DE102021002744A1

DE102021002744A1 - Stabelement eines montierbaren vorgefertigten Tragwerks

Info

Publication number: DE102021002744A1
Application number: DE102021002744.2A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2022-06-30
Also published as: DE202020005356U1

Abstract

Die Erfindung betrifft Stabelemente, die verwendet werden, um verschiedene vorgefertigte insbesondere räumliche Tragwerke zu bilden.Hauptanspruch: Stabelement eines montierbaren vorgefertigten Tragwerks, einschließlich:- ein Gehäuse in Form eines Gehäuseteils 1 eines ringförmigen Profils mit Übergangsteilen 2, 3, von denen jeder eine axiale Öffnung mit einem inneren Befestigungsgewinde aufweist, wobei diese Übergangsteile fest mit dem Körperteil 1 verbunden sind, beispielsweise mittels einiger Schweißnähte 17 oder aus einem einzigen rohrförmigen Werkstück ausgefertigt sind;- Verbindungsmechanismen, einschließlich einige Gewindebefestigungselemente 5 und 6 mit Außengewinden (Schrauben oder Stifte) und Antriebskupplungen 9, die die Drehung vom Montagewerkzeug auf die Gewindebefestigungselemente 5 und 6 übertragen mit der Möglichkeit ihrer gegenseitigen axialen Bewegung; dadurch gekennzeichnet- die Übergangsteile 2 und 3 Innenbefestigungsgewinde mit unterschiedlichen Schraubrichtungen (rechts und links) haben und über diesen Gewinden mit den Gewindebefestigungselementen 5 und 6 der Verbindungsmechanismen interagieren;- jede Antriebskupplung 9 einen zylindrischen Abschnitt 14 der Oberfläche zum Zusammenbauen des Tragwerkes mit einem Elektrowerkzeug mit Reibwalzen und einen Abschnitt 15 eines Sechskantprofils für Handwerkzeuge, beispielsweise einen Hornschraubenschlüssel, hat.

Description

Die Erfindung betrifft Stabelemente, die verwendet werden, um verschiedene vorgefertigte insbesondere räumliche Tragwerke zu bilden, hauptsächlich in dem Bau. Räumliche vorgefertigte Tragwerke werden üblicherweise als tragende Dachrahmen für Gebäude und Bauwerke verwendet, auch im Massenbau. Sie werden auf Baustelle aus Stabelementen und kugelförmigen Verbindungselementen (Knotenelementen) unter Verwendung von Verbindungsmechanismen zusammengesetzt.
Aus US 3 995 962 ist „Space-Frame-Lösung“ bekannt, die in Deutschland unter dem Namen „ZÜBLIN Raumfachwerk“ bekannt wurde. Das in dieser Lösung verwendete Stabelement ist der vorliegenden Erfindung am meisten nah. Sie wurde als Prototyp der Erfindung genommen.
Der Prototyp umfasst einen röhrenförmigen Gehäuseteil mit Übergangsteilen an den Enden, die aus einem einzelnen röhrenförmigen Rohling mit einem Gehäuseteil gefertigt wird. In der axialen Gewindeöffnung jedes Übergangsteils befindet sich ein Befestigungselement in Form eines Bolzens, das an den Enden ein Gewinde unterschiedlicher Steigung und in der Mitte ein Sechskantriemen aufweist. Vor dem Einbau des Stabelements in den Rahmen werden Antriebskupplungen so auf die Stehbolzen aufgebracht, dass sie mit ihrer inneren Sechskantfläche mit dem Sechskantriemen der Stehbolzen in Kontakt kommen, und diese in die Übergangsteile des Gehäuses einschrauben.
Das bekannte Stabelement hat folgende Nachteile:

1. Wenn das Stabelement zwischen zwei zuvor fixierten Knotenelementen eingesetzt werden soll, muss die Befestigungsschraube vollständig in die Antriebskupplung eingetaucht werden. In diesem Fall ist es schwierig, beim Zusammenbau des Rahmens mit dem Schrauben der Gewinde zu beginnen. Daher bleibt ein Teil des Schraubengewindes außer dem Ende der Antriebskupplung hinausragen, was auch die Montage des Rahmens erschwert.
2. Die bekannten Verbindungsmechanismen der Stabelemente erlauben die Verwendung von Elektrowerkzeugen bei der Montage des Tragwerkes nicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen, die Arbeitsintensität und die Kosten von Stabelementen sowie von daraus gebildeten Rahmen zu verringern. Diese Aufgabe wurde mittels der Merkmale der Ansprüche gelöst. Die vorgeschlagene Erfindung wird weiter mit Benutzung der Zeichnungen erklärt.

1 zeigt einen Längsschnitt eines Stabelements mit ZÜBLIN-Knotenelementen an den Enden und Verbindungsmechanismen, einschließlich Befestigungselementen und Gewinden für diese.
2 zeigt einen Querschnitt A - A der 1.
3 zeigt einen Querschnitt B - B der 1.
4 zeigt ein Stabelement und ZÜBLIN-Knotenelement, die zum Installieren dieses Stabelements in Tragwerk vorbereitet sind.
5 zeigt eine Position des Stabelementes, wenn ein seiner Enden mit dem Verbindungselement (Knotenelement) schon zusammengeschraubt ist, sein anderes Ende noch nicht.
6 zeigt eine Position des Stabelementes, wenn sein rechtes Ende koaxial der Öffnung des Verbindungselements (Knotenelements) 16* eingerichtet ist und einige seiner Windungen mit den Windungen des Gewindebefestigungselements 6 schon verbunden sind.

In den Zeichnungen werden folgende Bezeichnungen verwendet:

1: röhrenförmiger Gehäuseteil des Stabelements;
2: Übergangsteil des Gehäuses des Stabelements mit einem linken inneren Befestigungsgewinde (M-LH);
3: Übergangsteil des Gehäuses des Stabelements mit einem rechten (M) Befestigungsgewinde;
4: radiale Öffnung im Übergangsteil für den sichelförmigen Schraubenschlüssel;
5: Gewindebefestigungselement mit Gewinden unterschiedlicher Schraubrichtung an den Enden;
6: Gewindebefestigungselement mit Rechtsgewinde an den Enden;
7: Keilvorsprünge, die auf die Oberfläche der Gewindebefestigungselemente 5, 6 gestempelt sind;
8: Keilnuten, die auf die Stirnseite des Gewindebefestigungselements 5 zum Beispiel gestempelt sind;
9: Antriebskupplung;
10: Keilnut an der Innenfläche der Antriebskupplung 9;
11: Begrenzer für die Bewegung der Antriebskupplung 9 entlang der Keilnut 7;
12: sphärische oder konische Unterlegscheibe zum Zusammenfügen der Antriebskupplung 9 mit sphärischen Verbindungselementen-Knotenelementen 16 und 16*;
13: Zentrierring für Unterlegscheibe 12 aus schwammigem Gummi oder Kunststoff;
14: zylindrischer Teil der Oberfläche der Antriebskupplung 9;
15: sechseckiger Teil der Oberfläche der Antriebskupplung 9;
16: Verbindungselementen-Knotenelementen vom Typ ZÜBLIN-Knotenelement;
17: Schweißnähte, die der Gehäuseteil 1 mit den Übergangsteilen 2 und 3 verbinden;
18: Spund, zum Beispiel aus Styropor o. ä.;
L: Länge des Stabelementes zwischen beiden Achsen, 3000 bis 5000 Millimeter;
l1: Teil des Gewindebefestigungselements 6, das aus dem Stabelementes bei seiner Bereitschaft zum Einmontieren herausragt (4).

Dabei haben die gleichnamigen und identischen Teile, die in der rechten Verbindung (gemäß 1) mit dem Knotenelement 16* verwendet werden, die gleichen Nummern wie diejenigen, die in der linken Verbindung (gemäß 1) mit dem Knotenelement 16 verwendet werden, jedoch mit einem Sternchen (*).
Die vorgeschlagene Erfindung wird mittels Zeichnungen (1, 2, 3, 4, 5, 6) veranschaulicht. Einige Übergangsteile 2 und 3 sind mit Nähten 17 an die Enden eines rohrförmigen Gehäuses 1 des Stabelements geschweißt. Der Übergangsteil 2 hat ein linkes Innenbefestigungsgewinde entlang der Achse des Stabelements. Der Übergangsteil 3 hat ein rechtes Innenbefestigungsgewinde in der axialen Bohrung. Beide Übergangsteile haben radiale Löcher 4 entlang der Kontur für einen sichelförmigen Schraubenschlüssel.
Gewindebefestigungselemente 5 und 6 sind unterschiedlich: Element 5 hat an den Enden Links- und Rechtsgewinde. Element 6 hat an beiden Enden ein Rechtsgewinde. In der Mitte sind beide Elemente mit einigen Keilnuten 7 und 8 versehen, die mit den inneren Keilnuten 10 der Antriebskupplungen 9 gemäß RU 185390 U1 verbunden sind. Die axiale Bewegung der Antriebskupplungen 9 relativ zu den Elementen 5 und 6 ist durch einige Vorsprünge 11 begrenzt, die an den Enden der Antriebskupplungen 9 im Ausgangsbereich der Keilnuten 10 eingeprägt sind.
Die Antriebskupplungen 9, 9* in beiden Verbindungsmechanismen sind gleich und jede von ihnen hat zwei Abschnitte der Außenfläche. Eine davon - zylindrisch 14 - sieht die Verwendung eines Elektrowerkzeugs mit Reibwalzen vor. Ein weiterer Abschnitt - Sechskant 15 - ermöglicht die Verwendung eines Hornschraubenschlüssels während der Montage.
Beim Transportieren des Stabelements vom Hersteller zum Installationsort sollen beide Befestigungselemente 5 und 6 in die Übergangsteile 2 und 3 bis Anpressen der Keilnuten 7 und 7* an die Vorsprünge 11, 11* einschraubt werden. Dabei wird das Gewinde der Befestigungselemente vor Beschädigung geschützt, da es sich im Inneren der Kupplungen 9 und 9* befindet.
Das auf die Baustelle gelieferte Stabelement soll in einem Zustand gebracht werden, in dem seine Verbindungen mit benachbarten Knotenelementen durchgeführt werden können.
Dafür wird das Befestigungselement unter Verwendung eines mechanisierten Werkzeuges und der Keilnut 8, die an dem äußeren Ende des Befestigungselements angebracht wird, aus dem Stabelement abgeschraubt, wie in der 4 gezeigt ist.
Danach werden an dem Knotenelement 16* die Unterliegescheibe 12* und der Zentrierring 13* mittels zum Beispiel eines Spundes 18 befestigt.
Der Erfinder hat ein Spezialwerkzeug mit Reibwalzen für eine maschinenunterstütze Montage von Elementen des Tragwerkes entwickelt.
Die Montage der Verbindungen eines solchen Stabelements im schwierigsten Fall, wenn die Verbindungselementen-Knotenelementen vom Typ ZÜBLIN-Knotenelementen 16 und 16* fixiert sind, die zuvor montierten Verbindungen jedoch noch nicht festgezogen sind, erfolgt in der folgenden Reihenfolge:

a) an das aus dem Stabelement herausragende Ende l₁ des Befestigungselementes 5 werden die Unterliegescheibe 12 und der Zentrierring 13 aufgesetzt;
b) man neigt das Stabelement in einem leichten Winkel (ca. 2 oder 3°) zu seiner Position in dem zu montierenden Tragwerkes und bringt zu dem mit Gewinde versehenen Befestigungsöffnung des Knotenelementes 16; danach schraubt man per Hand ein Paar ersten Windungen des herausragenden Teils des Gewindebefestigungselementes in die Öffnung des Verbindungselementes-Knotenelementes ein;
c) man verbindet die Rolle des Elektrowerkzeuges mit der zylindrischen Oberfläche der Antriebkupplung 14 und schließt es für 2 bis 3 Sekunden ein (5);
d) man richtet die Antriebkupplung 9* koaxial zu der Unterscheibe 12* aus (6);
e) man verbindet die Rolle des Elektrowerkzeuges mit der zylindrischen Oberfläche 14* der Antriebkupplung 9* und schließt es für 2 bis 3 Sekunden ein;

Das Anziehen der Verbindungen des Stabelements und der Verbindungselemente-Knotenelemente 16 und 16* erfolgt in der folgenden Reihenfolge:

f) Man dreht das Gehäuse mit einem sichelförmigen Schraubenschlüssel, schließt dabei Lücken an der Verbindung des Stabelements mit dem Verbindungselement-Knotenelement 16*;
g) man dreht die Antriebskupplung 9 mit einem Gabelschlüssel, schließt dabei Lücken an den Verbindungen des Stabelements mit dem Verbindungselement-Knotenelement 16;
h) man dreht das Gehäuse mit zwei sichelförmigen Drehmomentschlüsseln und haltet die Antriebskupplung 9 von einer Drehung ab. Man verleiht den beiden Verbindungen des Stabelements mit den Verbindungselementen-Knotenelementen 16 und 16* die entsprechend des Projektes vorgeschriebene Vorspannung.

Um den Aufbau der Schnittstelle zwischen den Antriebskupplungen 9, 9* und den Gewindebefestigungselementen 5, 6 zu vereinfachen, werden diese Teile mit zwei oder vier Keilvorsprüngen 7, 8 und der Antriebskupplung 9, 9* - mit zwei oder vier Keilnuten 10, 10* ausgeführt, welche dieser Vorsprünge abdecken, wie es in RU 185390 U1 beschrieben ist.
In einem Fall, wenn es notwendig ist, ein Stabelement zwischen zwei sphärischen Knotenelementen vom Typ ZÜBLIN-Knotenelementen einzufügen, wird es notwendig, sphärische oder konische Unterlegscheiben 12, 12* an beiden Enden des Stangenelements zu verwenden. (4).
In einem Fall, wenn das Stabelement unter Verwendung von sphärischen oder konischen Unterlegscheiben 12, 12* mit dem kugelförmigen Knotenelement verbunden wird, werden sie unter Verwendung von Ringen 13, 13* aus Schwammgummi oder Kunststoff zentriert.
Um bei Festziehen der Verbindungen sichelförmige Schraubenschlüssel zu benutzen, wurden entlang der Kontur der Übergangsteilen 2 und 3 radiale Löcher 4 gebohrt.
Mit dem Ziel, einen Verlust von Antriebskupplungen 9 zu vermeiden, werden an ihren dem Gehäuse zugewandten inneren Enden in der Austrittszone der Keilnuten 10 einige Halterungen 11 gestanzt. Sie reduzieren die Innenabmessungen dieser Keilnuten auf eine Größe, die eine Bewegung der Antriebskupplungen 9 relativ zu den Teilen 5 und 6 unmöglich machen.
Um das Anzugsmoment der Verbindungen der Stangen- und Knotenelemente zu verringern und die Antriebskupplungen 9 bei diesem Vorgang vom Drehen auszuschließen, wird auf ihre Oberflächen in Kontakt mit den Übergangsteilen 2 und 3 eine Anti-Reibungsbeschichtung oder ein Schmiermittel angebracht.
Es gibt folgende Unterschiede zwischen der vorgeschlagenen Lösung des Stabelements und dem Prototyp:

Erstens gibt es an den Enden des Stabelements Verbindungsmechanismen, die signifikante Unterschiede in Design und Verwendungstechnologie aufweisen.

Zweitens wird bei der Durchführung von Montagevorgängen die Drehung des Gehäuses des Stabelements zusammen mit dem Betrieb der Verbindungsmechanismen verwendet. Drittens werden beim gleichzeitigen Festziehen der Verbindungen des Stabelements mit den Knotenelementen unter Verwendung von beispielsweise zwei sichelförmigen Schraubenschlüsseln die Anzugsmomente durch Löcher 4 direkt auf das Gehäuse des Stabelements übertragen. In diesem Fall liegt das gesamte Anzugsmoment beider Verbindungen nahe dem Anzugsmoment einer Verbindung im Prototyp.
Das technische Ergebnis, das mit neuen Unterscheidungsmerkmale verbunden ist, besteht darin, dass ihre Einführung die Montage des Tragwerkes erheblich vereinfacht und beschleunigt, einschließlich:

- mit dem oben genannten mechanisierten Werkzeug zum Ausführen von Verbindungen;
- durch eine fast doppelte Reduzierung der Momente bei gleichzeitigem Festziehen beider Verbindungen des Stabelements mit den Knotenelementen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3995962 [0002]
RU 185390 U1 [0009, 0018]

Claims

Stabelement eines montierbaren vorgefertigten Tragwerks, einschließlich: - ein Gehäuse in Form eines Gehäuseteils 1 eines ringförmigen Profils mit Übergangsteilen 2, 3, von denen jeder eine axiale Öffnung mit einem inneren Befestigungsgewinde aufweist, wobei diese Übergangsteile fest mit dem Körperteil 1 verbunden sind, beispielsweise mittels einiger Schweißnähte 17 oder aus einem einzigen rohrförmigen Werkstück ausgefertigt sind; - Verbindungsmechanismen, einschließlich einige Gewindebefestigungselemente 5 und 6 mit Außengewinden (Schrauben oder Stifte) und Antriebskupplungen 9, die die Drehung vom Montagewerkzeug auf die Gewindebefestigungselemente 5 und 6 übertragen mit der Möglichkeit ihrer gegenseitigen axialen Bewegung; dadurch gekennzeichnet - die Übergangsteile 2 und 3 Innenbefestigungsgewinde mit unterschiedlichen Schraubrichtungen (rechts und links) haben und über diesen Gewinden mit den Gewindebefestigungselementen 5 und 6 der Verbindungsmechanismen interagieren; - jede Antriebskupplung 9 einen zylindrischen Abschnitt 14 der Oberfläche zum Zusammenbauen des Tragwerkes mit einem Elektrowerkzeug mit Reibwalzen und einen Abschnitt 15 eines Sechskantprofils für Handwerkzeuge, beispielsweise einen Hornschraubenschlüssel, hat.
Stabelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskupplungen 9, 9* zwei oder vier Keilnuten 10, 10* an ihrer Innenfläche aufweisen, die die Keilvorsprünge 7, 7* abdecken und auf die Oberfläche der Gewindebefestigungselementen 5 und 6 gestempelt werden (1, 2, 3).
Stabelement nach Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende jeder Antriebskupplung 9, 9*, das mit den Übergangsteilen 2 und 3 des Gehäuses des Stabelements kontaktiert, einige Vorsprünge 11, 11* eingeprägt sind, wodurch die Abmessungen der Keilnuten 10, 10* kleiner als die Abmessungen der Keilvorsprünge 7, 7* sind (1).
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Verbindungselementen-Knotenelementen 16, 16* des Typs ZÜBLIN-Knotenelement und den Antriebskupplungen 9, 9* einige kugelförmige oder konische Unterlegscheiben 12, 12* eingefügt sind (1).
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur vorübergehenden Befestigung und Zentrierung der kugelförmigen oder konischen Unterlegscheiben 12, 12* einige Ringe 13, 13* aus porösem Kunststoff oder Gummi verwendet werden.
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlegscheiben 12, 12* und die Ringe 13, 13* koaxial zur Befestigungsöffnung des Verbindungselements-Knotenelements mittels eines Spundes 18 aus einem schaumähnlichen Material, das in dieser Öffnung eingeführt wird, gehalten werden (4).
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsteile 2 und 3 einige radiale Öffnungen 4 aufweisen, die zur Verwendung sichelförmiger Schraubenschlüssel während eines gleichzeitigen Festziehens der Verbindungen des Stabelements mit den Verbindungselementen-Knotenelementen 16 und 16*.
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskupplungen 9, 9* auf den Stirnflächen, die mit den Übergangsteilen 2 und 3 kontaktieren, eine Anti-Reibungsbeschichtung oder Schmierung haben.
Stabelement nach Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass, um die Vorbereitungen vor Zusammenmontieren des Tragwerkes zu vereinfachen, das herausragende Teil des Gewindebefestigungselements 5 mittels einer Hülse, deren Länge der Projektlänge des herausragenden Teils 11 des Gewindebefestigungselements 5 entspricht, kontrolliert wird.