Gebrauchsmusterantrag

Geodätische Kuppel aus Bauteilen in Flächenfüllmusterform

Begriffsklärungen:

Flächenfüllmuster = Formen, die, wenn man sie an einander legt, eine geschlossene Fläche bilden, ähnlich wie bei Kacheln. Zur Erstellung von Flächenfüllmustern:

„Die Magie des M.C.Escher“, herausgegeben vom Taschen Verlag Seiten: 58,59.

Bauelement/Bauteil=Ein Bauteil ist ein dreieckiger,fünfeckiger oder sechseckiger Baustein, aus dem eine geodätische Kuppel zusammengesetzt wird.

Zur Theorie und Praxis der geodätischen Kuppel:

Der Artikel auf der deutschen Wikipedia-Seite zum Stichwort (http://de.wikipedia.org/)

Bauteile für eine Gedodätische Kuppel können 3-,5- und 6-eckig sein.

Eine Geodätische Kuppel ist ein halbkugelförmiges Bauwerk, dessen Außenfläche aus Dreiecken zusammengefügt ist, von denen eine Größere Anzahl im Zusammengelegten Zustand ein Sechseck und eine kleinere Anzahl zusammengelegt ein Fünfeck ergeben.

Aufgrund der hohen Stabilität benötigt eine Geodätische Kuppel keine weiteren Säulen oder Träger im Innenraum und eignet sich so hervorragend für den Hallenbau.

Bisherige Ausführungen gehen zumeißt davon aus, dass ein Gerüst aus Stangen erstellt wird, welches die tragende Struktur aus Dreiecken bildet, deren Innenräume oder „Fächer“ dann zum Beispiel mit Plastikfolie überdeckt oder mit Glas ausgefüllt werden.

Andere Konstruktionen setzen sich aus Dreickigen Elementen aus Holz oder Stahl zusammen,

die an einander geflanscht werden.

Beide Bauformen benötigen schwere und teure Materialien, entweder zum Aufbau des Gerüstes oder zur Fertigung der Fachelemente.

Möchte man so ein Bauwerk regelmäßig oder in großer Zahl, zum Beispiel in stahl- oder holzlosen Regionen oder an Orten mit geringem Handwerklichen Knowhow aufbauen, wäre es wünschenswert eine Bauform zu haben, die auf steife, tragende Bauteile, wie Stangen oder Bretter verzichtet und stattdessen Elemente aus Styropor verwendet.

Beim Aufbau einer solchen Konstruktion  aus Styropor ergeben sich jedoch folgende Probleme:

Es mag die einfache Stabilität der Geodätischen Kuppel bei der Verwendung extremer Materialien, wie Styropor, nicht ausreichen.

Ich möchte die Stabilität der „einfachen“, aus glatten Dreiecken bestehenden Form der Bauelemente erhöhen, indem ich diese, wie in Schutzanspruch 1 beschrieben, in Form von regelmäßigen Flächenaufteilungen forme. Durch die Verlängerung der Kontaktfläche zwischen den Bauteilen wird die Stabilität der Verbindung erhöht.

Auch können einfache Dreiecke aus Positionen über Freien Fächern für Fenster und Türen herausfallen, bis die Verbindung hält.

Durch die entstandene Verzahnung halten die Elemente auch ohne Klebung.

Da Fenster,Türen und andere Funktionselemente gerade Außenseiten haben, wird ein Bauteil benötigt, daß den Übergang von den Bausteinen in Flächenfüllmusterform zu geraden Elementen bewerkstelligt. Dieses Bauteil ist in Schutzanspruch 2 beschrieben.

Mir dieser Erfindung ist es möglich einen Übergang von Bauteilen in Flächenfüllmusterform zu Bauteilen in einfacher, drei-fünf oder sechseckiger Form zu schaffen.

Styroporbauteile werden üblicherweise miteinander verklebt. Dadurch können die Bauteile nicht zerstörungsfrei wieder auseinander genommen werden.Das Verbindungsproblem wird gelöst durch die Verwendung einer Kittrille, die den Wiederabbau ermöglicht, wie in Schutzanspruch 3 beschrieben.

Im Weiteren ist es sehr teuer, für jedes der benötigten Elemente jeweils eine eigene Styropor-Backform herzustellen. Da die Schrägung an den Seiten der Bauteile mit dem Abstand der Phase zum Mittelpunkt des Bauteils variiert, wäre eine Aufwendige Berechnung und Herstellung einer solchen Gussform notwendig.

Zudem ließe sich ein so hergestelltes Element nur für eine Kuppelgröße verwenden, obwohl sich mit Hilfe von Frequenzerhöhung aus einer Bausteingröße auch unterschiedlich große Kuppeln bauen lassen.

Zu Lösung diese Problems dient die in Schutzanspruch 4 beschriebene Apparatur, die es ermöglicht, kostengünstig exakte Bauteile herzustellen.

 

Schutzansprüche:

 

1.) Bauteile für Geodätischen Kuppeln,

dadurch gekennzeichnet,

Dass diese aus Styropor oder einem anderen Baustoff bestehen und auf Dreiecken/Fünfecken/Sechsecken basieren, von der jeweiligen Grundform jedoch abweichen in der Art eines Flächenfüllmusters.

2.) Bauteile nach Anspruch 1.),

dadurch gekennzeichnet,

dass diese eine oder zwei gerade Seite als Übergang zu Türen oder Fenstern besitzen.

3.) Verbindung für Bauteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass diese im wesentlichen aus einem Kittwulst bestehen und Lösbar sind.

4.) Vorrichtung zur kostengünstigen Herstellung von Bauteilen aus Styropor in Flächenfüllmusterform mit exakten Seitenschrägungen, die einen Glühdraht verwendet,

der mit zwei Kupplungen an ein, im Mittelpunkt der zu bauenden Kuppel verankerten, Seil und eine Stromverbindung angebracht ist.

5.) Vorrichtungen nach Schutzanspruch 4, die Statt eines Glühdrahtes anders geartete Werkzeuge in ein Seil einsetzen,z.B. um Betonelemente zu schneiden.

 

Ausführungsbeispiel:

 

Für Schutzrecht 1:

Es wird eine geodätische Kuppel aus Styroporelementen gebaut, die zum Beipiel folgende, vom Dreieck abweichende Form besitzen (Fig 1).(Zu beachten ist lediglich der Umriss):

Der Umriss der Figur ist so gestaltet, das sich alle drei Seiten des gleichwinkligen Dreiecks

Aufeinander Abbilden lassen(Fig 2) und einander ergänzen, wenn sie gegenüberliegen(Fig2a).

Für Schutzrecht 2:

An Übergängen zu Fenstern oder Türen können Elemente geschnitten werden, die mindestens eine gerade Übergangsseite haben (Fig 2b).

Für die Fünfecke wird ein Dreieck mit einem 72 Grad Winkel und zwei 54 Grad Winkeln zugrundegelegt.(Fig 3) Dabei hat die Seite a die gleiche Form wie die Seite a aus Fig 2.

Für Schutzrecht 3:

Um zu gewährleisten, das die Kuppel wiederverwendbar ist, wird an den Verbindungsstellen zwischen zwei Styroporbausteinen(Fig4/a) eine Rille für die Kittverbindung geschnitten (Fig 4/c).

Die Oberfläche in der Rille wird per Klebeband abgedeckt, so daß die Porösität des Materials herabgesetzt und der Zusammenhalt des Styropors verstärkt wird(Fig4/b).

Dann werden Beide Bausteine(Fig5/a) zusammengefügt und ein Wulst aus Kitt in die entstandene Halbröhre gedrückt.(Fig5/b). Dieser Kitt wird so gewählt, dass er nach dem Aushärten reissfest ist, aber auch flexibel bleibt.

In der für die Konstruktion notwendigen Richtung besteht grosse Verbindungskraft(Fig6), die durch die Verbindungslinienverlängernde Eigenschaft der Flächenfüllmusterelemente noch verstärkt wird.

Soll die Kuppel abgebaut werden, wird der Kittwulst einfach senkrecht zur Kuppeloberfläche abgezogen. Da die wirksame Kraft bei diesem Vorgang punktuell wirkt, läßt sich der Kitt relativ leicht von der Klebebandoberfläche ablösen und gegebenenfalls wiederverwenden(Fig7).

Für Schutzrecht 4:

Die benötigten Bauteile werden mithilfe einer einfachen Apparatur geschnitten

Dabei befindet sich eine Ringöse(Fig8/a) auf einem Stativ(Fig8/h) in der Mitte der zu Bauenden Kuppel.

Demgegenüber steht, auf ein Stativ aufgeschraubt die Formplatte(Fig8/b) aus Holz.

Diese Platte ist so eingerichtet, daß ihre äußersten Ecken den gleichen Abstand zu der Ringöse haben.(Fig8/r1).

Auf der Formplatte sind Nägel(Fig8/j) angebracht, auf denen die zu schneidenden Styroporplatten(Fig8/k) aufgesteckt werden können.

Durch die Einrichtung liegen die zu schneidenden Bauteile exakt an ihrer Position in der späteren Kuppel.

An der Ringöse ist ein Seil(Fig8/d) befestigt, das kurz vor erreichen des Styroporblocks in eine Kupplung(Fig8/e) mündet, die einen Glühdraht(Fig8/f) aufnimmt, der mit einer Stromversorgung verbunden ist und an einer zweiten Kupplung(Fig8/e) in ein Stück Seil mit Handgriff(Fig8/g) übergeht.

Das Glühdrahtseil wird gespannt und an der Formplatte entlanggeführt.(Fig9)

Die exakte Schrägung an den unterschiedlichen Phasen der Kontaktflächenlinie wird abgenommen, da das Glühdrahtseil den Verlauf der Fugen nachvollzieht..

Mit der gleichen Formplatte können Bauteile für Kuppeln verschiedener Frequenz gebaut werden, indem einfach der Radius angepasst wird.

Ebenso leicht lassen sich die unterschiedlichsten Formen nutzen, da für jede Form nur eine Formplatte hergestellt werden muss, nicht aber eine vollständige dreidimensionale Backform.

 

fig.1

fig.2

fig.2a

fig.2b

fig.3

fig.4

fig.5

fig.6

fig.7

fig.8

fig.9