetraeder, Viereck-Prismen und halbe Viereck-Prismen benötigt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die mehrlagige Raumfachwerkplatte in den äußersten Lagen an ihrer Oberseite und den Seitenwänden im Raster angeordnete Knotenstücke aufweist, an welchen mittel- oder unmittelbar eine Dachhaut bzw. Seitenwandverkleidungen befestigt werden können. Schließlich kommt man auch bei den Ergänzungs-Raumfachwerken mit nur zwei Stablängen und zwei Winkeltypen (45° und 60°) aus.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert:
Es zeigen:
Die in Fig. 1 gezeigte Raumfachwerkplatte 10 weist zahlreiche sich wabenartig räumlich über sechs Lagen hinweg erstreckende und untereinander verbundene ringförmige Netzwerke auf, von welchen eines beispielhaft für alle anderen in Fig. 1 mit der Bezugszahl 11 gekennzeichnet ist. Diese ringförmigen Netzwerke 11 bestehen ihrerseits aus Elementarbausteinen und jeder Elementarbaustein weist eine Reihe von durch Diagonalstäben ausgesteifte Cuboctaeder, Octaeder sowie Halb-Cuboctaeder auf.
Aus dieser dem Stand der Technik entsprechenden Raumfachwerkplatte 10 werden zur Erläuterung der Erfindung entlang Schnittlinien S1, S2 und S3 beispielhaft eine Raumfachwerkplatte 12 mit seckseckigem Grundriß bzw. eine Raumfachwerkplatte 13 mit rechteckigem Grundriß "herausgetrennt". Die Raumfachwerkplatte 12 ist in Fig. 1 in vollen Linien und die Raumfachwerkplatte 13 ist in Fig. 1 in gestrichelten Linien angedeutet. Die Seitenwände der Raumfachwerkplatte 12 weisen abwechselnd eine Neigung von ca. 54° und ca. 70° zur Horizontalen auf, während die Raumfachwerkplatte 13 mit rechteckigem Grundriß entlang den Schnittlinien S3 vertikale Seitenwände und entlang den Schnittlinien S1 und S2 Seitenwände mit einer Neigung von ca. 54° und ca. 70° enthält.
In Fig. 6 sind die zwei oberen Lagen 14 an der Oberseite der Raumfachwerkplatte 12 mit den Öffnungen 15 und 16 der Hohlräume gezeigt, welche von den ringförmigen Netzwerken 11 begrenzt werden. Die Öffnungen 15 und 16 sind so zu schließen, daß an der Oberseite der Raumfachwerkplatte 12 ein Raster von Stäben und Knotenstücken in einer Ebene vorhanden ist. Diesem Zweck dienen zwei-lagige Ergänzungs-Raumfachwerke 1,3 oder 2 und 3, welche in den Fig. 6A, 6B und 6C gezeigt sind. Die zwei-lagigen Ergänzungs-Raumfachwerke 1 oder 2 können wahlweise in die Öffnungen 15 eingebaut werden. Das zwei-lagige Ergänzungs-Raumfachwerk 3 ist zur Schließung der Öffnungen 16 bestimmt. In Fig. 6 sind in der linken Hälfte der zwei obersten Lagen 14 der Raumfachwerkplatte 12 beispielhaft zwei Ergänzungs-Raumfachwerke 1 und drei Ergänzungs-Raumfachwerke 3 im eingebauten Zustand gezeigt. In der rechten Hälfte der Fig. 6 sind beispielhaft zwei Ergänzungs-Raumfachwerke 2 im eingesetzten Zustand gezeigt.
Das zwei-lagige Ergänzungs-Raumfachwerk 1 setzt sich aus folgenden Elementarbausteinen aus Stäben 6 und Knotenstücken 7 zusammen: Neun Tetraeder (T), drei Halb-Octaeder (1/2 O), einen Octaeder (O) und drei Halb-Cuboctaeder (1/2 CO). Das zwei-lagige Ergänzungs-Raumfachwerk 2, welches als Alternative zum Ergänzungs-Raumfachwerk 1 benutzt werden kann, besteht aus folgenden Elementarbausteinen: sechs Halb-Cuboctaeder (1/2 CO) und einen Octaeder (O). Das zwei-lagige Ergänzungs-Raumfachwerk 3 umfaßt als Elementarbausteine drei Halb-Octaeder (1/2 O) und vier Tetraeder (T).
Aus obigem geht hervor, daß sich die zwei-lagigen Ergänzungs-Raumfachwerke 1, 2 und 3 überwiegend aus den gleichen Elementarbausteinen zusammensetzen wie die ringförmigen Netzwerke 11 der Raumfachwerkplatte 12. An den in der äußersten Lage 14 der Raumfachwerkplatte 12 im Dreieck-Raster angeordneten Knotenstücken 7 kann eine nicht gezeigte Dachhaut in üblicher Weise befestigt werden.
Die von den ringförmigen Netzwerken 11 der Raumfachwerkplatte 12 begrenzten Hohlräume münden auch an den Seitenwänden der Raumfachwerkplatte 12 in Öffnungen 15, 16, welche den Öffnungen 15, 16 an der Oberseite der Raumfachwerkplatte entsprechen, sowie in drei Öffnungen 17. In die Öffnungen 15 können die zwei-lagigen Ergänzungs-Raumfachwerke 1 (Fig. 6A) oder 2 (Fig. 6B) eingebaut werden, während in die Öffnungen 16 die zwei-lagigen Ergänzungs-Raumfachwerke 3 (Fig. 6C) eingesetzt werden. Die Öffnungen 17 an drei Seiten der Raumfachwerkplatte 12 werden durch rechteckförmige, zwei-lagige Ergänzungs-Raumfachwerke 4 (Fig. 7) geschlossen. Jedes Ergänzungs-Raumfachwerk 4 setzt sich aus einer Reihe von Halb-Octaedern (1/2 0) und Halb-Cuboctaedern (1/2 CO) als Elementarbausteine zusammen. An den Seitenwänden der Raumfachwerkplatte 12 wird auf diese Weise ein Dreieck-Raster und Viereck-Raster aus Stäben 6 und Knotenstücken 7 in jeweils einer Ebene gebildet, wobei an den Knotenstücken 7 (in der äußersten Lage) Seitenwandverkleidungen (nicht gezeigt) befestigt werden können.
Die Fig. 8 zeigt die Raumfachwerkplatte 12' mit geschlossener Oberseite und Seitenwänden jedoch ohne Dachhaut bzw. Seitenwandverkleidungen. Wie schon erwähnt, weisen die äußersten Lagen an der Oberseite und den Seitenwänden der Raumfachwerkplatte 12' ein Dreieck-Raster bzw. ein Dreieck-Raster und Viereck-Raster auf.
Die Raumfachwerkplatte 12'' der Fig. 9 enthält an der Oberseite und drei Seitenwänden die Ergänzungs-Raumfachwerke 2, 3 sowie an den restlichen drei Seitenwänden wieder die Ergänzungs-Raumfachwerke 4. Die Raumfachwerkplatte 12'' weist daher an ihrer Oberseite und drei Seitenwänden ein Sechseck-Raster und an den restlichen drei Seitenwänden wieder ein Viereck-Raster auf.
In Fig. 10 sind die zwei untersten Lagen der Raumfachwerkplatte 12 (Fig. 1 bis 5) gezeigt. Die Auflagerränder der Raumfachwerkplatte 12' bilden Drei-Gurtbinder 18 aus Stäben 20 und Knotenstücken 19. Die Drei-Gurtbinder 18 sind zu einem Sechseck zusammengefügt und in die beiden untersten Lagen der Raumfachwerkplatte 12' so eingebaut, daß die als Auflager dienende Knotenstücke 19 in einer Ebene liegen. Dies ist gut in Fig. 13 erkennbar, die im übrigen auch zeigt, daß an der Unterseite der Raumfachwerkplatte 12' die Öffnungen der durch die ringförmigen Netzwerke 11 begrenzten Hohlräume offen sind.
Die in Fig. 14, 15 sowie in gestrichelten Linien in Fig. 1 gezeigte sechs-lagige Raumfachwerkplatte 13 mit rechteckigem Grundriß hat entlang den Schnittlinien S3 zwei vertikale Seitenwände und entlang den Schnittlinien S1 und S2 schräge Seitenwände mit einen Neigungswinkel von ca. 54° bzw. ca. 70° zur Horizontalen. In die Öffnungen 17 der durch die ringförmigen Netzwerke 11 begrenzten Hohlräume an der einen Seitenwand wird das zwei-lagige Ergänzungs-Raumfachwerk 4 (Fig. 7) eingebaut. In die Öffnungen 21 der durch die ringförmigen Netzwerke 11 begrenzten Hohlräume an den beiden vertikalen Seitenwände der Raumfachwerkplatte 13 werden je ein zwei-lagiges Ergänzungs-Raumfachwerk 5 (Fig. 16) eingesetzt, wie dies in Fig. 17 für die linke Seitenwand der Raumfachwerkplatte 13 veranschaulicht ist. Dort ist das zwei-lagige Ergänzungs-Raumfachwerk 5 vor dem Einbringen in die entsprechenden Öffnungen 21 an der einen vertikalen Seitenwand der Raumfachwerkplatte 13 gezeigt, d. h. also noch im Abstand von der letzteren. Jedes der beiden Ergänzungs-Raumfachwerke 5 setzt sich aus einer Reihe von Elementarbausteinen aus Stäben 6 und Knotenstücken 7 zusammen, nämlich aus viereckigen Prismen, viereckigen Prismen mit Diagonalstäben 8 und halben viereckigen Prismen (Fig. 16).
Die Öffnungen 15, 16 an der anderen schrägen Seitenwand der Raumfachwerkplatte 13 sowie an der Oberseite der Raumfachwerkplatte 13 können wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2-13 entweder mit den zwei-lagigen Ergänzungs-Raumfachwerken 1 und 3 (Fig. 6A, 6C) oder den Ergänzungs-Raumfachwerken 2 und 3 (Fig. 6B, 6C) geschlossen werden. In Fig. 18 ist die sechs-lagige Raumfachwerkplatte 13' an der Oberseite und den vier Seitenwänden im geschlossenen Zustand gezeigt (ohne Dachhaut und Seitenwandverkleidung). An der Oberseite und einer Seitenwand ergibt sich dadurch ein Sechseck-Raster, an den restlichen drei Seitenwänden ein Viereck-Raster. Auch für dieses Ausführungsbeipiel gilt der Vorteil, daß sich die Ergänzungs-Raumfachwerke (z.B. 2 und 4) überwiegend aus den gleichen Elementarbausteinen zusammensetzen wie die ringförmigen Netzwerke 11 der Raumfachwerkplatte 13 bzw. 13'. Lediglich für die Ergänzungs-Raumfachwerke 3 und 5 werden Tetraeder und Viereck-Prismen teilweise mit Diagonalstäben 8, bzw. halbe Viereck-Prismen benötigt. An der Oberseite und den Seitenwänden der Raumfachwerkplatte 13' befinden sich in der äußersten Lage die im Raster angeordneten Knotenstücke 7 jeweils in einer Ebene, sodaß an diesen Knotenstücken 7 eine Dachhaut bzw. Seitenwand-Verkleidungen befestigt werden können (nicht gezeigt).