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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausfachung zur Herstellung eines Fachwerkträgers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 Bei Konstruktion eines einfachen zweidimensionalen Fachwerktragers mit gewunschter Spannweite und Tragfähigkeit sind folgende Grossen voneinander abhangig: a) der Winkel- a mit dem aie Stabe in den Knotenpunkten am Gurt angreifen
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der Stabe und d) die Druck-, Zug- und Biegebestandigkeit der Gurten. Die korrekte Berechnung der Statik eines solchen Fachwerkträgers ist daher im allgemeinen eine Ingenieuraufgabe und kann in der Regel nicht von Zimmerleuten oder Hilfskräften durchgefuhrt werden. Aus Gründen der Trag bzw. der Bausicherheit konnen allerdings keinerlei Fehler bei der Konstruktion solcher Tragwerke toleriert werden.
Zur Verbindung von Stabe:: und Gurten von hölzernen Fachwerktragern sind verschiedene Systeme entwickelt worden.
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Fachwissen voraussetzen und einen erheblichen Herstellungs- aufwand erfordern, wurden verschiedene Sondersysteme entwickelt. All diesen Systemen ist eigen, dass Stahlteile zur Uebertragung der Stabkrafte in den Knoten eingesetzt werden.
Bei diesen Stahlteilen kann es sich um Nagelplatten, in die Holzer eingeschlitzte Bleche mit Durchnagelungen, Passbolzen und eine Vielzahl weiterer Systeme handeln. Das Zusammen- schneiden der Stäbe und das Einpassen der Stahlteile in den
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Verbindungsbereichen ist dabei nach wie vor, selbst unter Verwendung computerunterstutzter Berechnungs- und Herstellungs- verfahren, ausserst aufwendig. Zudem müssen für Jeden Träger oder fur jede Trägerserie die Berechnung und die Herstellung in Abhängigkeit von der Spannweite und der angestrebten Belast- barkeit jedesmal von neuem und individuell durchgefuhrt werden.
Das Ersetzen der hölzernen Stabe durch Metallhohlstäbe, wie sie zum Beispiel aus EP 0 610 827 oder EP 0 053 582 bekannt sind, ermöglicht es, vollständig vorfabrizierte Stabe einzusetzten, lost Jedoch das Verbindungsproblem zwischen Staben und Gurten und auch das Problem der korrekten Konstruktion und des korrekten Zusammenbaus ebenfalls noch nicht.
Die beim Hersteller vorgefertigten Fachwerktrager mussen oft über grossere Distanzen bis zum Einbauort transportiert werden.
Der Transport dieser sperrigen Bauteile bringt oft erhebliche Probleme mit sich.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Ausfachung zur Herstellung eines Fachwerktragers zur Verfugung zu stellen, die die genannten Nachteile nicht aufweist.
Weitere Ausfuhrungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
:n den Zeichnungen ist ein Ausfuhrungsbeispiel des Erfindungs- gegenstandes dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt: Figur @ Eine zusammengeschobene Ausfachung aus Stahl; und
Figur 2a eine Teilansicht eines Fachwerktragers, der aus
Obergurt, Untergurt und harmonikaartiger Ausfachung zusammengesetzt ist ; Figur 2b eine Teilansicht eines Fachwerktragers, der aus
Obergurt, Untergurt und der gleichen Ausfachung, wie in Figur 2a dargestellt, zusammengesetzt ist, wobei
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die Spannweite des Tragers grosser ist als die des in
Figur 2a dargestellten ;
und Figur 2c eine Teilansicht eines Fachwerktragers, der aus
Obergurt, Untergurt und der gleichen Ausfachung wie in Figur 2a dargestellt, zusammengesetzt ist, wobei die Spannweite des Tragers grosser ist als die des in
Figur 2a dargestellten; und Figur 2d einen Querschnitt durcn den in Figur 2b dargestellten
Trager ; und Figur 3a eine Detail-Seitenansicht eines zusammengebauten
Fachwerktragers mitObergurt und Untergurt und eingebauter Ausfachung; und Figur 3b einen Querschnitt durch einen einzelnen Gurt mit eingebautem Knotenelement und daran angreifender
Zugstange ; und Figur 4a ein Beispiel für ein charakteristisches Spann- weite/Tragfahigkeits Diagramm;
und
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tragers, der aus Coergurten, Untergurt und der gleichen Ausfachung, wie in Figur 5a dargestellt, zusammengesetzt ist, wobei die Spannweite des Tragers grosser ist als die des i Figur la dargestellten.
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Ausfachung 1 aus Metall dargestellt. Sie ist komplett vorgefertigt und fur den Transport zusammengeschoben. Die Ausfachung 1 besteht aus einer geraden Zahl von Stäben 2, die uber Knotenelemente 3 gelenkig miteinander verbunden sind. Die Stäbe 2 sind als Druck- oder Zugstabe ausgebildet, und sind endstandig beiderseits mit Gabelkopfen 21 versehen. Wie in Figur 3 dargestellt sind jeweils zwei Gabelkopfe 21 mittels je
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eines Bolzens 4 an einer Lagerplatte 31, die senkrecht auf einer Knotenplatte 32 steht, gelagert.
Die Verbindung zwischen Stab 2 und Knotenelement 3 kann naturlich auch mittels eines einfachen Lagerkopfes oder einer Lageröse und zweier am Knotenelement 3 angebrachter Lagerwangen, oder mitteis jeder anderen Lagerung, die das Schwenken um eine Achse erlaubt, erfolgen.
In dem in Figur 3a dargestellter. Ausfuhrungsbeispiel oer Erfindung sind die zwei Ecken der Lagerplatte 31, die den Staben 2 zugewandt sind, abgerundet, um das Schwenken aer Stabe 2 um die von einem Lagerbolzen 4 definierte Schwenkachse S nicht zu behindern. Der Schwenkbereich ist so gewahlt, dass die Langsachse eines zu schwenkenden Stabes 2 einen Schwenkwinkel
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Bereich zwischen 0 und 90 Grad liegt. Die erfindungsgemasse Ausfachung 1 stellt also im Wesentlichen eine Kette aus verschiedenen beweglich miteinander verbundenen Gliedern dar.
Einem Anfangs- oder Abschlussknotenelement 3' folgen abwecnselnd Druck- und Zugstäbe 2, die jeweils über ein Knotenelement 3 miteinander verbunden sind. Die Anfanas- oder Abschlussknotenelemente 3'. können identisch wie die übrigen Knotenelemente 3 gestaltet sein. Durch Anpassungen der Stegplatten 31 und der Knotenplatten 32 können die Anfangs- oder Abscnlussknotenelemente 3' vorteilhafterweise als Auflager- knotenelemente ausgestaltet sein. Die Stegplatte 31 dieser Elemente 3' nur mit einem Lagerloch versehen ist oder, wie in Figur 3 gezeigt, nur hälftig ausgestaltet ist.
Zur optimalen Krafteinleitung steht, wie in Figur 3b dargestellt, die Stegplatte 31 in Längsrichtung mittig auf der Knotenplatte 32.
Zur Uebertragung der horizontalen Kräfte an die hölzernen Gurten 5 weist das Knotenelement 3 eine an der, der Stegplatte 31 gegenüberliegenden, Seite der Knotenplatte 32. mindestens einen senkrecht stehenden Ankerbolzen 33 auf, wooei dieser so
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an der Knotenplatte 32 befestigt ist, dass seine Schwerachse in einer Ebene mit den Längsachsen der Stäbe und der Stegplatte 31 liegt.
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Diese Knotenelemente 3 weisen zwei parallele Stegplatten 31
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dieser Ausgestaltungsform von den beiden @ Schenkeln der L-formigen Winkeleisen gebildet, die durch einen, vorzugsweise
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sind.
Die Schwenkbeweglichkeit der Stabe 2 gegenüber den Knotenelementen 3 ermöglicht es, eine vorgefertigte Ausfachung für
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nutzen. Dieser vorteilhafte Effekt ist in cen Figuren 2 a bis c dargestellt. Während der in Figur 2a dargestellte Trager 1 bei einer kleinen Spannweite eine grosse Tragfähigkeit ermöglicht,
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zur Herstellung von Fachwerktragern unterschiedlicher Spannweite und unterschiedlicher Tragfähigkeit verwendet werden.
Tragfähigkeit und Spannweite stehen dabei -'. einem definierter und berechenbaren Verhältnis zueinander. Die Tragfähigkeit ist negativ mit der Spannweite korreliert.
Durch Variation von Zahl, Lange und Durchmesser aer Staoe 2 unc entsprechend angepasste Knotenelemente ist das Spektrum der
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erweiterbar.
Aus statischen Grunden ist es naturlich nitan möglich und auch nicht sinnvoll die Anzahl an Knotenpunkten in einem Fach- werktrager beliebig gross oder klein zu rechen Es ist daher
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und zu vertreiben, die unterschiedliche Spannweiten- und Belastbarkeitsklassen abdecken. Würde ein Fachwerktrager einer gewünschten Spannweite und Belastbarkeit eine unverhaltnismassig hohe Anzahl von Stäben erfordern, respektive der Winkel a einen ungunstigen hohen Wert erreichen, so kann durch die Verwendung stabilerer Ausfachungselemente der Winkel a und damit auch die Anzahl an Stäben reduziert werden.
Dem System sind hinsichtlich Tragfähigkeit und Spannweite theoretisch kaum Grenzen gesetzt. Baupraktische und wirtschaftliche Aspekte, wie zum Beispiel eine einfache Herstellung und Grenzen in der Transportgrosse der Holzteile, machen den Einsatz der erfindungsgemassen Fachwerktrager hauptsächlich im Spannweitenbereich von ca. 10 bis 25 m vorteilhaft. Dieser Spannweitenbereich wird durch die Optimierung der Stahlteile mit einigen wenigen Typen von Ausfachungen abgedeckt.
Anhand eines Spannweite/Belastungsdiagrammes, wie es in Figur 4 dargestellt ist, kann fur einen Fachwerktrager mit einer gewünschten Spannweite und einer gewünschten Belastbarkeit der erforderliche Ausfachungstyp äusserst einfach ermittelt werden.
Die berechneten Kurven beziehen sich idealerweise auf die Verwendung von Vollholzbalken oder brettschichtverleimten Balken mit genormten Querschnittsabmessungen (z.B. DIN 4074 fur Vollholzbalken).
Die bisherigen Ausführungen sind alle auf eine Tragerkor.struktion mit parallelem Ober- und Untergurt bezogen. Dies bedingt einerseits einen konstanten Winkel a und andererseits aleichmassige Abstande zwischen den Aufnahmebohrungen eines Gurtes. Die erfindungsgemasse Ausfachung kann allerdings auch zum Einbau zwischen Gurten verwendet werden, die nicht parallel zueinander liegen. Nimmt der Abstand zwischen Ober- und Untergurt zu, so mussen mit zunehmendem Abstand die Verankerungsbohrungen auf dem selben Gurt naher beieinander
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liegen, respektive die Winkel a grösser werden.
Soll bei geradem Untergurt 52 mit zweigeteilten Obergurt :1 ein Giebel gebildet werden, so kann dies wie in Figur : dargestellt
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sich auch zum Erstellen von Tonnendachtragern.
Der Zusammenbau des Fachwerktragers ist schnell and einfach in der Werkstatt des Zimmereibetriebes, oder sogar vir Ort auf der Baustelle durchfuhrbar und obwohl ein kombinierte: Holz-MetallFachwerktrager hergestellt wird muss der Benutzer beim Zusammenbau nur die hölzernen Gurten bearbeiten und es sind keine besonderen Werkzeuge oder Kenntnisse la der Metallbearbeitung (zum Beispiel Schweissen) notig.
Der korrekte Zusammenbau erfordert lediglich, dass die Ankerlocher in den Gurten 5 an den richtigen Stellen ceoohrt werden.
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Zimmermannsbetrieb erfolgen, wahrend der Zusammenbau des Fachwerktragers erst vor Ort auf der Baustelle erfolgt. Dies er- leichtert den Transport ganz erheblich, da kein fertiger, sperriger Träger transportiert werden muss, sondern die, Bauteile platzsparend, einzeln zum Einbauort gebracht wercen können.
In einer vorteilhaften Ausfunrungsform der Erfindung erfolgt die Befestigung der Knotenplatte 32 zur: .-.olz mittels
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in den Eckbereichen der Knotenplatte 32. Müssen grossere
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Knotenplatten 32 mittels, die Gurten vollständig durcn- setzender, Bauschrauben an den Gurten zu befestigen.
Sind beim fertigen Trager solche Anfangs- unc Indelements 3' eingebaut, die hälftig ausgebildete Stegplatten 31' besitzen, so können, wie in den Figuren 2a bis 2c dargestellt, die zum Gurtende weisenden freien Bereiche der Stegplatten 31' als
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Auflageflächen zum Auflegen des Tragers auf die seitlichen Sutzkonstruktionen dienen.
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fachung 1 ermöglicht nicht nur in vorteilhafter Weise einen
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verschiedener Spannweiten und Belastbarkeiten zu benutzen, sondern die schwenkbewegliche Lagerung der Stabe 2 an den
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Vorteil, dass keine Sekundärkrafte in den Ausfachungsstaben 2 entstehen, was bei starren Verbindungen unvermeidlich ist.
Die Geometrie der Knotenelemente 3, insbesondere die Hohe und Breite der Stegplatten, sowie die Lage der Lagerlocher in den Stepplatten ist so optimiert, dass der Krafteschnittpunkt zweieram Knotenelement 3, im Bereich der baupraktisch einstiger. Schwenkwinkel von 30 bis 60 , angreifender Stabe 2 immer innerhalb der Gurter.zone zu lieger, kommt . Dadurch ist stets eine problemlose Krafteeinleitung gewahrleistet. in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform trägt eine langsgetellte Knotenplatteplatte 32 zwei Stegplatten 31. Je eine Hälfte der Knotenplatte 32 und je eine Stegplatte 31 sind integral einstückig geformt.
Sie konnen zum Beispiel aus einem
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cer Knotenplatte 32 sind durch einen oder mehrere angeschwesstt Ankerzapfen 33 fest miteinander verbunden. Zwischen cen Stegplatten 31 sine die Stabe 2 in bekannter Weise gelagert .
Eine Ueberhohung des Tragers zum Ausgleich aer Lastverformung kann auf zwei Arten erreicht werden : A)die Abstande der Bohrung fur die Ankerbolzen 33 sind im Untergurt 52 um ein bestirntes, vorberechnetes Mass kleiner gehalten als im Ooergurt 51 oder B) bei allen oder einzelnen symmetrisch angeordneten Zugstaben 2 werden Stabkorper 22 mit Gegenlaufgewinden an die Gabelköpfe 21 angeschlossen. Durch Spannen
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dieser Stäbe 2 lasst sich eine vorbestimmte Ueberhohung gena- herstellen, oder auch im bereits eingebauten Zustand hom regulieren.
Aus statischen und wirtschaftlichen Grunden kann es vorteilhaft sein, die jeweils aussersten Stabe 21 kurzer zu wahlen als die übrigen Stabe 2 der Ausfachung 1. Die Lange der verkurzte-.
Stäbe 21 liegt vorteilhafterweise bei 70 bis 80% der Länge der restlichen Stabe 2. Wie in den Figuren 5a und 5b strichlimer= dargestellt ist, erweist sich diese Verkürzung besonder; vorteilhaft bei der Erstellung von überhöhter. Tragern, zu* Beispiel fur Satteldacher.
Um die Lebensdauer des Tragers und/oder seinen dekorativen wer zu erhohen kann die Ausfachung verzinkt oder mit einem farbige' Schutzanstrich versehen werden.
Obwohl in den bisher beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen .der Erfindung nur die Verwendung der erfindungsaemassen Ausfachu in Verbindung mit holzernen Ober und Untergurten beschrieber. worden ist, ist es naturlich ohne weiteres möglich statt desser.
Gurten aus Metall zu verwenden. Dazu kann der Ankerbolzen 11 ganz weggelassen werden und die Knotenplatte 32 wird direkt auf den Stahltrager geschweisst. Es kann auch genietet oder verschraubt werden, wozu dann die Knotenplatte @@ und der Stahltrager mit korrespondierenden Bohrungen versehen werden.
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einer solchen vorgefertigten Ausfachung 1 verhir.oert, das Teile, die in ihrer mechanischen Belastbarkeit nicht übereinstimmen, kombiniert werden und ermöglicht somit die Herstellung von statisch einwandfreien Konstruktionen.