DE102010050066B4

DE102010050066B4 - Lastaufnahmevorrichtung zum Einleiten von Lastkräften, wie beispielsweise Seilkräfte oder Spannkräfte von Flächenstrukturen

Info

Publication number: DE102010050066B4
Application number: DE102010050066A
Authority: DE
Inventors: Helmut Rube
Original assignee: Carl Stahl GmbH
Current assignee: Carl Stahl GmbH
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2030-10-30
Also published as: EP2633136A2; CN103201441A; DE102010050066A1; US20130227822A1; WO2012055492A2; WO2012055492A3; AU2011323052A1

Abstract

Lastaufnahmevorrichtung zum Einleiten von Lastkräften, wie beispielsweise Seilkräfte oder Spannkräfte von Flächenstrukturen in Tragstrukturen, mit einem mit einem Verankerungselement (4) der Tragstruktur verbundenen Zugelement (2), mit dem eine Anschlusseinrichtung (14) für Zugglieder zusammenwirkt, die um eine erste Schwenkachse schwenkbar ist und zumindest einen bezogen auf das Zugelement (2) seitlich auskragenden Anschlussflügel (18) aufweist, der mindestens eine zum Zugelement (2) versetzte Anschlussstelle (22) für ein betreffendes Zugglied bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anschlussflügel (18) mit dem Zugelement (2) derart über eine Gelenkanordnung in Anlage ist, dass er um zumindest eine weitere Schwenkachse (bei 8, 46) relativ zum Zugelement (2) schwenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastaufnahmevorrichtung zum Einleiten von Lastkräften, wie beispielsweise Seilkräfte oder Spannkräfte von Flächenstrukturen, in Tragstrukturen, mit einem mit einem Verankerungselement der Tragstruktur verbundenen Zugelement, mit dem eine Anschlusseinrichtung für Zugglieder zusammenwirkt, die um eine erste Schwenkachse schwenkbar ist und zumindest einen bezogen auf das Zugelement seitlich auskragenden Anschlussflügel aufweist, der mindestens eine zum Zugelement versetzte Anschlussstelle für ein betreffendes Zugglied bildet.
In der modernen Architektur haben zunehmend Tragwerkkonzepte Eingang gefunden, bei denen flächige Elemente, wie zelt- oder schirmartige Abdeckungen, die als textiler oder membranartiger Baustoff Teil eines Tragwerkes bilden, an Tragstrukturen verankert oder aufgespannt werden, beispielsweise an Stahlstützen. Um zu erreichen, dass die betreffenden Elemente raumbildende Strukturen einer jeweils gewünschten architektonischen Formgebung bilden, ist die jeweilige, geeignete Einleitung der Lastkräfte, insbesondere der aufspannenden oder tragenden Seilkräfte, von wesentlicher Bedeutung. Um Verwerfungen der gewünschten architektonischen Formgebung zu vermeiden, ist es üblich, die Flächenelemente an einer Mehrzahl von Anbindungsstellen abzuspannen. Eine hierfür benutzbare Lastaufnahmevorrichtung der eingangs erwähnten Gattung ist in dem Dokument WO 2010/054702 A1 offenbart. Die bekannte Lastaufnahmevorrichtung ermöglicht es, die Lastkräfte mehrerer Zugglieder über eine Anschlusseinrichtung in eine betreffende Zugstange einzuleiten, die ihrerseits über ein Verankerungselement mit einer mastartigen Stütze oder einem Gebäudeteil verbunden ist.
Entsprechend der baulichen Gestaltung der Tragwerke ergeben sich für die an einem Anschlussteil angreifenden Zugglieder unterschiedliche Zugrichtungen mit entsprechend unterschiedlichen Wirkungslinien der wirksamen Lastkräfte. Es besteht daher die Gefahr, dass bei entsprechendem Kräfteverlauf am Anschlussteil resultierende Querkräfte wirken und es zu übermäßiger Materialbelastung am Zugelement, beispielsweise in Form einer Zugstange, kommt. Ein dadurch bedingtes Versagen einer Lastaufnahmevorrichtung kann zum Einsturz des gesamten Tragwerks führen und stellt daher ein entsprechend großes Sicherheitsrisiko dar.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Lastaufnahmevorrichtung der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, die eine besonders sichere Einleitung von mit unterschiedlichen Zugrichtungen angreifenden Lastkräften in Tragstrukturen ermöglicht.
Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß eine Lastaufnahmevorrichtung, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass der zumindest eine Anschlussflügel am Zugelement derart gelenkig anliegt, dass er relativ zum Zugelement um zumindest eine zusätzliche Schwenkachse schwenkbar ist. Dadurch wird für den Anschlussflügel relativ zum Zugelement eine mehrachsige Einstellmöglichkeit geboten, so dass sich der Anschlussflügel unter der Belastung durch die Zugglieder in eine ausgeglichene Position einstellen kann, wobei wegen der mehrachsigen Schwenkbeweglichkeit keine Querkräfte am Zugelement erzeugt werden.
Das linienförmige Zugelement ist bei bevorzugten Ausführungsbeispielen durch ein Zugseil oder insbesondere eine Zugstange gebildet.
Vorzugsweise ist hierbei die Anschlusseinrichtung und damit der jeweilige Anschlussflügel um die Achse des betreffenden Zugelements schwenkbar.
In besonders vorteilhafter Weise ist diese Schwenkmöglichkeit in der Weise realisiert, dass am Zugelement, insbesondere der Zugstange, ein Kugelkörper angebracht ist, der zur Bildung eines Gelenkknotens am Verankerungselement der Tragstruktur an einer Teil einer Kugelkalotte bildenden Trägerfläche gelagert ist. Neben der Drehbeweglichkeit des Anschlussteils um die Achse des Zugelementes steht dadurch ein zusätzliches Kugelgelenk zur Verfügung, das für das Zugelement selbst Schwenkbewegungen um beliebige Achsen relativ zum Verankerungselement ermöglicht.
Bezüglich der Gelenkanordnung zwischen Zugelement und Anschlusseinrichtung ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, dass die Anschlusseinrichtung um eine zur Achse des Zugelementes senkrechte Achse schwenkbar ist.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass die Anschlusseinrichtung am Zugelement um dessen Längsachse schwenkbar gelagert ist.
Für die besonders vorteilhafte Anbindung mehrerer Zugglieder an einer Anschlusseinrichtung kann diese zwei Anschlussflügel aufweisen, die sich in unterschiedlichen Richtungen vom Zugelement weg erstrecken.
Um für die Anschlusseinrichtung die mehrachsige Einstellmöglichkeit zur Verfügung zu stellen, kann die Anordnung mit besonderem Vorteil so getroffen sein, dass die Anschlusseinrichtung mit dem Zugelement über eine Gelenkanordnung verbunden ist, die die Schwenkbarkeit um die Längsachse des Zugelements und um die zumindest eine weitere Schwenkachse ermöglicht.
Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung vorteilhafterweise so getroffen sein, dass das Anschlussteil für das Zugelement einen Durchgang bildet, der sich von dem vorderen Ende, das dem freien Ende des Zugelements zugeordnet ist, zum hinteren Ende hin in Richtung auf die seitlichen Anschlussflügel erweitert, und dass am vorderen Ende des Durchganges Rotationsflächen gebildet sind, die als Teil der Gelenkanordnung mit Rotationsflächen an einem Haltekörper zusammenwirken, der auf dem Zugelement festlegbar ist. Mit den zusammenwirkenden Rotationsflächen sind Flächen gemeint, die wie Kreisringflächen oder Kugelflächenteile bei gegenseitiger Anlage Gleitlagerflächen für relative Drehbewegungen (Schwenkbewegungen) darstellen.
Mit besonderem Vorteil kann hierbei die Anordnung so getroffen sein, dass das Anschlussteil zwei Platten aufweist, die durch beidseits zwischen ihnen befestigte Anschlussflügel zur Bildung des Durchganges im Abstand voneinander gehalten sind und am vorderen Ende des Durchganges Kreisringflächen aufweisen, die mit einer anliegenden Kreisringfläche des Haltekörpers die Gleitlagerung für eine Schwenkbewegung mit zur Längsachse senkrechter Schwenkachse bilden.
Die Kreisbogenflächen am Anschlussteil können beispielsweise konkav und am Haltekörper konvex gekrümmt sein oder umgekehrt.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist das Anschlussteil einen Körper auf, in dem sich der von seinem vorderen Ende ausgehend in Richtung auf die Anschlussflügel sich erweiternde Durchgang befindet und mit dem seitliche Anschlussflügel einstückig ausgebildet sind, wobei der Haltekörper einen Kugelflächenabschnitt aufweist, der mit einem Teil einer Kugelfläche bildenden Sitz am Anschlussteil ein Kugelgelenk bildet. Eine Gelenkanordnung in Art eines Kugelgelenkes ermöglicht eine Schwenkbewegung um beliebige Achsen und daher eine freie Einstellmöglichkeit für die Anschlusseinrichtung relativ zum Zugelement.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel sind zwei Anschlussflügel mit gemeinsamer Schwenkachse voneinander unabhängig an der Anschlusseinrichtung schwenkbar gelagert. Dadurch können sich als zusätzliche Einstellmöglichkeit die Anschlussstellen für die Zugglieder unabhängig voneinander relativ zur Anschlusseinrichtung und relativ zueinander belastungsbedingt einstellen.
Hinsichtlich der Festlegung des Haltekörpers auf dem Zugelement kann die Anordnung so getroffen sein, dass das Zugelement ein Außengewinde aufweist, auf dem eine Spannmutter eine axiale Sicherung des Haltekörpers bildet.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 und 2 eine Draufsicht bzw. perspektivische Schrägansicht eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Lastaufnahmevorrichtung;
3 eine perspektivische Schrägansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles der Lastaufnahmevorrichtung;
4 eine perspektivische Schrägansicht des Ausführungsbeispieles von 3, wobei eine gegenüber 3 veränderte Position der Anschlusseinrichtung gegenüber der Zugstange gezeigt ist;
5 eine der 3 ähnliche perspektivische Schrägansicht, wobei ein demgegenüber abgewandeltes Verankerungselement dargestellt ist;
6 eine perspektivische Schrägansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der Lastaufnahmevorrichtung;
7 ein gegenüber 6 vergrößert gezeichneter Teilausschnitt entsprechend der Schnittlinie VII-VII von 6;
8 eine der 6 ähnliche perspektivische Schrägansicht, wobei die Anschlusseinrichtung in demgegenüber veränderter Position relativ zur Zugstange dargestellt ist;
9 und 10 perspektivische Schrägansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels und
11 und 12 perspektivische Schrägansichten eines Ausführungsbeispiels mit relativ zueinander schwenkbaren Anschlussflügeln.
Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Lastaufnahmevorrichtung mit einer als Zugelement dienenden Zugstange 2, die mit einem Verankerungselement 4 verbunden ist, das mit einer nicht dargestellten Tragstruktur verschraubt ist, beispielsweise mit der Mastspitze einer Stahlstütze oder einer Gebäudewand. Die Zugstange 2 weist auf einem an ihr freies Ende anschließenden Längenbereich ein Außengewinde auf, das in den Zeichnungen nicht eigens dargestellt ist und auf dem eine Spannmutter 6 einen Haltekörper 8 gegen eine Axialbewegung gegen das freie Ende der Zugstange 2 hin sichert. Am anderen Verankerungsende der Zugstange 2 ist an dieser ein Kugelkörper 10 angebracht. Dieser ist am Verankerungselement 4 an einer Trägerfläche 12 gelagert, die ein Teil einer Kugelkalotte bildet, so dass zusammen mit dem Kugelkörper 10 ein Gelenkknoten in der Art eines Kugelgelenkes am Verankerungselement 4 gebildet ist.
Für die Einleitung von Lastkräften über die Zugstange 2 in das Verankerungselement 4 ist eine als Ganzes mit 14 bezeichnete Anschlusseinrichtung vorgesehen, die zusammen mit der Zugstange 2 um deren Längsachse am Gelenkknoten des Verankerungselements 4 drehbar angeordnet ist. Die Anschlusseinrichtung 14 weist zwei gleich ausgebildete Platten 16 auf, deren Umriss etwa die Form eines stumpfen Dreiecks besitzt, wobei die stumpfe Ecke der Dreieckform dem freien Ende der Zugstange 2 zugewandt ist. Vervollständigt wird die Anschlusseinrichtung 14 durch Anschlussflügel 18, die von den zueinander konvergierenden Seitenrändern 20 der Platten 16 weg auskragen und Anschlussösen 22 für nicht dargestellte Zugglieder, beispielsweise in Form von Spannseilen, bilden. Die Anschlussflügel 18 sind zwischen den Platten 16 eingefügt und bilden Abstandhalter, so dass zwischen den Platten 16 ein innerer Durchgang für die Zugstange 2 gebildet ist. Dieser Durchgang, der durch Durchbrüche 24 in den Platten 16 sichtbar ist, ist seitlich durch die divergierenden Innenränder 26 der Flügel 18 begrenzt, so dass sich, wie aus der Zeichnung ersichtlich, der Durchgang von dem dem Haltekörper 8 zugewandten Ende ausgehend nach hinten erweitert und die Anschlusseinrichtung 14 somit auf der Zugstange 2 eine Schwenkbewegung mit zur Zugstangenachse senkrechter Schwenkachse um das Schwenkzentrum am Haltekörper 8 ausführen kann, und zwar zusätzlich zur Dreh- oder Schwenkbewegung um die Achse der Zugstange 2. Um am Haltekörper 8 das entsprechende Schwenkzentrum zu bilden, weist der Haltekörper 8 auf seiner der flachen Anlagefläche an der Spannmutter 6 gegenüberliegenden Fläche eine konvexe Gestalt in Form einer einem Kreisringabschnitt entsprechenden Gleitfläche 28 auf, die mit konkaven Kreisringflächen 30 an den Platten 16 die Schwenklagerung bildet, deren axiale Position auf der Zugstange 2 durch die Spannmutter 6 festlegbar ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 unterscheidet sich vom vorigen Beispiel lediglich insofern, als anstelle der am Haltekörper 8 vorgesehenen konvexen Gleitfläche 28 nunmehr eine konkave Gleitfläche 32 gebildet ist, die mit konvexen Kreisringflächen 34 an den Platten 16 zusammenwirkt. Die 4 zeigt die Anschlusseinrichtung 14 in einer gegenüber 3 ausgelenkten Position, d. h. in um das Schwenkzentrum am Haltekörper 8 verschwenkter Lage.
Das Beispiel von 5 entspricht dem vorhergehenden Beispiel von 3 und 4, abgesehen davon, dass das Verankerungselement 4 topfartig gestaltet ist, wobei die Innenwand des Topfes die kugelkalottenförmige Trägerfläche 12 bildet und die für die Zugstange 2 am Topfboden vorgesehene Öffnung so bemessen ist, dass für Bewegungen der Zugstange 2 ein Freiraum für die Kugelgelenkfunktion zur Verfügung steht.
Das in 6 bis 8 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel sieht eine einteilige Anschlusseinrichtung 14 vor, innerhalb der sich der sich seitlich erweiternde Durchgang befindet. Wie am besten aus 7 zu ersehen ist, ist an dem dem Haltekörper 8 zugewandten Ende des Durchgangs als Sitz für den Haltekörper 8 ein Kugelflächenteil 36 gebildet, das in Zusammenwirkung mit einem Kugelflächenabschnitt 38 am Haltekörper 8 ein Kugelgelenk bildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht daher für die Anschlusseinrichtung 14 nicht nur eine Drehbarkeit um die Achse der Zugstange 2 und eine Schwenkbewegung senkrecht zu dieser Achse zur Verfügung, sondern die Anschlusseinrichtung 14 ist, von der Sicherung gegen Axialbewegung abgesehen, auf der Zugstange 2 frei beweglich.
Die 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der auf dem Zugelement 2 axial gesicherte Haltekörper 8 einen Zylinderkörper 52 aufweist, der den zwischen den Platten 16 gebildeten Durchgang durchgreift. Der Zylinderkörper 52 bildet mit seinem Zylindermantel die Gleitflächen 28, die mit Kreisringflächen 30 der vom Zylinderkörper 52 durchgriffenen Platten 16 die Schwenklagerung für die Anschlusseinrichtung 14 mit zur Achse des Zugelementes 2 senkrechter Schwenkachse bilden. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass der bolzenartige Zylinderkörper 52 mit dem Haltekörper 8 auf der Zugstange 2 angeordnet feststeht und die Anschlussflügel 18 um den Zylinderkörper 52 um die weitere Schwenkachse drehbar geführt sind.
Das in 11 und 12 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich in besonderer Weise von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Anschlussflügel 18 voneinander unabhängig an der Anschlusseinrichtung 14 schwenkbar gelagert sind, wobei die Lagerung bei 46 um eine gemeinsame Schwenkachse erfolgt. Zur Bildung der Lagerung weisen die Anschlussflügel 18 jeweils am Anschlussende eine zweiarmige Gelenkgabel 44 auf.

Claims

Lastaufnahmevorrichtung zum Einleiten von Lastkräften, wie beispielsweise Seilkräfte oder Spannkräfte von Flächenstrukturen in Tragstrukturen, mit einem mit einem Verankerungselement (4) der Tragstruktur verbundenen Zugelement (2), mit dem eine Anschlusseinrichtung (14) für Zugglieder zusammenwirkt, die um eine erste Schwenkachse schwenkbar ist und zumindest einen bezogen auf das Zugelement (2) seitlich auskragenden Anschlussflügel (18) aufweist, der mindestens eine zum Zugelement (2) versetzte Anschlussstelle (22) für ein betreffendes Zugglied bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anschlussflügel (18) mit dem Zugelement (2) derart über eine Gelenkanordnung in Anlage ist, dass er um zumindest eine weitere Schwenkachse (bei 8, 46) relativ zum Zugelement (2) schwenkbar ist.
Lastaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement linienförmig ist und insbesondere durch ein Zugseil oder eine Zugstange (2) gebildet ist.
Lastaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (14) um die Achse des Zugelements (2) schwenkbar ist.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Zugelement (2) angebrachter Kugelkörper (10) zur Bildung eines Gelenkknotens am Verankerungselement (4) der Tragstruktur an einer Teil einer Kugelkalotte bildenden Trägerfläche (12) gelagert ist.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (14) um eine zur Achse des Zugelements (2) senkrechte Achse (bei 8) schwenkbar ist.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (14) zwei Anschlussflügel (18) aufweist, die sich in unterschiedlichen Richtungen vom Zugelement (2) weg erstrecken.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (14) mit dem Zugelement (2) über eine Gelenkanordnung (8, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 44, 46) verbunden ist, die die Schwenkbarkeit um die Längsachse des Zugelements (2) und um die zumindest eine weitere Schwenkachse ermöglicht.
Lastaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (14) für das Zugelement (2) einen Durchgang bildet, der sich von dem vorderen Ende, das dem freien Ende des Zugelements (2) zugeordnet ist, zum hinteren Ende hin in Richtung auf die Anschlussflügel (18) erweitert, und dass am vorderen Ende des Durchganges Rotationsflächen (30, 34, 36) gebildet sind, die als Teil der Gelenkanordnung mit Rotationsflächen (28, 32, 38) an einem Haltekörper (8) zusammenwirken, der auf der Zugstange (2) axial festlegbar ist.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (14) zwei Platten (16) aufweist, die durch beidseits zwischen ihnen befestigte Anschlussflügel (18) zur Bildung des Durchganges im Abstand voneinander gehalten sind und Kreisringflächen (30, 34) aufweisen, die mit einer anliegenden Kreisringfläche (28, 32) des Haltekörpers (8) eine Gleitlagerung für eine Schwenkbewegung mit zur Längsachse senkrechter Schwenkachse bilden.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisringflächen (30, 34) an der Anschlusseinrichtung (14) konkav und am Haltekörper (8) konvex gekrümmt sind.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisringflächen (30, 34) an der Anschlusseinrichtung (14) konvex und am Haltekörper (8) konkav gekrümmt sind.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (14) einen Körper aufweist, in dem sich der von seinem vorderen Ende ausgehend in Richtung auf die Anschlussflügel (18) sich erweiternde Durchgang befindet und mit dem die seitlichen Anschlussflügel (18) einstückig ausgebildet sind, und dass der Haltekörper (8) einen Kugelflächenabschnitt (38) aufweist, der mit einem Teil einer Kugelfläche (36) bildenden Sitz an der Anschlusseinrichtung (14) ein Kugelgelenk bildet.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschlussflügel (18) mit gemeinsamer Schwenkachse (46) voneinander unabhängig an der Anschlusseinrichtung (14) schwenkbar gelagert sind.
Lastaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (2) ein Außengewinde aufweist, auf dem mindestens eine Spannmutter (6) eine axiale Sicherung der Anschlusseinrichtung (14) bildet.