DE102006056866A1 - Modular truss structure made of concrete and a method for its production and assembly - Google Patents
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Abstract
Description
Anwendungsgebietfield of use
Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare Fachwerkkonstruktion aus Beton, für ebene und räumliche Tragwerke im Hoch-, Industrie- und Brückenbau sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.The The present invention relates to a modular truss structure made of concrete, for level and spatial structures in the Building, industrial and bridge construction as well as a method for Production of the same.
Stand der TechnikState of the art
Fachwerkkonstruktionen bestehen im Allgemeinen aus stabförmigen Tragelementen, den Gurten und Füllstäben, die an den Fachwerkknoten miteinander verbunden werden. Dadurch wird ein Tragwerk gebildet, das die auftretenden Einwirkungen hauptsächlich durch Zug- und Druckkräfte überträgt und eine effiziente Ausnutzung des Materials ermöglicht. Deshalb eignen sich Fachwerke besonders gut, um große Spannweiten mit einem vergleichsweise geringen Konstruktionseigengewicht zu überbrücken.Truss structures generally consist of rod-shaped supporting elements, the straps and filler bars attached to the truss nodes be connected to each other. This will form a structure, that the occurring effects are mainly caused by and transfers compressive forces and efficient Exploitation of the material allows. That's why they are suitable Trusses especially good, with large spans to bridge comparatively low construction own weight.
Fachwerkkonstruktionen werden auf dem Gebiet des Bauwesens im Hoch-, Industrie- und Brückenbau eingesetzt. Typische Anwendungen im Hochbau sind ebene und räumliche Fachwerkbinder als Dachtragwerke für Mehrzweckhallen wie z. B. Sport- und Freizeitbauten, Ausstellungshallen oder Versammlungsräume [1], [2]. Im Industriebau werden Fachwerke als Dachbinder oder Rahmentragwerke im Hallenbau [2],[3] sowie als Kranbahnträger oder für Förderband- bzw. Rohrleitungsbrücken verwendet. Auch finden Fachwerke für weitgespannte Unterzüge in Geschossbauten und für Aussteifungsverbände Anwendung. Des Weiteren kommen Fachwerkkonstruktionen auch für hochbelastete Stützen, für Verkehrszeichenbrücken sowie für Freileitungs- und Antennenmasten zum Einsatz. Im Brückenbau werden Fachwerke als räumliche und ebene Fachwerkbinder im Großbrückenbau [4], [5], als auch für Geh- und Radwegbrücken [6],[7] eingesetzt.Truss structures are used in the field of construction in building construction, industry and bridge construction used. Typical applications in building construction are level and spatial Truss trusses as roof structures for multi-purpose halls such as z. As sports and leisure buildings, exhibition halls or meeting rooms [1], [2]. In industrial construction, trusses are used as roof trusses or frame structures in the Hall construction [2], [3] and as a crane runway girder or for Conveyor or pipeline bridges used. Also find trusses for wide-span beams in multi-storey buildings and for bracing federations Application. Furthermore, truss structures also come for heavily loaded columns, for traffic sign bridges as well as for overhead and antenna masts. In bridge construction, trusses are considered spatial and level trusses in large bridge construction [4], [5], as well as for walking and cycling bridges [6], [7] used.
Auf dem Gebiet des Bauwesens werden Fachwerkkonstruktionen hauptsächlich aus Stahl und Holz, selten aus Beton hergestellt.On In the field of construction, truss structures are mainly used made of steel and wood, rarely made of concrete.
Mit Fachwerkkonstruktionen aus Baustahl, lassen sich auf Grund der hohen Materialfestigkeit, des günstigen Rohdichte-Festigkeits-Verhältnisses und der Möglichkeit, relativ dünnwandige Querschnitte herstellen zu können, die statischkonstruktiven Vorteile von Fachwerkkonstruktionen effektiv umsetzen. Dabei sind Stützweiten von mehr als 100 m realisierbar [8].With Truss structures made of structural steel, can be due to the high Material strength, the favorable density-strength ratio and the possibility of relatively thin-walled cross-sections to be able to produce the static structural advantages of truss structures effectively. There are spans of more than 100 m can be realized [8].
Die Ausbildung der Knotenpunkte erfolgt in der Regel durch Schraub- oder Schweißverbindungen [9], teilweise auch mit Hilfe vorgefertigter Gussknoten aus Stahl [5], [10]. Infolge von Massungenauigkeiten können bei der Verwendung von Gussknoten Probleme bei der Montage auftreten, die zu zeit- und kostenaufwendigen Nacharbeiten führen [11].The Training of the junctions is usually carried out by screwing or welded joints [9], sometimes with help Prefabricated cast knot made of steel [5], [10]. As a result of mass inaccuracies can cause problems when using cast nodes Mounting occur, the time-consuming and costly rework lead [11].
Ein System, das speziell bei räumlichen Fachwerken eine unkomplizierte Verbindung der Stäbe gestattet, ist das MERO®-Raumfachwerksystem [12]. Bei diesem System werden die Fachwerkstäbe mit Hilfe eines Knotenelements [13], das unterschiedliche Richtungen und Neigungen der Stäbe ermöglicht, durch einfache Schraubmontage miteinander verbunden.One system that allows uncomplicated connection of the bars, especially in trusses, is the MERO ® truss system [12]. In this system, the truss rods are connected by a simple screw assembly with the help of a node element [13], which allows different directions and inclinations of the rods.
Fachwerkkonstruktionen aus Stahl eignen sich zur Vorfertigung im Werk, da sie sich leicht in Segmente zerlegen lassen, die gut transportiert und auf der Baustelle montiert werden können. Allerdings sind bei Baustellenstößen oft Nacharbeiten am Korrosionsschutz der Konstruktion notwendig, die kostenintensiv sind und teilweise nicht die Qualität der werkseitig aufgebrachten Beschichtung erreichen. Nachteilig bei Stahlfachwerken sind die im Vergleich zu Fachwerken aus Beton oder Holz höheren Materialkosten und der hohe Fertigungsaufwand für die zum Teil komplexen Knotenverbindungen.Truss structures Made of steel are suitable for prefabrication in the factory, as they are lightweight can be disassembled into segments that are well transported and on the job site can be mounted. However, there are construction site surges often reworking of the corrosion protection of the construction necessary, which are costly and sometimes not the quality reach the factory applied coating. adversely In steel frameworks are compared to trusses made of concrete or wood higher material costs and high production costs for the sometimes complex node connections.
Daneben sind bei Fachwerken aus Stahl oft zusätzliche Maßnahmen zur Gewährleistung des Brandschutzes, z. B. die Ummantelung der Konstruktion mit Spritzbeton bzw. kostenintensiven Schutzanstrichen erforderlich. Weiterhin beeinträchtigen die Aufwendungen zur Erhaltung des Korrosionsschutzes die wirtschaftliche Effizienz von Fachwerkkonstruktionen aus Stahl.Besides are often additional measures in steel frameworks to ensure fire safety, z. B. the sheath the construction with shotcrete or costly protective coatings required. Furthermore, the expenses affect to maintain the corrosion protection, the economic efficiency of truss structures made of steel.
Fachwerkkonstruktionen aus Holz bzw. Brettschichtholz werden wirtschaftlich nur für kleinere Spannweiten bis etwa 30 m eingesetzt [14]. Die Knotenverbindungen bei Fachwerken aus Holz bzw. Brettschichtholz werden meistens mit Hilfe von Nagelblechen, eingepressten Nagelplatten, Stabdübel-Blechverbindungen oder spezieller Dübelverbindungen ausgeführt [15]. Analog zu Fachwerken aus Stahl werden Kno tenverbindungen auch mit Hilfe des MERO®-Knotens hergestellt. Reine Nagelverbindungen, z. B. bei Nagelfachwerkbindern, kommen nur bei Konstruktionen mit geringen Stützweiten vor. Baustellenverbindungen sind bei Fachwerkkonstruktionen aus Holz- bzw. Brettschichtholz mit vertretbarem Aufwand herzustellen. So lassen sich die Fachwerkkonstruktionen in Segmente zerlegen, die im Werk vorgefertigt werden. Die Elemente können einfach zur Baustelle transportiert und dort montiert werden. Ähnlich wie bei Stahlfachwerken sind bei den Holz- und Brettschichtholzfachwerken des Ingenieurholzbaus die Herstellungskosten für die Knotenverbindungen hoch. Nachteilig bei Holz- bzw. Brettschichtholzfachwerken sind die, z. B. infolge des Feuchtigkeitsgehalts, stark schwankenden Materialkennwerte, die eine optimale Ausnutzung des Materials erschweren. Um den Brandschutz zu realisieren, müssen die Stahleinbauteile der Knotenverbindung vor Flammen geschützt werden und die Stabquerschnitte müssen ausreichende Abmessungen besitzen. Anderenfalls sind Brandschutzanstriche oder schützende Ummantelungen erforderlich. Während der Widerstand von Holz gegenüber chemischen Angriffen hoch ist, sind zum Schutz gegen Feuchte meistens zusätzliche Schutzanstriche bzw. konstruktive Maßnahmen notwendig.Truss structures made of wood or glued laminated timber are used economically only for smaller spans up to about 30 m [14]. The knot joints in trusses made of wood or glued laminated timber are usually carried out with the aid of nail plates, pressed-in nail plates, dowel-sheet metal connections or special dowel joints [15]. Similar to steel frameworks, joint connections are also made with the help of the MERO ® knot. Pure nail connections, z. B. in Nagelfachwerkbindern, occur only in constructions with small spans. Construction site connections are to be made at timber construction or glued laminated timber at reasonable cost. This allows the truss structures to be divided into segments that are prefabricated in the factory. The elements can easily be transported to the construction site and mounted there. Similar to steel frameworks, the costs of producing the nodal joints are high in the wood and glulam timber structures of engineering timber construction. A disadvantage of wood or glulam timber frameworks are, z. B. due to the moisture content, highly fluctuating material characteristics that make optimal use of the material difficult. In order to realize the fire protection, the steel components of the node connection must be protected from flames and the rod cross-sections must have sufficient dimensions. Otherwise, fire protection coatings or protective sheathing are required. While the resistance of wood to chemical attack is high, protection against moisture usually requires additional protective coatings or constructive measures.
Fachwerkkonstruktionen aus normalfesten Betonen haben den Nachteil, dass sie auf Grund des schlechten Rohdichte-Festigkeits-Verhältnisses des Materials deutlich schwerer als vergleichbare Konstruktionen aus Stahl oder Holz sind. Darüber hinaus müssen die Querschnitte aus schalungstechnischen Gründen und zum sachgemäßen Einbau der Bewehrung, Spannglieder und des Betons bestimmte Mindestabmessungen besitzen, die ebenfalls zur Erhöhung der Konstruktionseigenlast beitragen.Truss structures from normal-strength concretes have the disadvantage that they are due to the poor bulk density-strength ratio of the material significantly heavier than comparable structures made of steel or Wood are. In addition, the cross sections need for formwork reasons and for appropriate Installation of reinforcement, tendons and concrete minimum dimensions own, which also increase the structural intrinsic load contribute.
Die Knotenpunkte werden in der Regel monolithisch ausgebildet, wodurch sich im Knotenbereich komplizierte Bewehrungs- bzw. Spanngliedführungen ergeben, die sorgfältig geplant und ausgeführt werden müssen [16]. Zur Reduzierung von Spannungsspitzen müssen die Anschlüsse zwischen dem Knoten und den Stäben in der Regel ausgerundet werden. Dadurch erhöhen sich der Fertigungsaufwand und die Herstellungskosten.The Nodes are usually formed monolithic, which in the node area complicated reinforcement or tendon guides result, carefully planned and executed must be [16]. For reducing voltage peaks need the connections between the node and The rods are usually rounded off. Increase this the production costs and the production costs.
Die Herstellung von Fachwerkkonstruktionen auf der Baustelle konnte sich auf Grund ausführungstechnischer Schwierigkeiten, wie der kostenintensiven Schalungskonstruktion, den zeitaufwendigen Bewehrungsarbeiten und den schwierigen Verhältnis sen bei der Betonage auf dem Markt nicht durchsetzen [18]. Die Vorfertigung von Fachwerkkonstruktionen im Werk erlaubt eine kostensenkende Mehrfachverwendung der Schalung und vereinfacht die Betonagearbeiten. Die komplexe Bewehrungsführung im Bereich der Knotenpunkte wirkt sich jedoch auch bei den im Werk hergestellten Konstruktionen negativ auf die Herstellungskosten aus.The Production of truss constructions on the construction site could due to execution difficulties, such as the costly formwork construction, the time-consuming Reinforcement and the difficult relationship sen not enforce the concreting on the market [18]. The prefabrication of truss constructions in the factory allows a cost-saving multiple use the formwork and simplifies the Betonagearbeiten. The complex Reinforcement in the area of the nodes affects however, also negatively on the factory-made constructions the production costs.
Durch die Zerlegung von Fachwerkkonstruktionen in einzelne Elemente [17] oder Fachwerkscheiben [18], können auch Fachwerkkonstruktionen für größere Spannweiten vorgefertigt werden. Der Zusammenbau mit Hilfe von Stahlbauverbindungen oder durch das Zusammenspannen mit Spanngliedern ist aber oft schwierig, kosten- und zeitintensiv. Besonders problematisch dabei sind die Spannkraftverluste infolge Reibung beim Vorspannen langer Spannglieder, die eine beträchtliche Vergrößerung des Spannstahlquerschnitts erfordern. Werden die Spannglieder planmäßig gekrümmt geführt, wie z. B. bei [17], so steigen die Spannkraftverluste infolge der Reibungskräfte an den Umlenkstellen erheblich an. Die wirtschaftlichen Vorteile der fabrikmäßigen Fertigung werden dadurch zu einem großen Teil aufgezehrt. Die Weiterentwicklung der Transport- und Montagehilfen ermöglicht heute auch den Transport größerer Elemente, so dass heute die Mehrzahl der Fachwerke aus Beton in einem Stück vorgefertigt werden [19].By the dismantling of truss structures into individual elements [17] or trussing disks [18], can also be trussed constructions for larger spans are prefabricated. The assembly with the help of steel construction joints or by clamping together But with tendons is often difficult, costly and time-consuming. Especially The problem here are the clamping force losses due to friction when preloading long tendons, which is a considerable Require enlargement of the prestressing steel section. Are the tendons curved as planned led, such. For example, at [17], the clamping force losses increase due to the friction forces at the deflection considerably at. The economic benefits of factory-made Manufacturing is thereby consumed to a large extent. The further development of transport and assembly aids allows today also the transport of larger elements, so that today the majority of concrete trusses in one piece prefabricated [19].
Fachwerkkonstruktionen aus Beton zeichnen sich durch gute Brandschutz- und Dauerhaftigkeitseigenschaften aus. Die Kosten für die Bauwerksunterhaltung sind in den meisten Fällen geringer als bei Stahl- oder Holzfachwerken.Truss structures made of concrete are characterized by good fire protection and durability properties out. The costs of building maintenance are in the in most cases less than with steel or timber trusses.
Hochfeste (HFB) bzw. ultrahochfeste Betone (UHFB) weisen im Vergleich zu normalfesten Betonen höhere Druckfestigkeiten und günstigere Rohdichte-Festigkeits-Verhältnisse auf. Weiterhin besitzen hochfeste und ultrahochfeste Betone ein sehr dichtes und homogenes Gefüge mit hervorragenden Dauerhaftigkeitseigenschaften, die sich positiv auf die Nachhaltigkeit der Konstruktion auswirken [20].high-strength (HFB) or ultra-high-strength concretes (UHFB) show in comparison to normal solid ones Stress higher compressive strengths and cheaper Density-strength ratios on. Continue to own high-strength and ultra high-strength concretes a very dense and homogeneous Structure with excellent durability properties, which have a positive effect on the sustainability of the construction [20].
Die genannten Eigenschaften von hochfesten und ultrahochfesten Betonen lassen sich mit Fachwerkkonstruktionen am besten ausnutzen. Die zuvor genannten Nachteile von Fachwerkkonstruktionen aus Beton lassen sich durch die Ansprüche dieser Patentschrift vermeiden.The mentioned properties of high-strength and ultra-high-strength concretes can best be exploited with truss structures. The before mentioned disadvantages of truss structures made of concrete to avoid the claims of this patent.
Aufgabenstellungtask
Aufgabe ist es, eine Fachwerkkonstruktion aus Beton zu erfinden die a) eine einfach Anpassung an beliebige Konstruktionsgeometrien erlaubt, b) kostenoptimiert und qualitätsgesichert im Werk vorgefertigt werden kann und c) rationell zu transportieren und zu montieren ist.task is to invent a truss structure made of concrete the a) one easy adaptation to any design geometry allowed, b) cost-optimized and quality-assured prefabricated in the factory and c) can be efficiently transported and assembled is.
Die Aufgabe wird durch eine modulare Fachwerkkonstruktion mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The Task is by a modular framework construction with the characteristics of claim 1.
Die erfindungsgemäße Fachwerkkonstruktion ist modular aufgebaut. Sie besteht aus den Fachwerkstäben, den Knoten- bzw. Koppelungselementen und den Zugelementen. Aussteifungselemente gehören ebenfalls zum modularen System.The Truss structure according to the invention is modular built up. It consists of the truss rods, the knot or coupling elements and the tension elements. Stiffening elements include also to the modular system.
Als Fachwerkstäbe kommen Ober- und Untergurte sowie Pfosten und Diagonalen zur Anwendung. Sie besitzen Aussparungen, durch die Zugelemente hindurchgeführt werden können. Darüber hinaus können im Ober- und Untergurt Zugelemente verankert werden. Innerhalb der gesamten Konstruktion oder größerer Konstruktionsabschnitte, haben der Ober- und Untergurt sowie die Pfosten und Diagonalen jeweils identische Querschnittsabmessungen (Gleichteilprinzip). Diese sind für bestimmte Spannweitenbandbreiten typisiert.As truss rods, upper and lower straps as well as posts and diagonals are used. They have recesses through which pulling elements can be passed. In addition, tension elements can be anchored in the upper and lower belt. Within the entire construction or larger construction sections, the top and bottom chords as well as the posts and diagonals each have identical cross-sectional dimensions (same part principle). These are for certain Widening bandwidths typified.
Mit den Knotenelementen werden die Gurte bzw. Pfosten und Diagonalen untereinander verbunden. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Knotenelemente eine einfache Anpassung der Konstruktion an beliebige geometrische Randbedingungen erreicht. Hierzu sind die Seitenflächen der Knotenelemente beliebig zu neigen, um Stäbe unterschiedlicher Neigungswinkel an den Knoten anschließen zu können. Die Knotenelemente besitzen Aussparungen zur Durchführung von Spannelementen und bieten weiterhin die Möglichkeit, Spannelemente zu verankern. Weil die Knoten nicht mehr, wie sonst bei Betonfachwerken üblich, monolithisch mit den Fachwerkstäben verbunden sind, vereinfacht sich die konstruktive Ausbildung der Knotenpunkte maßgeblich.With The knot elements become the straps or posts and diagonals interconnected. At the same time with the help of node elements a simple adaptation of the construction to any geometric boundary conditions reached. For this, the side surfaces of the node elements to tilt bars to different angles of inclination to connect to the node. The node elements have recesses for the implementation of clamping elements and continue to offer the ability to tensioning elements anchor. Because the knots are no longer, as is usual with concrete trusses, monolithic with the truss rods are simplified the structural design of the nodes is decisive.
Die Kopplungselemente dienen zum Anschluss von Trag- oder Aussteifungssystemen, die senkrecht zur Ebene der Haupttragkonstruktion verlaufen. Dadurch können mit Hilfe der Kopplungselemente ebene Fachwerkscheiben zu räumlichen Tragstrukturen zusammengesetzt werden. Die Kopplungselemente haben Aussparungen zur Durchführung von Zugelementen und bieten die Möglichkeit, Zugelemente zu verankern.The Coupling elements are used to connect support or stiffening systems, which are perpendicular to the plane of the main support structure. Thereby can use the coupling elements flat trusses be assembled into spatial support structures. The Coupling elements have recesses for carrying out Pulling elements and offer the possibility to tension elements anchor.
Aussteifungselemente sind im modularen System in Form von pfetten-artigen Trägern vorhanden, die zur Aussteifung druckbeanspruchter Gurte dienen.stiffening are in the modular system in the form of purlin-type girders available, which serve to stiffen pressure strapped belts.
Die Fachwerkstäbe, die Knoten- bzw. Kopplungselemente sowie die Aussteifungselemente bestehen aus Beton. Dadurch können beliebige Bauteilgeometrien kostengünstig hergestellt werden. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit und Reduzierung der Konstruktionseigenlast können hochfeste bzw. ultrahochfeste Betone eingesetzt werden. Den Betonen können Fasern aus Stahl, Kunststoff oder andersartigen Materialien zugegeben werden, um die Materialfestigkeit bzw. den Brandwiderstand gezielt zu verbessern. Insbesondere bei faserverstärkten Betonen sind selbstverdichtende Eigenschaften des Betons vorteilhaft, da die Bauteile dadurch mit einem jederzeit reproduzierbaren Qualitätsstandard hergestellt werden können. Zur Verringerung des Konstruktionseigengewichtes ist ebenfalls die Verwendung von Leichtbetonen denkbar.The Trusses, the node or coupling elements and the stiffening elements are made of concrete. Thereby can Any component geometries are produced inexpensively. To increase the carrying capacity and reduction The structural intrinsic load can be high strength or ultra high strength Concretes are used. The concretes can be made of fibers Be added to steel, plastic or other materials, to improve the material resistance and the fire resistance targeted. Especially with fiber-reinforced concretes are self-compacting Characteristics of the concrete advantageous because the components with it be produced at any time reproducible quality standard can. To reduce the structural self-weight the use of lightweight concrete is also conceivable.
Der Brandwiderstand der Knoten- und Kopplungselemente kann auch durch konstruktive Maßnahmen, z. B. durch eine Beplankung mit nichtbrennbarem Material, erhöht werden. Die Beplankung aus nichtbrennbarem Material kann ggf. in die Schalung integriert werden.Of the Fire resistance of the node and coupling elements can also by constructive measures, eg. B. by a planking with non-combustible material. The planking made of non-combustible material may possibly be integrated into the formwork become.
In den Fachwerkstäben, Aussteifungselementen sowie Knoten- bzw. Kopplungselementen kann eine Bewehrung aus Betonstahl zur Tragfähigkeitssteigerung angeordnet werden. Darüber hinaus können in den Fachwerkstäben und Aussteifungselementen Spannglieder mit sofortigem Verbund vorgesehen werden.In the truss rods, stiffening elements as well as or coupling elements can be a reinforcement made of reinforcing steel to increase the load capacity to be ordered. In addition, in the Truss rods and stiffening elements tendons with be provided immediately.
Mit Hilfe von stab- bzw. seilartigen Zugelementen, werden die Fachwerkstäbe mit den Knoten- bzw. Kopplungselementen verbunden. Die Zugelemente besitzen an ihren Enden Vorrichtungen, um die Elemente zu verankern bzw. vorzuspannen. Die Zugelemente können mit einer exakt definierten Kraft vorgespannt werden.With Help of rod-like or rope-like tension elements, the truss rods connected to the node or coupling elements. The tension elements own Devices at their ends to anchor the elements or pretension. The tension elements can be defined with a precisely defined Force to be biased.
Als Zugelemente können beispielsweise Gewindestangen aus Stahl oder Litzen aus Spannstahl verwendet werden. Alternativ können auch Zugelemente aus Kohlefasern oder anderen geeigneten Materialien eingesetzt werden.When Tension elements, for example, threaded rods made of steel or strands of prestressing steel are used. Alternatively you can also tensile elements made of carbon fibers or other suitable materials be used.
Die Fachwerkstäbe und Aussteifungselemente werden in einer Produktionsanlage in kostenoptimierter sowie qualitätsgesicherter Massenfertigung hergestellt. Durch einfach auszuführende, gerade Sägeschnitte werden die Fachwerkstäbe und Aussteifungselemente auf die für die jeweilige Konstruktion erforderliche Länge gebracht. Kostenintensive Anpassungsarbeiten an der Schalungskonstruktion entfallen dadurch. Das Potenzial der werksmäßigen Fertigung wird weit effizienter als bei der herkömmlichen Vorfertigung von Stahlbetonkonstruktionen genutzt.The Truss rods and stiffening elements are in one Production plant in cost-optimized and quality-assured Mass produced. Easy to perform, straight saw cuts become the truss rods and stiffening elements to the length required for the particular construction brought. Cost-intensive adaptation work on the formwork construction eliminated by it. The potential of the factory Manufacturing becomes far more efficient than traditional ones Prefabrication of reinforced concrete structures used.
Die typisierten Fachwerkstäbe, Aussteifungs- und Zugelemente werden als Lagerware vorgehalten. Nur die Knoten- bzw. Kopplungselemente müssen gesondert für den jeweiligen Anwendungsfall produziert werden. Dadurch ist eine kurzfristige Herstellung der Gesamtkonstruktion möglich.The typified truss rods, stiffening and tension elements are held in stock. Only the node or coupling elements must produced separately for the respective application become. This is a short-term production of the overall construction possible.
Die erfindungsgemäße Fachwerkkonstruktion kann im Werk oder am Einsatzort montiert werden. Bei kleineren Konstruktionsabmessungen und günstigen Randbedingungen für den Transport, wird die Konstruktion vorteilhaft komplett im Werk zusammengebaut, da sich so der Montageaufwand auf der Baustelle reduziert. Dadurch sind sehr kurze Bauzeiten bei geringer Witterungsabhängigkeit realisierbar. Bei größeren Konstruktionsabmessungen oder schwierigen Transportbedingungen wird die Konstruktion zweckmäßig in vormontierten Teilsegmenten zur Baustelle gebracht. Die optimale Segmentierung kann in Abwägung der Transportproblematik und des Montageaufwands individuell festgelegt werden. Im Extremfall, z. B. für den Transport über sehr weite Entfernungen, kann die Konstruktion auch komplett in Einzelteile zerlegt zur Baustelle transportiert werden. Da sich die einzelnen Bauteile des Fachwerks auf Grund ihrer einfachen Geometrie und hohen Robustheit gut verladen lassen, sind hierfür vorteilhaft spezielle Stapelboxen oder Container zu verwenden, die per LKW, Bahn oder Schiff transportiert werden können. Die erfindungsgemäße Fachwerkkonstruktion ermöglicht somit eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Transports und der Monatage, die herkömmlichen Konstruktionen aus Beton so nicht gegeben ist.The truss structure according to the invention can be mounted in the factory or on site. With smaller construction dimensions and favorable boundary conditions for transport, the construction is advantageously assembled completely in the factory, as this reduces the assembly work on the construction site. As a result, very short construction times can be realized with low weather dependence. For larger construction dimensions or difficult transport conditions, the construction is expediently brought to the construction site in pre-assembled sub-segments. The optimal segmentation can be determined individually in consideration of the transport problem and the installation effort. In extreme cases, z. B. for transport over very long distances, the construction can also be completely disassembled into pieces transported to the site. Since the individual components of the truss can be loaded well due to their simple geometry and high robustness, are this advantageous to use special stacking boxes or containers that can be transported by truck, train or ship. The truss structure according to the invention thus allows a high flexibility in terms of transport and the Montagation, the conventional constructions of concrete is not given.
Die Montage der modularen Fachwerkkonstruktion erfolgt durch einfache Schraubmontage bzw. durch Zusammenspannen der Fachwerkstäbe. Hierfür werden die Knoten- bzw. Kopplungselemente und die Zugelemente verwendet. Die Zugelemente werden durch die Diagonalen und Pfosten hindurchgeführt und an den Gurten bzw. Knoten- und Kopplungselementen befestigt. Durch das Vorspannen der Zugelemente werden die Einzelteile der Fachwerkkonstruktion kraftschlüssig miteinander verbunden. Alternativ können die Fachwerkstäbe mit den Knoten- bzw. Kopplungselementen auch durch geeignete Klebeverbindungen zusammengefügt werden. Ebenso kann die Verbindung mit Zugelementen mit der Klebeverbindung kombiniert werden. Durch diese Montagemethoden sind eine geringe Witterungsabhängigkeit und Fehleranfälligkeit gegeben.The Assembly of the modular truss structure is done by simple Screw mounting or by clamping the truss rods together. Therefor the node or coupling elements and the tension elements are used. The tension elements are passed through the diagonals and posts and attached to the straps or node and coupling elements. By biasing the tension elements, the items of the Truss structure frictionally connected together. alternative can the trusses with the node or Coupling elements also joined together by suitable adhesive connections become. Likewise, the connection with tension elements with the adhesive bond be combined. By these mounting methods are a small Weather dependence and susceptibility to errors given.
Zur Herstellung von Fachwerkkonstruktionen größerer Spannweite ist es erforderlich, die Gurte zu stoßen, da diese nur in einer begrenzten Länge gefertigt werden können. Der Gurtstoß wird als einfacher Kontaktstoß ausgebildet. Damit in der Kontaktfuge auch Zugkräfte übertragen werden können, wird die Fuge durch die in Längsrichtung der Gurte angeordneten Zugelemente vorgespannt. Schubkräfte können durch die in der Fuge aktivierten Reibungskräfte bzw. durch Dornen übertragen werden. Alternativ bzw. ergänzend sind Klebeverbindungen möglich.to Production of truss constructions larger Span it is necessary to push the straps there These can only be made in a limited length. The belt impact is formed as a simple contact shock. So that transferred in the contact joint and tensile forces can be, the fugue is through the longitudinal direction biased the straps arranged tension elements. Shear forces can by the friction forces activated in the joint or by Thorns are transferred. Alternative or supplementary Adhesive connections are possible.
Im Werk vormontierte Segmente können am Einsatzort durch einen Stumpfstoß zwischen den Ober- und Untergurten miteinander verbunden werden. Die Kontaktfuge wird mit Hilfe von Zugelementen vorgespannt, die in Längsrichtung durch die zu stoßenden Segmente verlaufen. Die Zugelemente werden an ihren Enden in den Gurten verankert. Dadurch können auch Zugkräfte in der Kontaktfuge übertragen werden. Die Übertragung von Schubkräften erfolgt durch Reibungskräfte in der Kontaktfuge bzw. durch Hülsen oder Dornen aus Stahl, die in die Gurte durch Bohrungen in den Gurtstirnflächen eingelassen werden. Alternativ bzw. ergänzend sind Klebeverbindungen möglich.in the Factory pre-assembled segments can be used on site by a Butt joint between the upper and lower girths together get connected. The contact joint is made with the help of tension elements prestressed, which in the longitudinal direction through the to be pushed Segments run. The tension elements are at their ends in the Belts anchored. This also allows pulling forces be transferred in the contact joint. The transfer Thrust forces occur due to frictional forces in the contact joint or by sleeves or spikes made of steel, into the straps through holes in the belt end faces be admitted. Alternatively or additionally are adhesive bonds possible.
Soll an der Fachwerkkonstruktion ein Nebentragsystem oder ein Aussteifungssystem angeschlossen werden, so erfolgt die Montage prinzipiell wie bei der regulären Fachwerkkonstruktion. Zusätzlich wird das Kopplungselement eingeschaltet, das unterhalb oder oberhalb des Knotenelements angeordnet wird. An das Koppelungselement wird dann das sekundäre Tragsystem oder das Aussteifungssystem mit Hilfe eines Kontaktstoßes angeschlossen. Die Kontaktfuge kann zur Übertragung von Zug- und Schubkräften vorgespannt werden. Alternativ bzw. ergänzend sind Klebeverbindungen möglich.Should on the truss structure a secondary support system or a stiffening system be connected, so the installation is basically as in the regular truss construction. additionally the coupling element is turned on, the below or above the node element is arranged. To the coupling element becomes then the secondary support system or the stiffening system connected with the help of a contact shock. The contact joint can transmit tensile and shear forces be biased. Alternatively or additionally are adhesive bonds possible.
Der Anschluss eines Aussteifungssystems ist auch mit Hilfe einer einfachen Einhängekonstruktion aus Stahl möglich, mit der das Aussteifungselement am Haupttragsystem angeschlossen wird.Of the Connecting a stiffening system is also possible with the help of a simple Suspension construction made of steel possible with the the stiffening element is connected to the main support system.
Mit der modularen Fachwerkkonstruktion können auch Trägerrostsysteme realisiert werden. Hierzu werden die am Kreuzungspunkt zusammenstoßenden Gurte der einzelnen Fachwerkscheiben durch Kopplungselemente miteinander verbunden. Die Verbindung erfolgt mit einem Stumpfstoß über Kontakt. Die Kontaktfuge wird durch Zugelemente vorgespannt. Die Zugelemente verlaufen in Längsrichtung der Gurte, werden durch das Kopplungselement hindurch geführt und an ihren Enden in den Gurten verankert. Eine Durchdringung der Zugelemente am Kreuzungspunkt wird durch eine in vertikaler und horizontaler Richtung versetzte Anordnung der Zugelemente vermieden. Die im Kreuzungspunkt zusammentreffenden Diagonalen und der Pfosten werden mit Hilfe des Knotenelements und der Zugelemente miteinander verbunden. Diagonalen, die ausschließlich Druckkräfte erhalten, können diese direkt über Kontakt in das Knotenelement einleiten. Zur Lagesicherung werden die Druckdiagonalen mit einem Dorn am Knotenelement fixiert.With The modular truss structure can also support grating systems will be realized. For this purpose, the colliding at the intersection point Belts of the individual trusses by coupling elements together connected. The connection is made with a butt joint via contact. The contact joint is prestressed by tension elements. The tension elements run in the longitudinal direction of the straps, are by the Coupling element passed through and at their ends in anchored to the straps. A penetration of the tension elements at the crossing point is offset by a vertically and horizontally offset Arrangement of the tension elements avoided. The meeting point at the crossroads Diagonal and the post are using the node element and the tension elements connected together. Diagonals that exclusively Pressure forces can receive these directly over Initiate contact in the node element. To secure the position fixed the printed diagonals with a mandrel on the node element.
Der Nachweis der Standsicherheit der Konstruktion erfolgt vorteilhaft in Form einer Typenstatik.Of the Proof of the stability of the construction is advantageous in the form of a type statics.
Ausführungsbeispielembodiment
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Ausführungsvarianten beispielhaft erläutert. Es zeigt:Further Advantages and details of the invention will become apparent from the following Embodiments exemplified. It shows:
Die
Gurte
Die
Diagonalen
Die
Aussteifungselemente
Die
Knotenelemente
Die
Kopplungselemente
Die
Zugelemente
Alternativ
können als Zugelemente
Die
Einhängekonstruktion
Zur
Montage des modularen Fachwerks werden zusätzlich noch
diverse Kleinteile
In
Die
In
Die
Ausführung eines Gurtstoßes ist in
Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Kontaktfuge kann diese profiliert, mechanisch bearbeitet und/oder mit geeigneten Klebstoffen verklebt werden.to Increase the load capacity of the contact joint can this profiled, mechanically processed and / or with suitable Glued adhesives.
Eine
Möglichkeit zur Kopplung komplett vormontierter Fachwerksegmente
ist in
Die
Ein
Aussteifungssystem kann auch, wie in
Beim
Einhängen des Aussteifungsträgers
Die
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargstellten Ausführungsvarianten
beschränkt. Insbesondere können die in
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