DE102022206427A1

DE102022206427A1 - Verbindungselement zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur

Info

Publication number: DE102022206427A1
Application number: DE102022206427.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ummenhofer; Adrian Münch; Marcel Mott; Sven Nagel; Siri Krüger; Martin Brelle; Norman Müller; Peter Fuchs; Markus Schmid
Original assignee: Maschf Liezen und Giesserei GmbH; MASCHINENFABRIK LIEZEN und GIEßEREI GmbH; Shb Stahl und Hartgusswerk Boesdorf GmbH; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Maschf Liezen und Giesserei GmbH; MASCHINENFABRIK LIEZEN und GIEßEREI GmbH; Shb Stahl und Hartgusswerk Boesdorf GmbH; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2023-12-28

Abstract

Es wird ein Verbindungselement (110) zum Verbinden eines Gurts (134) einer Stabwerkstruktur (152) mit mindestens einer Strebe (154) einer Stabwerkstruktur (152) vorgeschlagen. Das Verbindungselement (110) umfasst:• mindestens einen ersten Verbindungsbereich (114), wobei der erste Verbindungsbereich (114) auf mindestens einer Oberfläche (148) des Gurts (134) aufsetzbar ist, derart, dass sich mindestens zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen zwischen der Oberfläche (148) des Gurts (134) und einer Oberfläche (144) des ersten Verbindungsbereichs (114) ausbilden, wobei sich die Kontaktflächen jeweils entlang einer Längsachse (118) des Verbindungselements (110) erstrecken;• mindestens einen zweiten Verbindungsbereich (116), wobei die mindestens eine Strebe (154) an den zweiten Verbindungsbereich (116) befestigbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur, eine Stabwerkstruktur, sowie ein Verfahren zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur. Die Erfindung ist insbesondere auf dem Gebiet des Bauwesens, insbesondere auf dem Gebiet der Fachwerkkonstruktionen, angesiedelt. Auch andere Anwendungen sind jedoch grundsätzlich denkbar.
Stand der Technik
Biegeträger mit mittleren und großen Spannweiten, insbesondere von größer als 20 m, können meist nur durch Fachwerkkonstruktionen realisiert werden. Diese weisen üblicherweise Gurte und Streben auf, welche abhängig vom Typ des Fachwerks offene Profile oder Hohlprofile aufweisen. Werden Fachwerkträger aus Hohlprofilen konstruiert, erfordert eine Ausbildung von Knotenverbindungen grundsätzlich komplexe, dreidimensionale Schweißnähte bzw. deren entsprechende Vorbereitung. Die hierfür nötige Technik ist meist nur Firmen mit spezialisierten Fertigungsmaschinen vorbehalten. Bei der Fertigung der Fachwerke werden Rohre grundsätzlich ausgerichtet, geheftet und in verschiedenen Schweißpositionen gefügt. Dieser Prozess ist grundsätzlich aufwändig und kann aufgrund einer hohen geometrischen Vielfalt grundsätzlich nicht automatisiert werden. Aufgrund der komplexen Schweißnahtgeometrie wird eine Ausführungsqualität der Schweißnähte grundsätzlich zusätzlich unter hohem wirtschaftlichen und zeitlichen Aufwand zerstörungsfrei geprüft und nachgewiesen. Eine Fertigung solcher Fachwerkträger erfolgt in Deutschland meist in kleinen und mittelständischen Stahlbau- und Schlossereibetrieben.
Aus technischer Sicht, führen direkt verschweißte Knotenverbindungen von Hohlprofilen dazu, dass aufgrund von lokalen Verformungen des Gurtrohrs, insbesondere aufgrund der lokalen Lasteinleitung durch die Strebenprofile, eine volle plastische Tragfähigkeit der Profile rechnerisch nicht ausgenutzt und auch in experimentellen Traglastuntersuchungen nicht erreicht werden kann.
Auf der Webseite https://hm.edu/sites/imb/projekte/projekte_detail_9346.de.html , aufgerufen am 14. Dezember 2021, wird eine Erhöhung von Ermüdungsfestigkeiten von Hohlprofilanschlüssen aus hochfesten Stählen durch formoptimierte Knotenbleche beschrieben.
In Thiele, K., Reininghaus, M., Clobes, M., Minuth-Hadi, F.: Bemessung von Fachwerkknoten mit Kreishohlprofilen und Knotenblechen unter Zugbeanspruchung, Stahlbau 82 (8), S. 573-582, 2013. DOI: 10.1002/stab.201310069 wird eine experimentelle und numerische Untersuchung eines Einflusses maßgebender geometrischer Parameter auf die Tragfähigkeit von geschweißten Kreishohlprofil (KHP)-Fachwerkknoten beschrieben.
Gussknoten bieten grundsätzlich zahlreiche technische und wirtschaftliche Vorteile gegenüber geschweißten Verbindungen.
Bauprodukte aus Stahlguss kommen heutzutage üblicherweise in Form von Gabelköpfen als Anbindung von Zugstäben oder Seilen zum Einsatz. In Projekten des Brückenbaus sowie bei Prestigeprojekten wie beispielsweise dem Flughafen Stuttgart oder dem Hauptbahnhof Berlin oder bei Offshore Plattformen wurden immer wieder Bauteile aus Stahlguss zur Verbindung von Halbzeugen, meist Rundhohlprofilen, eingesetzt. Diese Bauteile wurden stets für die individuellen geometrischen Anforderungen entwickelt und hergestellt. Eine Anpassungsmöglichkeit an variierende Gurt- und Strebendurchmesser sowie eine planmäßige Variation der Anschlusswinkel ist in diesen Fällen nicht erforderlich. Die Anschlüsse erfolgen bisher nahezu ausschließlich durch einen geschweißten Stumpfstoß, so dass unterbrochene Gurtrohre erforderlich sind. Anders als im Hallenbau müssen bei Brücken und Offshorekonstruktionen grundsätzlich ausreichende Widerstände gegen zyklische Beanspruchungen (Bauteilermüdung) sichergestellt werden. Dies führt grundsätzlich zu zusätzlichen Anforderungen.
Der Einsatz von Gussknoten hat grundsätzlich noch einige Herausforderungen zu meistem. So sind Bauteile aus Stahlguss im Bauwesen grundsätzlich nur unzureichend normativ geregelt und werden in der Regel nur über Zustimmungen im Einzelfall (ZiE) oder, für Serienbauteile, über bauaufsichtliche Zulassungen (abZ, ETA) genehmigt. Diese Verfahren erfordern grundsätzlich große technische Sachkenntnisse und bedingen üblicherweise einen schwierig zu überschauenden Zeit- und Kostenrahmen.
Folglich müssen Gussknoten grundsätzlich für jede Problemstellung individuell erarbeitet, nachgewiesen, zugelassen und beprobt werden. Normen und Regelwerke, die für Anwendungen im Bauwesen erforderlich sind, existieren grundsätzlich nicht, bzw. decken technische Randbedingungen grundsätzlich nicht hinreichend ab. Entsprechende Werkstoffdefinitionen, eine Festlegung von Anforderungen an eine innere und äußere Beschaffenheit, wie zulässige Gussfehlergrößen und/oder Werkstoffeigenschaften und Prüfanweisungen, sind somit praktisch nur Spezialisten vorbehalten.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend hiervon, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verbindungselement zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur, eine Stabwerkstruktur, sowie ein Verfahren zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur bereitzustellen, welche die aufgeführten Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll ein standardisierter Anschluss bereitgestellt werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verbindungselement zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur, einer Stabwerkstruktur, sowie ein Verfahren zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Für weitere Einzelheiten wird auf die Merkmale der abhängigen Ansprüche, die übrige Beschreibung und auf die Figuren verwiesen.
Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden sollen. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.
Die Bezeichnungen „erste/r“ und „zweite/r“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Elementen beziehungsweise zweiten Elementen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Elemente, beispielsweise ein oder mehrere dritte Elemente vorhanden sein.
Der Begriff „Stabwerk“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges ebenes oder räumliches Tragwerk. Das Tragwerk kann mehrere, miteinander verbundene Stäbe aufweisen. Die Stäbe können miteinander in Knoten verbunden sein. Das Stabwerk kann an speziellen Knoten, insbesondere an Auflagern, mit einer Umgebung des Stabwerks verbunden sein. Bei dem Stabwerk kann es sich insbesondere um ein Fachwerk handeln. Der Begriff „Fachwerk“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Stabwerk mit mehreren miteinander verbundenen Streben, wobei die Streben zumindest planmäßig ausschließlich durch Normalkräfte beansprucht werden und wobei Enden der Streben in Knotenpunkten miteinander verbunden sind. Sekundäre Biegemomente liegen in Fachwerken grundsätzlich immer vor. Durch die Streben kann ein Dreieck aufgespannt sein. Das zweidimensionale Dreieck kann als Fach bezeichnet werden. Die vorliegende Erfindung kann grundsätzlich auch auf Vierendeel-Systeme oder andere Systeme anwendbar sein, bei welchen die Stäbe oder Streben in den Knoten planmäßig biegsteif angeschlossen sind.
Die Streben und/oder weitere Komponenten des Stabwerks können ganz oder zumindest teilweise aus Stahl hergestellt sein. Das Stabwerk kann daher auch als Stahlstabwerk bezeichnet werden. Darüber hinaus sind hybride Konstruktionen denkbar, bei welchem ein oder mehrere Komponenten des Stabwerks aus Stahl und darüber hinaus ein oder mehrere Komponenten des Stabwerks aus Holz oder anderen organischen Werkstoffen hergestellt sind. Weitere Ausführungen finden sich nachfolgend.
Der Begriff „Stabwerkstruktur“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen Stabwerkträger oder einen beliebigen Stabwerkmast. Die Stabwerkstruktur kann mindestens zwei Gurte aufweisen. Im Fall eines Stabwerkträgers können die mindestens zwei Gurte als Obergurt und als Untergurt bezeichnet werden. Weiterhin kann die Stabwerkstruktur mehrere Streben aufweisen. Bei der Stabwerkstruktur kann es sich insbesondere um eine ebene Stabwerkstruktur handeln. Weiterhin kann es sich bei der Stabwerkstruktur um eine dreidimensionale Stabwerkstruktur handeln.
Der Begriff „Strebe“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen Stab oder Balken. Die Strebe kann insbesondere in einem Abschnitt eines Stabwerks oder Fachwerks angeordnet sein, welcher sich zwischen zwei Knotenpunkten befindet. Die Strebe kann insbesondere als gerade Strebe ausgeführt sein. Im Fachwerk kann die Strebe insbesondere von Normalkräften beansprucht werden. Die Strebe kann insbesondere ein Hohlprofil sein oder umfassen. Für weitere Details hinsichtlich des Hohlprofils wird auf nachfolgende Beschreibung verwiesen. Die Strebe kann insbesondere ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen. Die Strebe kann mindestens einen Längsschlitz aufweisen. Der Begriff „Längsschlitz“ bezeichnet grundsätzlich eine Aussparung, welche sich in einer Längserstreckungsrichtung, insbesondere parallel zur einer Längsachse, eines Elements erstreckt. Das erste Ende und/oder das zweite Ende können den Längsschlitz aufweisen.
Der Begriff „Gurt“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges längliches Element einer Stabwerkstruktur, welches von einem benachbarten Gurt durch Streben auf Abstand gehalten wird. Die Stabwerkstruktur kann insbesondere als Stabwerkträger ausgeführt sein und der Stabwerkträger kann insbesondere mindestens eine Oberseite und mindestens eine Unterseite aufweisen. Ein an der Oberseite des Stabwerkträgers angeordneter Gurt kann als Obergurt und ein an der Unterseite des Stabwerkträgers angeordneter Gurt kann als Untergurt bezeichnet werden.
Insbesondere in einer Ausführung der Stabwerkstruktur als Fachwerkstruktur, welche beispielsweise einen Fachwerkträger umfassen kann, kann der Gurt insbesondere ein Hohlprofil sein oder umfassen. Der Begriff „Hohlprofil“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges längliches Bauteil mit einer Länge und einer Breite, wobei die Länge größer ist als die Breite, beispielsweise um einen Faktor von mindestens 2, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 10. Das Hohlprofil kann einen dünnwandigen, insbesondere geschlossenen, Querschnitt aufweisen. Auch offene Querschnitte sind jedoch grundsätzlich denkbar. Das Hohlprofil kann auch als Rohr bezeichnet werden. Der Gurt kann daher auch als Gurtrohr bezeichnet werden. Das Hohlprofil kann insbesondere einen Querschnitt aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem runden Querschnitt, insbesondere einem kreisförmigen Querschnitt; einem rechteckigen Querschnitt, einem elliptischen Querschnitt. Auch andere Querschnitte sind jedoch grundsätzlich denkbar. Der Gurt kann insbesondere als Rundrohr ausgeführt sein. Der Begriff „als Rundrohr ausgeführt“ bezeichnet grundsätzlich, dass der Gurt ein Rundrohr aufweist. Der Gurt kann darüber hinaus weitere Elemente umfassen. Der Begriff „Rundrohr“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Rohr mit einem runden, insbesondere einem kreisförmigen, Querschnitt. Weiterhin kann der Gurt ein Vollprofil, insbesondere ein rundes Vollprofil, sein oder umfassen. Diese Ausführungen sind lediglich als beispielhaft zu verstehen. Auch andere Ausführungsformen des Gurts sind grundsätzlich denkbar.
Insbesondere können die Streben und der Gurt ganz oder zumindest teilweise aus mindestens einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder einer Aluminiumlegierung, hergestellt sein. Weiterhin können die Streben ganz oder zumindest teilweise aus Holz und/oder mindestens einem anderen organischen Werkstoff hergestellt sein und der Gurt kann ganz oder zumindest teilweise aus mindestens einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder einer Aluminiumlegierung, hergestellt sein. Auch weitere Ausführungsformen sind grundsätzlich denkbar.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verbindungselement zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur vorgeschlagen. Das Verbindungselement umfasst mindestens einen ersten Verbindungsbereich. Der erste Verbindungsbereich kann einen zumindest teilweise gewölbten Querschnitt aufweisen. Der erste Verbindungsbereich ist auf mindestens einer Oberfläche des Gurts aufsetzbar, derart, dass sich mindestens zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen zwischen der Oberfläche des Gurts und einer Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs ausbilden, wobei sich die Kontaktflächen jeweils entlang einer Längsachse des Verbindungselements erstrecken. Weiterhin umfasst das Verbindungselement mindestens einen zweiten Verbindungsbereich. Die mindestens eine Strebe ist an den zweiten Verbindungsbereich befestigbar.
Das Verbindungselement kann insbesondere anwendbar sein im Stahlhallenbau, im Gewächshausbau, im Bühnenbau und/oder im Messebau. Auch weitere Anwendungen sind grundsätzlich denkbar. Insbesondere die Abmessungen des Verbindungselements und/oder die Ausgestaltung des ersten Verbindungsbereichs und/oder des zweiten Verbindungsbereichs können auf ein konkretes Anwendungsgebiet und/oder auf einen konkreten Anwendungsfall angepasst werden.
Der Begriff „Verbindungselement“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element, welches eingerichtet ist, mindestens eine mechanische Verbindung zwischen mindestens zwei Objekten zu bilden. Somit kann mindestens ein erstes Objekt über das Element mit mindestens einem zweiten Objekt mechanisch verbunden sein. Bei dem Verbindungselement kann es sich insbesondere um ein Element handeln, welches eingerichtet ist, einen Gurt einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur, vorzugsweise mit zwei Streben, zu verbinden. Das Verbindungselement kann daher auch als Knoten bezeichnet werden. Bei dem Verbindungselement, dem Gurt und den Streben kann es sich jeweils um separate Elemente handeln.
Das Verbindungselement kann insbesondere mittels Gießen hergestellt sein. Das Verbindungselement kann daher auch als Gussknoten oder als Stahlgussknoten bezeichnet werden. Der Begriff „Gießen“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Fertigungsverfahren, bei welchem ein Werkstück aus flüssigem Metall, insbesondere einer Schmelze hergestellt wird. Insbesondere kann beim Gießen das flüssige Metall in eine Hohlform gefüllt werden, wobei das Metall anschließend erstarrt. Als Ausgangswerkstoff für das Gießen kann insbesondere Stahlguss verwendet werden. Insbesondere kann das Verbindungselement aus dem Werkstoff G20Mn5(+QT), G24Mn6(+QT) unter Anwendung der Erzeugnisnorm DIN EN 10340:2008-01 oder G14NiMoCr10-6 unter Anwendung der SEW 520:1996-09 hergestellt sein. Auch andere schweißgeeignete Stahlgusswerkstoffe sind grundsätzlich denkbar. Auch Aluminiumlegierungen sind grundsätzlich als Ausgangswerkstoffe für das Gießen denkbar.
Auch weitere Herstellungsverfahren für das Verbindungselement sind grundsätzlich denkbar. So kann das Verbindungselement weiterhin mittels mindestens eines Herstellungsverfahrens hergestellt sein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere einem 3D-Druck; einem Schmiedeverfahren; einem additiven Schweißverfahren.
Der Begriff „Verbindungsbereich“ bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Bereich oder eine Komponente des Verbindungselements, welche eingerichtet ist, eine mechanische Verbindung mit einem Objekt, insbesondere mit dem Gurt oder einer der Streben, auszubilden. Bei der mechanischen Verbindung kann es sich insbesondere um eine feste mechanische Verbindung oder um eine starre mechanische Verbindung handeln. Hierbei koppeln Verbindungspartner in unveränderlicher Relativlage miteinander.
Der Begriff „aufsetzen“ bezeichnet grundsätzlich einen Vorgang, bei welchem ein erstes Element mit einer ersten Oberfläche auf eine zweite Oberfläche eines zweiten Elements gelegt oder positioniert wird. Die erste Oberfläche des ersten Elements kann dabei zumindest teilweise in direktem Kontakt mit der zweiten Oberfläche des zweiten Elements stehen.
Wie oben ausgeführt, kann der erste Verbindungsbereich einen zumindest teilweise gewölbten Querschnitt aufweisen. Der Begriff „Querschnitt“ bezeichnet grundsätzlich eine Darstellung eines Objekts parallel zu einer Querachse des Objekts. Der Begriff „Querachse“ bezeichnet grundsätzlich eine Achse eines Objekts, welche quer zu einer längsten Ausdehnung des Objekts steht. Insbesondere kann die Querachse rechtwinklig zu einer Längsachse und zu einer Hochachse des Objekts verlaufen. Der Begriff „gewölbter Querschnitt“ bezeichnet grundsätzlich einen Querschnitt eines beliebigen Elements mit einer gekrümmten Form. Der Querschnitt kann insbesondere eine Form eines Bogens aufweisen. Der erste Verbindungsbereich kann in der Querschnittsdarstellung zu dem Gurt hin gewölbt sein. Der erste Verbindungsbereich kann mindestens eine Oberfläche, insbesondere eine nach innen gewölbte Oberfläche, aufweisen, welche dem Gurt zugewandt ist. Der gewölbte Querschnitt kann daher auch als dachförmiger Querschnitt bezeichnet werden. Der gewölbte Querschnitt kann zumindest teilweise einem Kreisbogensegment entsprechen. Insbesondere kann der Umfang des Gurts durch einen Gurtradius definiert sein, insbesondere im Falle einer Ausführung des Gurts als Rundrohr, und das Kreisbogensegment kann durch einen Kreisbogensegmentradius definiert sein. Der Gurtradius kann größer sein als der Kreisbogensegmentradius. Weitere Ausführungsformen des Querschnitts sind jedoch grundsätzlich denkbar. So kann beispielsweise der erste Verbindungsbereich mindestens zwei ebene Flächen aufweisen, welche in Verbindungslinien einen Winkel, insbesondere einen Winkel von 90° bis 150°, insbesondere von 100° bis 130°, einschließen.
Der erste Verbindungsbereich kann insbesondere eine Aussparung aufweisen. Ein Querschnitt der Aussparung kann insbesondere eine Grundform aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Kreissegment; einem Dreieck; insbesondere einem gleichschenkligen Dreieck; einem Trapez, insbesondere einem gleichschenkligen Trapez.
Wie oben ausgeführt, ist der erste Verbindungsbereich auf der mindestens einen Oberfläche des Gurts aufsetzbar, derart, dass sich mindestens zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen, insbesondere zwei Kontaktflächen, zwischen der Oberfläche des Gurts und der Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs ausbilden, wobei sich die Kontaktflächen jeweils entlang einer Längsachse des Verbindungselements erstrecken. Der Begriff „Kontaktfläche“ bezeichnet grundsätzlich eine Berührungsfläche zwischen mindestens zwei Körpern. Im Rahmen dieser Erfindung bezeichnet der Begriff „Kontaktfläche“ eine Berührungsfläche zwischen dem Gurt und dem Verbindungselement, insbesondere zwischen dem Gurt und dem ersten Verbindungsbereich des Verbindungselements. Bei den Kontaktflächen kann es sich um im Wesentlichen gerade ausgebildete Kontaktflächen handeln, welche sich entlang der Längsachse des Verbindungselements erstrecken. Weiterhin können sich die Kontaktflächen entlang einer Längsachse des Gurts erstrecken. Die Kontaktflächen können daher auch als linienförmige Kontaktflächen bezeichnet werden. Die Kontaktflächen sind in einem Abstand zueinander angeordnet. In einer Querschnittsdarstellung des Verbindungselements kann der erste Verbindungsbereich mindestens ein erstes Ende und mindestens ein zweites Ende aufweisen. Im Bereich des ersten Endes und im Bereich des zweiten Endes können sich jeweils die Kontaktflächen ausbilden.
Der erste Verbindungsbereich kann derart auf der Oberfläche des Gurts aufsetzbar sein, dass der erste Verbindungsbereich und der Gurt einen Hohlraum einschließen. Insbesondere kann der erste Verbindungsbereich derart auf der Oberfläche des Gurts aufsetzbar sein, dass sich der Hohlraum zwischen den mindestens zwei voneinander beabstandeten Kontaktflächen zwischen der Oberfläche des Gurts und der Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs ausbildet. Insbesondere können sich im Bereich des ersten Endes und im Bereich des zweiten Endes jeweils die Kontaktflächen ausbilden derart, dass sich der Hohlraum zwischen dem Gurt und dem ersten Verbindungsbereich ergibt. Insbesondere können die Oberfläche des Gurts und eine gegenüberliegende Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs zumindest teilweise getrennt, insbesondere beabstandet, voneinander angeordnet sein. Die Oberfläche des Gurts und die gegenüberliegende Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs können zumindest teilweise in einem Abstand zueinander angeordnet sein. So kann beispielsweise der Abstand zwischen der Oberfläche des Gurts und der gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs zwischen 0 mm und 50 mm, insbesondere 5 mm bis 30 mm betragen. Auch andere Abstände sind grundsätzlich denkbar.
Insbesondere im Falle einer Ausführung des Gurts als Rundrohr kann der erste Verbindungsbereich derart auf die Oberfläche des Gurts aufsetzbar sein, dass der erste Verbindungsbereich den Gurt teilweise entlang eines Umfangs des Gurts umfasst. Darunter ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass sich der erste Verbindungsbereich in einer Querschnittsdarstellung entlang des Umfangs des Gurts erstreckt. Insbesondere können mindestens 5% des Umfangs des Gurts, vorzugsweise mindestens 7% des Umfangs des Gurts, und besonders bevorzugt mindestens 10% des Umfangs des Gurts, von dem ersten Verbindungsbereich umfasst sein. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar
Der erste Verbindungsbereich kann eine Länge von 200 mm bis 800 mm, vorzugsweise von 400 mm bis 600 mm, aufweisen. Diese Dimensionen sind lediglich als beispielhaft und insbesondere für Anwendungsfälle im Bereich des Stahlhallenbaus zu betrachten. Auch andere Dimensionen, gerade für andere Anwendungen wie im Gewächshausbau, im Bühnenbau oder im Messebau, sind grundsätzlich denkbar.
Durch die Ausgestaltung des ersten Verbindungsbereichs derart, dass sich die mindestens zwei Kontaktflächen zwischen der Oberfläche des Gurts und der Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs ausbilden, wobei sich die Kontaktflächen jeweils entlang der Längsachse des Verbindungselements erstrecken, können durchlaufende Gurte verwendet werden. Dadurch müssen primäre Gurtkräfte aus der Fachwerktragwirkung nicht durch das Verbindungselement selbst abgetragen werden. Die entwickelte Geometrie des Verbindungselements kann einen weiten, praxisrelevanten Parameterbereich an Gurtgeometrien, Strebenwinkeln und Wanddicken abbilden. Die Anpassung des Verbindungselements an die verschiedenen Gurtrohrdurchmesser kann durch den gewölbten Querschnitt realisiert werden. Durch das aufsetzbare Verbindungselement und die teilweise Umfassung des Gurts können Fertigungskosten reduziert werden. Weiterhin kann ein für eine Anwendung relevanter Parameterbereich abgedeckt werden.
Das Verbindungselement kann an den Gurt mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung befestigbar sein. Bei einer „Schmelzschweißverbindung“ kann es sich grundsätzlich um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen zwei oder mehreren Elementen handeln, welche mittels Schmelzschweißen hergestellt ist. Unter „Schmelzschweißen“ ist grundsätzlich ein beliebiges Verfahren zu verstehen, bei welchem zwei oder mehr Materialien durch Wärme verbunden oder verschmolzen werden, indem sie auf ihren Schmelzpunkt erwärmt werden. Das Schmelzschweißen kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: Lichtbogenschweißverfahren, Gasschmelzschweißen, Widerstandsschweißen, Strahlschweißen. Auch andere Verfahren sind grundsätzlich denkbar.
Die Schmelzschweißverbindung kann ein oder mehrere Schweißnähte, insbesondere Kehlnähte, insbesondere Längskehlnähte, umfassen. Der Begriff „Kehlnaht“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Schweißverbindung, bei welcher mindestens zwei durch die Schweißverbindung miteinander zu verbindende Elemente in einem Winkel zueinander stehen. Beim Kehlnaht-Schweißen kann eine Elektrode in kleinen kreisenden Bewegungen entlang einer zu setzenden Naht geführt werden. Bei der Kehlnaht kann es sich insbesondere um eine Flankennaht handeln. Unter einer „Flankennaht“ ist grundsätzlich eine beliebige Schweißnaht zwischen mindestens zwei Elementen zu verstehen, welche an einer Flanke, also an einer Längsseite des kleineren Elements verläuft. Die Flankennaht kann daher an einer Längsseite des Verbindungselements verlaufen. Bei der Kehlnaht kann es sich insbesondere um eine im Wesentlichen ununterbrochene Kehlnaht handeln. Auch unterbrochene Kehlnähte sind grundsätzlich denkbar. Auch andere Ausführungsformen sind jedoch denkbar. Durch die Ausführung der Schmelzschweißverbindung als Längskehlnähte kann eine automatisierte Fertigung realisiert werden und ein Prüfaufwand, insbesondere verglichen mit einem voll geschweißten Fachwerkknoten, kann reduziert sein.
Wie oben ausgeführt, ist die mindestens eine Strebe an den zweiten Verbindungsbereich befestigbar. Insbesondere können mindestens zwei Streben, vorzugsweise zwei Streben, an das Verbindungselement befestigbar sein. Insbesondere kann das Verbindungselement zwei zweite Verbindungsbereiche aufweisen, an welchen jeweils eine der Streben befestigbar ist.
Der erste Verbindungsbereich und der zweite Verbindungsbereich können aneinander angrenzen. Der erste Verbindungsbereich kann sich entlang einer Längsachse des Verbindungselements erstrecken. Der zweite Verbindungsbereich kann sich im Wesentlichen entlang einer Hochachse und entlang der Längsachse des Verbindungselements erstrecken.
Wie oben ausgeführt, kann das Verbindungselement zwei zweite Verbindungsbereiche aufweisen. Das Verbindungselement kann weiterhin einen Zwischenbereich umfassen, welcher zwischen den zwei zweiten Verbindungsbereichen angeordnet ist. Dadurch können die zwei zweiten Verbindungsbereiche beabstandet zueinander angeordnet sein. Der Zwischenbereich kann eine Höhe von 100 mm bis 300 mm, vorzugsweise von 120 mm bis 160 mm, aufweisen. Der Zwischenbereich kann weiterhin eine mittlere Dicke von 20 mm bis 60 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 50 mm, aufweisen. Diese Dimensionen sind lediglich als beispielhaft und insbesondere für Anwendungsfälle im Bereich des Stahlhallenbaus zu betrachten. Auch andere Dimensionen, gerade für andere Anwendungen wie im Gewächshausbau, im Bühnenbau oder im Messebau, sind grundsätzlich denkbar.
Der zweite Verbindungsbereich kann einen im Wesentlichen flachen Anschlussbereich aufweisen, welcher eingerichtet ist für ein Aufstecken der Strebe. Der Anschlussbereich kann sich im Wesentlichen entlang der Hochachse und entlang der Längsachse erstrecken. Eine Erstreckung des Anschlussbereichs entlang der Hochachse und/oder der Längsachse des Verbindungselements kann eine Erstreckung des zweiten Verbindungsbereichs entlang einer Querachse des Verbindungselements um einen Faktor von mindestens 5, vorzugsweise um einen Faktor von mindestens 10, vorzugsweise um mindestens einen Faktor von mindestens 15, überschreiten. Der zweite Verbindungsbereich kann einen variablen Querschnitt aufweisen. Der zweite Verbindungsbereich kann neben dem im Wesentlichen flachen Anschlussbereich mindestens einen an den Anschlussbereich angrenzenden Bereich aufweisen. Der mindestens eine an den Anschlussbereich angrenzende Bereich kann eine mittlere Dicke aufweisen, welche größer ist als eine mittlere Dicke des Anschlussbereichs. Der zweite Verbindungsbereich kann daher außerhalb des Anschlussbereichs eine kraftflussoptimierte Geometrie aufweisen. Durch den daraus resultierenden variablen Querschnitt des zweiten Verbindungsbereichs kann eine hohe Steifigkeit erzielt werden.
Der zweite Verbindungsbereich kann jedoch eine Dickenvariation aufweisen. Der zweite Verbindungsbereich kann eine mittlere Dicke von 5 mm bis 30 mm, vorzugsweise von 10mm bis 20 mm, aufweisen. Auch andere Dimensionen sind grundsätzlich denkbar.
Der zweite Verbindungsbereich kann mindestens einen ersten Rand und mindestens einen zweiten Rand aufweisen. Der erste Rand kann sich, insbesondere in einer Draufsicht auf eine Längsseite des Verbindungselements, insbesondere in einem Winkel von 20° bis 60°, vorzugsweise in einem Winkel von 30° bis 40° und besonders bevorzugt in einem Winkel von 34° bis 37°, zu der Hochachse erstrecken. Der zweite Rand kann sich, insbesondere in einer Draufsicht auf eine Längsseite des Verbindungselements, insbesondere in einem Winkel von 10° bis 60°, vorzugsweise in einem Winkel von 30° bis 50° und besonders bevorzugt in einem Winkel von 40° bis 47° zu einer virtuellen Linie, auf welcher ein Rand des ersten Verbindungsbereichs verläuft, erstrecken. Auch andere Ausführungsformen sind grundsätzlich denkbar. So kann beispielsweise der zweite Verbindungsbereich derart ausgestaltet sein, dass der erste Rand und der zweite Rand, insbesondere in einer Draufsicht auf die Längsseite des Verbindungselements, sich jeweils in einem Winkel von im Wesentlichen 90° zu der virtuellen Linie, auf welcher der Rand des ersten Verbindungsbereichs verläuft, erstrecken.
Wie oben ausgeführt, kann das Verbindungselement insbesondere zwei zweite Verbindungsbereiche aufweisen. Die ersten Ränder der zweiten Verbindungsbereiche können insbesondere in einem Winkel von 50° bis 90°, vorzugsweise in einem Winkel von 60 ° bis 80° und besonders bevorzugt in einem Winkel von 65° bis 75° zueinander angeordnet sein. Das Verbindungselement kann eine Spiegelsymmetrie bezüglich der Hochachse des Verbindungselements aufweisen.
Die mindestens eine Strebe kann auf den zweiten Verbindungsbereich aufsteckbar sein. Wie oben ausgeführt, kann die Strebe den mindestens einen Längsschlitz aufweisen. Vorzugsweise kann die Strebe zwei der Längsschlitze aufweisen. Die Strebe kann an den zweiten Verbindungsbereich mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung befestigbar sein, insbesondere im Falle einer Ausführung der Strebe aus mindestens einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Stahl. Die Schmelzschweißverbindung kann ein oder mehrere Schweißnähte, insbesondere Kehlnähte, insbesondere Längskehlnähte, umfassen. Hinsichtlich weiterer Details zu der Schmelzschweißverbindung wird in analoger Weise auf obige Beschreibung verwiesen. Wie oben ausgeführt, kann die Strebe auch ganz oder zumindest teilweise aus Holz oder anderen organischen Werkstoffen hergestellt sein. Hierbei kann die Strebe den mindestens einen Längsschlitz aufweisen und die Strebe kann auf dem zweiten Verbindungsbereich aufsteckbar sein. Die Strebe kann mittels mindestens eines stiftförmigen Verbindungselements, insbesondere mittels mindestens eines Bolzens, insbesondere mittels eines Schraubbolzens, an den zweiten Verbindungsbereich befestigbar sein. Die Strebe und der zweite Verbindungsbereich können ein Durchgangsloch aufweisen, in welches der Bolzen eingebracht werden kann. Auch weitere mechanische oder stoffschlüssige Verbindungen sind grundsätzlich denkbar.
Die mindestens eine Strebe kann in einem variablen Winkel auf den zweiten Verbindungsbereich aufsteckbar sein. Dies ermöglicht grundsätzlich eine Anpassung an gestalterische und statische Belange und eine Optimierung in Bezug auf individuelle Lastfälle wie beispielsweise hohe Querkräfte.
Das Verbindungselement kann eine Gesamtlänge von 500 mm bis 1000 mm, vorzugsweise von 600 mm bis 800 mm, und besonders bevorzugt von 700 mm bis 750 mm aufweisen. Das Verbindungselement kann eine Gesamthöhe von 50 mm bis 500 mm, vorzugsweise von 100 mm bis 400 mm, und besonders bevorzugt von 250 mm bis 350 mm aufweisen. Diese Dimensionen sind lediglich als beispielhaft und insbesondere für Anwendungsfälle im Bereich des Stahlhallenbaus zu betrachten. Auch andere Dimensionen, gerade für andere Anwendungen wie im Gewächshausbau, im Bühnenbau oder im Messebau, sind grundsätzlich denkbar.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stabwerkstruktur vorgeschlagen. Die Stabwerkstruktur weist mindestens zwei Gurte und mehrere Streben auf. Die Stabwerkstruktur weist weiterhin mehrere Verbindungselemente auf. Die Verbindungselemente verbinden jeweils einen der Gurte mit mindestens einer der Streben.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der Verbindungselemente, des Gurts und der Streben kann auf obige Beschreibung sowie auf untenstehende Ausführungen verwiesen werden.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verbinden eines Gurts einer Stabwerkstruktur mit mindestens einer Strebe einer Stabwerkstruktur vorgeschlagen.
Das Verfahren kann die Verfahrensschritte, welche im Folgenden beschrieben werden, umfassen. Die Verfahrensschritte können insbesondere in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Eine andere Reihenfolge ist jedoch ebenfalls denkbar. Weiterhin können ein oder mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden. Weiterhin können einer, mehrere oder alle der Verfahrensschritte einfach oder auch wiederholt durchgeführt werden. Das Verfahren kann darüber hinaus noch weitere Verfahrensschritte umfassen.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen mindestens eines Gurts, mindestens einer Strebe und mindestens eines Verbindungselements wie es bereits beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird;
b) Aufsetzen des Verbindungselements auf die mindestens eine Oberfläche des Gurts, derart, dass sich mindestens zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen zwischen der Oberfläche des Gurts und der Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs ausbilden, wobei sich die Kontaktflächen jeweils entlang der Längsachse des Verbindungselements erstrecken;
c) Befestigen des Verbindungselements an dem Gurt; und
d) Befestigen der mindestens einen Strebe an den zweiten Verbindungsbereich des Verbindungselements.

Hinsichtlich der Ausgestaltung der Verbindungselemente, des Gurts und der Streben kann auf obige Beschreibung verwiesen werden sowie auf untenstehende Ausführungen verwiesen werden.
In Schritt c) kann das Verbindungselement an dem Gurt mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung befestigt werden. Die Schmelzschweißverbindung kann ein oder mehrere Schweißnähte, insbesondere Kehlnähte, insbesondere Längskehlnähte, umfassen.
Die Strebe kann mindestens einen Längsschlitz aufweisen, welcher an einem Ende der Strebe angeordnet ist. Die Strebe kann in Schritt d) auf den zweiten Verbindungsbereich gesteckt werden.
Die vorgeschlagenen Vorrichtungen und die vorgeschlagenen Verfahren weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement handelt es sich um ein neuartiges Bauteil, welches, wie oben ausgeführt, beispielsweise mittels Gießen oder additiver Fertigung hergestellt sein kann und welches als Verbindungsglied in Knotenpunkten von Hohlprofilfachwerken eingesetzt werden kann und damit einen Fertigungsprozess von Hohlprofilfachwerken erleichtern und/oder optimieren kann. Insbesondere kann eine einfache Fertigung von Fachwerkträgern durch Fixpunkte erfolgen. Es können einfache und automatisierbare Schweißnahtgeometrien, insbesondere Kehlnähte, eingesetzt werden. Ein Aufwand für zerstörungsfreie Prüfungen (ZfP) kann aufgrund der vereinfachten Schweißnahtgeometrie drastisch reduziert sein. Eine Tragfähigkeit kann gesteigert sein, insbesondere durch eine Ausnutzbarkeit einer vollen plastischen Tragfähigkeit von angeschlossenen Profilen und durch eine höhere Schweißnahtqualität durch einfachere Geometrien. Darüber hinaus können wirtschaftlichere Strukturen ermöglicht sein. Es kann Material bei gleicher Tragfähigkeit eingespart werden, ein Fertigungsaufwand kann reduziert sein, eine zu transportierende Masse kann reduziert sein, ein Bemessungsaufwand kann reduziert sein, ein ZfP-Aufwand kann reduziert sein, ein Korrosionsschutzaufwand kann reduziert sein aufgrund geringerer Profiloberflächen. Das erfindungsgemäße Verbindungselement kann variabel für einen breiten Einsatzbereich technisch sinnvoll anwendbar sein. Insbesondere kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Verbindungselement um eine Knotengeometrie handeln, welche für viele Stabwerk-Konfigurationen universell eingesetzt werden kann.
Es kann ein standardisiertes Verbindungselement bereitgestellt werden, welches insbesondere in einer einzigen Bauteilgeometrie gefertigt wird und beispielsweise für das gesamte technisch relevante Anwendungsspektrum von Fachwerkträgern im Stahlhallenbau eingesetzt werden kann. Auch andere Anwendungen, beispielsweise im Gewächshausbau, im Bühnenbau oder im Messebau sind grundsätzlich denkbar. Eine Optimierung des Fachwerkträgers auf projektspezifische Anforderungen kann lediglich durch eine Anpassung von einem Durchmesser, einer Wanddicke und/oder einem Werkstoff der Streben und/oder Gurtrohre erfolgen. Ein Nachweis einer Tragfähigkeit kann für zahlreiche Stützstellen eines Parameterfeldes praxisrelevanter Anwendungen nach den anerkannten Regeln der Technik erfolgen. Weiterhin kann eine auf Tabellen gestützte Bemessung möglich sein, die ein gesamtes definiertes Parametergebiet berücksichtigt. Auf eine detaillierte Knotenbemessung sowie eine aufwändige Definition von Werkstoff- und Qualitätsanforderungen an das Verbindungselement durch den Tragwerksplaner kann deshalb verzichtet werden. Eine fehlende Erfahrung nahezu aller Tragwerksplaner in diesem Spezialgebiet führt, trotz zahlreicher technischer und wirtschaftlicher Vorteile von Stahlgussbauteilen, oft zu einer pauschalen Ablehnung des Fertigungsverfahrens Stahlguss im Bauwesen. Das erfindungsgemäße Verbindungselement und eine anschließend angestrebte bauaufsichtliche Zulassung bzw. ETA umgeht diese Hemmnisse grundsätzlich und erlaubt Tragwerksplanern grundsätzlich eine einfache und abgesicherte Anwendung. In der Montage können Fertigungsbetriebe das Verbindungselement ohne weitere technische Spezifikationen beschaffen und für eine große Bandbreite an Fachwerkkonfigurationen wirtschaftlich einsetzen. Ein breites Anwendungsspektrum des Verbindungselements reduziert grundsätzlich Lieferzeiten bei gleichzeitig minimalem Aufwand in einer Lagerhaltung und Logistik.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement kann auf den Gurt, insbesondere auf das Gurtrohr, aufgesetzt werden und dieses teilweise entlang des Umfangs des Gurtprofils umfassen. Einfach auszuführende Kehlnähte an Flanken des Verbindungselements können das Verbindungselement mit dem teilweise umschlossenen Gurtrohr verbinden. Eine vollplastische Ausnutzung von Gurtrohren kann sich besonders positiv bei höherfesten Werkstoffen auswirken.
Strebenanschlüsse können durch geschlitzte Strebenprofile, welche insbesondere durch Kehlnähte an fahnenblechartige Anschlussbereiche des Verbindungselements angeschweißt werden können, realisiert werden. Dabei können für eingesetzte Halbzeuge zulässige Toleranzbereiche wie Unrundheit, Wanddickenvariationen, Abweichungen von der Geradheit, usw. ausgeglichen werden.
Eine Bauteilmasse des Verbindungselements kann soweit reduziert sein, dass das Verbindungselement händisch von einem Monteur bewegt und verbaut werden kann.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement ermöglicht grundsätzlich vereinfachte Einsatzmöglichkeiten, da grundsätzlich kein individuelles Design, kein individuelles Anforderungsprofil und/oder keine Nachweise erforderlich sind. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verbindungselement eine Ausnutzung spezifischer technischer Vorteile wie beispielsweise durchlaufende Gurtrohre oder eine Nutzung vollplastischer Widerstände. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verbindungselement eine Ausführung mit variablen Strebenwinkeln und an eine Beanspruchung optimal angepasster Profilabmessungen sowie eine einfache Montage. Darüber hinaus können wirtschaftliche Fachwerkstrukturen hinsichtlich Materialeinsatz, Fertigungsaufwand, Transportkosten, Bemessungsaufwand, Prüfkosten und/oder Lieferzeiten realisiert werden. Das erfindungsgemäße Verbindungselement zeichnet sich somit grundsätzlich durch eine Wirtschaftlichkeit, eine Ressourceneffizienz, durch reduzierte Liefer- und/oder Fertigungszeiten sowie durch eine Vereinfachung eines Planungsprozesses aus.
Ausführungsformen der Erfindung
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

1A bis 1B zeigen ein erfindungsgemäßes Verbindungselement in einer Draufsicht auf eine Längsseite (1A) und in einer Schnittdarstellung (1B);
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbindungselements in einer Schnittdarstellung;
3A bis 3B zeigen ein erfindungsgemäßes Verbindungselement in einer Draufsicht auf eine Längsseite (3A) und in einer Schnittdarstellung (3B);
4 eine schematische Darstellung eines ersten Verbindungsbereichs eines erfindungsgemäßen Verbindungselements in einer Querschnittdarstellung; und
5A und 5B zeigen weitere exemplarische Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Verbindungselementen in einer Draufsicht auf eine Längsseite;
6A bis 6D zeigen ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stabwerkstruktur (6A), sowie verschiedene Detailansichten (6B bis 6D);
7 zeigt eine schematische Darstellung zur Anwendung unterschiedlicher Anschlusswinkel;
8 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Verbindungselement in einer Draufsicht auf eine Längsseite mit mechanisch verbunden Streben;
9 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer räumlichen Stabwerkstruktur mit erfindungsgemäßen Verbindungselementen in einer schematischen Darstellung; und
10A bis 10B zeigen weitere exemplarische Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verbindungselements in einer Draufsicht auf eine Längsseite.

1A zeigt ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 110 in einer Draufsicht auf eine Längsseite 112. 1B zeigt das erfindungsgemäße Verbindungselement 110 in einer Schnittdarstellung. In den 1A und 1B ist das Verbindungselement 110 jeweils schematisch dargestellt.
Wie in 1A gezeigt, umfasst das Verbindungselement 110 mindestens einen ersten Verbindungsbereich 114. Der erste Verbindungsbereich ist auf mindestens einer Oberfläche 148 eines Gurts 134 aufsetzbar. Weiterhin umfasst das Verbindungselement 110 mindestens einen zweiten Verbindungsbereich 116. Mindestens eine Strebe 154 ist an den zweiten Verbindungsbereich 116 befestigbar. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Verbindungselement 110 zwei zweite Verbindungsbereiche 116 auf. Der erste Verbindungsbereich 114 und der zweite Verbindungsbereich 116 können aneinander angrenzen. Der erste Verbindungsbereich 114 kann sich entlang einer Längsachse 118 des Verbindungselements 110 erstrecken. Der zweite Verbindungsbereich 116 kann sich im Wesentlichen entlang einer Hochachse 120 und entlang der Längsachse 118 des Verbindungselements 110 erstrecken.
Das Verbindungselement 110 kann an den Gurt 134 mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung 162 befestigbar sein. Weiterhin können die Streben 154 an das Verbindungselement 110 jeweils mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung 162 befestigbar sein.
1B zeigt eine Schnittdarstellung, wobei der Schnittverlauf A-A in 1A gezeigt ist. Insbesondere handelt es sich um eine Querschnittsdarstellung des ersten Verbindungsbereichs 114. Zudem ist in 1B eine Schnittdarstellung des Gurts 134 gezeigt.
Wie in 1B dargestellt, ist der erste Verbindungsbereich 114 auf mindestens einer Oberfläche 148 des Gurts 134 aufsetzbar, derart, dass sich mindestens zwei Kontaktflächen zwischen der Oberfläche 148 des Gurts 134 und einer Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs 114 ausbilden.
Der erste Verbindungsbereich 114 kann zumindest teilweise auf der Oberfläche 148 des Gurts 134 aufliegen. Der erste Verbindungsbereich 114 kann mindestens ein erstes Ende 140 und mindestens ein zweites Ende 142 aufweisen. Im Bereich des ersten Endes 140 und im Bereich des zweiten Endes 142 können sich jeweils die Kontaktflächen ausbilden. In Abhängigkeit von dem Durchmesser des Gurts 134 können sich die Kontaktflächen an unterschiedlichen Stellen ausbilden. Wie in 1B dargestellt, kann der erste Verbindungsbereich 114 mindestens zwei im Wesentlichen ebene Flächen 176 aufweisen, welche in Verbindungslinien 178 einen Winkel γ, insbesondere einen Winkel γ bis 130°, einschließen.
Das Verbindungselement 110 kann an den Gurt 134 mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung 162 befestigbar sein.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbindungselements 110 in einer Schnittdarstellung. Die Darstellung entspricht zumindest teilweise der Darstellung in 1B, so dass auf die Beschreibung der 1B oben verwiesen werden kann.
Wie in 2 dargestellt, kann der erste Verbindungsbereich 114 einen zumindest teilweise gewölbten Querschnitt aufweisen. Der erste Verbindungsbereich 114 kann zu dem Gurt 134 hin gewölbt sein. Der erste Verbindungsbereich 114 kann mindestens eine nach innen gewölbte Oberfläche 144 aufweisen, welche dem Gurt 134 zugewandt ist. Der gewölbte Querschnitt kann zumindest teilweise einem Kreisbogensegment entsprechen.
Die Ausführungsformen der Verbindungselemente, welche in den 3A bis 7 dargestellt sind, sind vorzugsweise für einen Einsatz in ebenen Stahlfachwerken aus Rundhohlprofilen eingerichtet. In den Figuren dargestellte Abmessungen und abgedeckte Lastfälle sind grundsätzlich repräsentativ für einen Hallenbau mit Stützweiten von mehr als 20 Metern. Eine Optimierung in Bezug auf zyklische Beanspruchungen sowie besondere konstruktive Maßnahmen in Bezug auf einen ausreichenden Korrosionsschutz sind hierbei in der Regel nicht erforderlich.
3A zeigt ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 110 in einer Draufsicht auf eine Längsseite 112. 3B zeigt das erfindungsgemäße Verbindungselement 110 in einer Schnittdarstellung.
Das Verbindungselement110 gemäß den 3A und 3B entspricht zumindest teilweise dem Verbindungselement 110 wie es in den 1A und 1B dargestellt ist. Es kann daher zumindest teilweise auf die Beschreibung der 1A und 1B oben verwiesen werden.
Wie in 3A gezeigt, umfasst das Verbindungselement 110 mindestens den ersten Verbindungsbereich 114. Weiterhin umfasst das Verbindungselement 110 den mindestens einen zweiten Verbindungsbereich 116. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Verbindungselement 110 zwei zweite Verbindungsbereiche 116 auf. Der erste Verbindungsbereich 114 und der zweite Verbindungsbereich 116 können aneinander angrenzen. Der erste Verbindungsbereich 114 kann sich entlang der Längsachse 118 des Verbindungselements 110 erstrecken. Der zweite Verbindungsbereich 116 kann sich im Wesentlichen entlang der Hochachse 120 und entlang der Längsachse 118 des Verbindungselements 110 erstrecken. Das Verbindungselement 110 kann weiterhin einen Zwischenbereich 122 umfassen, welcher zwischen den zwei zweiten Verbindungsbereichen 116 angeordnet ist. Dadurch können die zwei zweiten Verbindungsbereiche 116 in einem Abstand zueinander angeordnet sein.
Exemplarische Abmessungen des Verbindungselements 110 sind in 3A gezeigt. Insbesondere kann das Verbindungselement 110 eine Gesamtlänge l_G von 743,2 mm aufweisen. Weiterhin kann das Verbindungselement 110 eine Gesamthöhe h_G von 293 mm aufweisen.
Der zweite Verbindungsbereich 116 kann mindestens einen ersten Rand 124 und mindestens einen zweiten Rand 126 aufweisen. Der erste Rand 124 kann sich insbesondere in einem Winkel α von 35,6° zu der Hochachse 120 erstrecken. Der zweite Rand 126 kann sich insbesondere in einem Winkel β von 45° zu einer virtuellen Linie 127, auf welcher ein Rand 128 des ersten Verbindungsbereichs 114 verläuft, erstrecken. Die ersten Ränder 124 der zweiten Verbindungsbereiche 116 können insbesondere in einem Winkel γ von 71,2° zueinander angeordnet sein. Das Verbindungselement 110 kann eine Spiegelsymmetrie bezüglich der Hochachse 120 des Verbindungselements 110 aufweisen.
Wie in 3A dargestellt, kann der zweite Verbindungsbereich 116 eine Aussparung 130 aufweisen. Dies kann zu einer Gewichtsreduktion des Verbindungselements 110 beitragen. Weiterhin kann der zweite Verbindungsbereich 116 eine oder mehrere Wölbungen 132 aufweisen. Darüber hinaus kann der Zwischenbereich 122 zumindest teilweise gewölbt ausgebildet sein. Dies ist auf fertigungstechnische Gründe zurückzuführen.
3B zeigt eine Schnittdarstellung, wobei der Schnittverlauf A-A in 3A gezeigt ist. Insbesondere handelt es sich um eine Querschnittsdarstellung des ersten Verbindungsbereichs 114. Zudem sind in 3B mit gestrichelten Linien zwei verschiedene Gurte 134 mit zwei verschiedenen Durchmessern angedeutet. Ein erster Gurt 136 kann einen Durchmesser von 355,6 mm aufweisen und ein zweiter Gurt 138 kann einen Durchmesser von 177,8 mm aufweisen
Wie in 3B dargestellt, ist der erste Verbindungsbereich 114 auf mindestens einer Oberfläche 148 des Gurts 134 aufsetzbar, derart, dass sich mindestens zwei Kontaktflächen zwischen der Oberfläche 148 des Gurts 134 und einer Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs 114 ausbilden, wobei sich die Kontaktflächen jeweils entlang der Längsachse 118 des Verbindungselements 110 erstrecken.
Der erste Verbindungsbereich 114 kann zumindest teilweise auf der Oberfläche 148 des Gurts 134 aufliegen. Der erste Verbindungsbereich 114 kann mindestens ein erstes Ende 140 und mindestens ein zweites Ende 142 aufweisen. Im Bereich des ersten Endes 140 und im Bereich des zweiten Endes 142 können sich jeweils die Kontaktflächen ausbilden. In Abhängigkeit von dem Durchmesser des Gurts 134 können sich die Kontaktflächen an unterschiedlichen Stellen ausbilden. Der erste Verbindungsbereich 114 kann einen zumindest teilweise gewölbten Querschnitt aufweisen. Der erste Verbindungsbereich 114 kann zu dem Gurt 134 hin gewölbt sein. Der erste Verbindungsbereich 114 kann die mindestens eine nach innen gewölbte Oberfläche 144 aufweisen, welche dem Gurt 134 zugewandt ist. Der gewölbte Querschnitt kann zumindest teilweise einem Kreisbogensegment entsprechen.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 3B kann der zweite Verbindungsbereich 114 eine mittlere Dicke d_v von 15 mm aufweisen. Der Zwischenbereich 122 kann weiterhin eine mittlere Dicke d_Z von 44 mm aufweisen. Der zweite Verbindungsbereich 116 kann eine Dicke d von 15 mm aufweisen.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Verbindungsbereichs 114 eines erfindungsgemäßen Verbindungselements 110 in einer Querschnittdarstellung. Die Darstellung entspricht zumindest teilweise der Darstellung in 3B, so dass auf die Beschreibung der 3B oben verwiesen werden kann.
Wie in 4 dargestellt, können das erste Ende 140 und das zweite Ende 142 jeweils auf einer Oberfläche 148 des Gurts 134 aufliegen, derart, dass sich ein Hohlraum 146 zwischen dem Gurt 134 und dem ersten Verbindungsbereich 114 ergibt. Der erste Verbindungsbereichs 114 kann insbesondere eine Aussparung 186 aufweisen. Ein Querschnitt der Aussparung 186 kann insbesondere eine Grundform aufweisen, welche einem Trapez, insbesondere einem gleichschenkligen Trapez, entspricht.
In 4 sind schematisch zwei verschiedene Gurte 134 mit zwei verschiedenen Durchmessern dargestellt. Insbesondere können das erste Ende 140 und das zweite Ende 142 jeweils auf der Oberfläche 148 des Gurts aufliegen, dass die Oberfläche 148 des Gurts 134 und eine gegenüberliegende Oberfläche 150 des ersten Verbindungsbereichs 114, insbesondere die nach innen gewölbte Oberfläche des ersten Verbindungsbereichs 114, zumindest teilweise getrennt voneinander angeordnet sind.
Differenzkräfte aus den Streben (nicht dargestellt in 4) können grundsätzlich über die Schmelzschweißverbindung 162 zwischen dem Verbindungelement 110 und dem Gurt 134 übertragen werden. Ein Spalt zwischen dem Verbindungelement 110 und dem Gurt 134, wie in 4 mit Pfeil 188 angedeutet, kann vorzugsweise kleiner sein als 3 mm, insbesondere um eine hohe Qualität der Schmelzschweißverbindung 162 und einen guten Einbrand zu gewährleisten. Große Toleranzen von Gussbauteilen sowie zusätzliche Toleranzen des Gurts können grundsätzlich zu Problemen führen. Die in 4 dargestellte Ausgestaltung des ersten Verbindungsbereichs 114 kann grundsätzlich geeignet sein, um dieses Toleranzproblem zu umgehen.
Vorteile der in 4 dargestellten Ausgestaltung des ersten Verbindungsbereichs 114 können zum einen in der Umgehung des genannten Toleranzproblems, liegen, da es grundsätzlich immer eine Kontaktfläche zwischen dem Verbindungelement 110 und dem Gurt 134 gibt. Darüber hinaus kann das Verbindungelement 110 grundsätzlich für mehrere Gurte 134 mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden. Dadurch können etwaige Lieferschwierigkeiten für die Gurte 134 umgangen werden und es können grundsätzlich vollplastisch ausgenutzte Profile verwendet werden. Die Nutzung von vollplastisch ausgenutzten Profilen kann, insbesondere im Gegensatz zu einem nach DIN EN 1993-1-8 nachgewiesenen klassisch geschweißten Fachwerkträger, zu einer Materialersparnis führen.
5A und 5B zeigen weitere exemplarische Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Verbindungselementen 110 in einer Draufsicht auf eine Längsseite 112. Die Ausführungsbeispiele wie sie in den 5A und 5B dargestellt sind, entsprechen zumindest weitgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3A und 3B, so dass auf die Beschreibung der 3A und 3B oben verwiesen werden kann. Unterschiede ergeben sich insbesondere in der Ausgestaltung der Aussparungen 130 des zweiten Verbindungsbereichs 116, in der Ausgestaltung der Wölbungen 132 des zweiten Verbindungsbereichs 116 sowie in der gewölbten Ausgestaltung des Zwischenbereichs 122.
6A zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stabwerkstruktur 152 und 6B bis 6D zeigen verschiedene Detailansichten.
Die Stabwerkstruktur 152 weist, wie in 6A dargestellt, mindestens zwei Gurte 134 und mehrere Streben 154 auf. Insbesondere kann die Stabwerkstruktur 152 einen Obergurt 156 und einen Untergurt 158 aufweisen. Die Stabwerkstruktur 152 weist weiterhin mehrere Verbindungselemente 110 auf. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Verbindungselements 110 kann auf die Beschreibung der 5B oben verwiesen werden. Die Verbindungselemente 110 verbinden jeweils einen der Gurts 134 mit mindestens einer der Streben 154. Durch die Streben 154 kann ein zweidimensionales Dreieck 160 aufgespannt sein.
6B zeigt eine Detailansicht auf eines der Verbindungselemente 110. Das Verbindungselement 110 ist an dem Untergurt 158 befestigt. Das Verbindungselement 110 kann an den Gurt 134 mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung 162 befestigbar sein. Die Schmelzschweißverbindung 162 kann ein oder mehrere Kehlnähte 164, insbesondere Längskehlnähte 166, umfassen.
6C zeigt eine Detailansicht auf den zweiten Verbindungsbereich 116. Eine der Streben 154 ist an den zweiten Verbindungsbereich 116 befestigbar. Die mindestens eine Strebe 154 kann auf den zweiten Verbindungsbereich 116 aufsteckbar sein. Die Strebe 154 kann den mindestens einen Längsschlitz 168 aufweisen. Die Strebe 154 kann an den zweiten Verbindungsbereich 116 mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung 170 befestigbar sein. Die Schmelzschweißverbindung 170 kann ein oder mehrere Kehlnähte 172, insbesondere Längskehlnähte 174, umfassen.
6D zeigt eine Querschnittsdarstellung des ersten Verbindungsbereichs 110. Hinsichtlich weiterer Details kann auf die Beschreibung der 3B und 4 oben verwiesen werden.
7 zeigt eine schematische Darstellung zur Anwendung unterschiedlicher Anschlusswinkel. Wie in 7 ersichtlich, kann die Strebe 154 unter einem beliebigen Winkel zwischen 45° und 60° angeschlossen werden. Insbesondere können die Streben 154 in einem Winkel zwischen 60° und 90° zueinander angeschlossen werden.
8 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Verbindungselement 110 in einer Draufsicht auf eine Längsseite mit mechanisch verbundenen Streben. Das Verbindungselement 110 entspricht zumindest weitgehend dem Verbindungselement 110 gemäß 3A, sodass auf die Beschreibung der 3A oben verwiesen werden kann.
Das Verbindungelement 110 kann auf dem Gurt 134 aufgesetzt sein. Weiterhin kann, wie in 8 dargestellt, jeweils eine der Streben 154 an dem Verbindungelement 110 befestigt sein.
Insbesondere kann der Gurt 134 ganz oder zumindest teilweise aus mindestens einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder aus einer Aluminiumlegierung, hergestellt sein. Weiterhin können die Streben 154 ganz oder zumindest teilweise aus Holz und/oder mindestens einem anderen organischen Werkstoff hergestellt sein.
Die Strebe 154 kann den mindestens einen Längsschlitz 168 aufweisen und die Strebe 154 kann auf den zweiten Verbindungsbereich 116 aufsteckbar sein. Die Strebe 154 kann mittels mindestens eines stiftförmigen Verbindungselements 180, insbesondere mittels mindestens eines Bolzens 182, an den zweiten Verbindungsbereich 116 befestigbar sein. Die Streben 154 und die zweiten Verbindungsbereiche 116 können jeweils mehrere Durchgangslöcher 184 aufweisen, in welche die stiftförmigen Verbindungselemente 180 eingebracht werden können.
9 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer räumlichen Stabwerkstruktur 156 mit erfindungsgemäßen Verbindungselementen 110 in einer schematischen Darstellung. Die Stabwerkstruktur 156 gemäß der 9 entspricht zumindest teilweise der Stabwerkstruktur gemäß den 6A bis 6D sodass auf die Beschreibung der 6A bis 6D oben verwiesen werden kann.
Wie in 9 dargestellt, können an einen Gurt 134 beabstandet voneinander mehrere Verbindungselemente 110, insbesondere zwei Verbindungselemente 110, angeordnet sein. In 9 sind mehrere Gurte 134 in einer Querschnittsdarstellung gezeigt. Auf der Oberfläche 148 der Gurte 134 können jeweils beabstandet voneinander zwei Verbindungselemente 110 angeordnet sein. Die zwei Verbindungselemente 110 können auf dem Gurt 134 insbesondere in einem Winkel λ von 30° bis 90°, insbesondere von 50° bis 70°, zueinander angeordnet sein.
10A bis 10B zeigen weitere exemplarische Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verbindungselements 110 in einer Draufsicht auf eine Längsseite. Weiterhin sind in den 10A und 10B jeweils ein Gurt 134 sowie mindestens eine Strebe 154 dargestellt.
Die Verbindungselemente 110 gemäß der 10A und 10B entsprechen zumindest weitgehend dem Verbindungselement 110 gemäß 3A sodass auf die Beschreibung der 3A oben verwiesen werden kann. Die Unterschiede betreffen im Wesentlichen die Ausgestaltung des zweiten Verbindungsbereichs 116.
Das Verbindungselement 110 gemäß 10A kann einen einzelnen zweiten Verbindungsbereich 116 aufweisen. Der zweite Verbindungsbereich 116 kann den mindestens einen ersten Rand 124 und den mindestens einen zweiten Rand 126 aufweisen. Der erste Rand 124 und der zweite Rand 126 können sich jeweils in einem Winkel β von im Wesentlichen 90° zu der virtuellen Linie 127, auf welcher der Rand 128 des ersten Verbindungsbereichs 114 verläuft, erstrecken. Das Verbindungselement 110 kann daher auch als T-Verbindungselement oder als T-Knoten bezeichnet werden.
Das Verbindungselement 110 gemäß 10B kann zwei zweite Verbindungsbereiche 116 aufweisen. Die zweiten Verbindungsbereiche 116 können jeweils den mindestens einen ersten Rand 124 und mindestens einen zweiten Rand 126 aufweisen. Bei einem der zweiten Verbindungsbereiche 116 kann sich der erste Rand 124 insbesondere in einem Winkel α von 20° bis 60° zu der Hochachse 120 erstrecken und der zweite Rand 126 kann sich insbesondere in einem Winkel β von 30° bis 50° zu der virtuellen Linie 127, auf welcher der Rand 128 des ersten Verbindungsbereichs 114 verläuft, erstrecken. Bei einem weiteren der zweiten Verbindungsbereiche 116 könne sich erste Rand 124 und der zweite Rand 126 jeweils in einem Winkel β von im Wesentlichen 90° zu der virtuellen Linie 127 erstrecken. Das Verbindungselement 110 gemäß 10B kann daher auch als N-Verbindungselement oder als N-Knoten bezeichnet werden.
Liste der Bezugszeichen

110: Verbindungselement
112: Längsseite
114: erster Verbindungsbereich
116: zweiter Verbindungsbereich
118: Längsachse
120: Hochachse
122: Zwischenbereich
124: erster Rand
126: zweiter Rand
127: virtuelle Linie
128: Rand
130: Aussparung
132: Wölbung
134: Gurt
136: erster Gurt
138: zweiter Gurt
140: erstes Ende
142: zweites Ende
144: nach innen gewölbte Oberfläche
146: Hohlraum
148: Oberfläche
150: Oberfläche
152: Stabwerkstruktur
154: Strebe
156: Obergurt
158: Untergurt
160: Dreieck
162: Schmelzschweißverbindung
164: Kehlnaht
166: Längskehlnaht
168: Längsschlitz
170: Schmelzschweißverbindung
172: Kehlnaht
174: Längskehlnaht
176: ebene Fläche
178: Verbindungslinie
180: stiftförmiges Verbindungselement
182: Bolzen
184: Durchgangsloch
186: Aussparung
188: Pfeil

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 Nicht-Patentliteratur

Thiele, K., Reininghaus, M., Clobes, M., Minuth-Hadi, F.: Bemessung von Fachwerkknoten mit Kreishohlprofilen und Knotenblechen unter Zugbeanspruchung, Stahlbau 82 (8), S. 573-582 [0005]
DIN EN 10340:2008-01 [0026]
DIN EN 1993-1-8 [0089]

Claims

Verbindungselement (110) zum Verbinden eines Gurts (134) einer Stabwerkstruktur (152) mit mindestens einer Strebe (154) einer Stabwerkstruktur (152), wobei das Verbindungselement (110) umfasst: • mindestens einen ersten Verbindungsbereich (114), wobei der erste Verbindungsbereich (114) auf mindestens einer Oberfläche (148) des Gurts (134) aufsetzbar ist, derart, dass sich mindestens zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen zwischen der Oberfläche (148) des Gurts (134) und einer Oberfläche (144) des ersten Verbindungsbereichs (114) ausbilden, wobei sich die Kontaktflächen jeweils entlang einer Längsachse (118) des Verbindungselements (110) erstrecken; • mindestens einen zweiten Verbindungsbereich (116), wobei die mindestens eine Strebe (154) an den zweiten Verbindungsbereich (116) befestigbar ist.
Verbindungselement (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verbindungselement (110) mittels mindestens eines Herstellungsverfahren hergestellt ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Gießen, einem additiven Fertigungsverfahren, einem Schmiedeverfahren, einem additiven Schweißverfahren.
Verbindungselement (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Verbindungsbereich (114) derart auf der Oberfläche (148) des Gurts (134) aufsetzbar ist, dass der erste Verbindungsbereich (114) und der Gurt (134) einen Hohlraum (146) einschließen.
Verbindungselement (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Strebe (154) auf den zweiten Verbindungsbereich (116) aufsteckbar ist.
Verbindungselement (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (110) zwei zweite Verbindungsbereiche (116) aufweist, wobei das Verbindungselement (110) eine Spiegelsymmetrie bezüglich einer Hochachse (120) des Verbindungselements (110) aufweist.
Stabwerkstruktur (152), wobei die Stabwerkstruktur (152) mindestens zwei Gurte (134) und mehrere Streben (154) aufweist, wobei die Stabwerkstruktur (152) weiterhin mehrere Verbindungselemente (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei die Verbindungselemente (110) jeweils einen der Gurte (134) mit mindestens einer der Streben (154) verbinden.
Verfahren zum Verbinden eines Gurts (134) einer Stabwerkstruktur (152) mit mindestens einer Strebe (154) einer Stabwerkstruktur (152), wobei das Verfahren umfasst: a) Bereitstellen mindestens eines Gurts (134), mindestens einer Strebe (154) und mindestens eines Verbindungselements (110) nach einem der vorhergehenden, ein Verbindungselement (110) betreffenden Ansprüche; b) Aufsetzen des Verbindungselements (110) auf die mindestens eine Oberfläche (148) des Gurts (134), derart, dass sich die mindestens zwei voneinander beabstandete Kontaktflächen zwischen der Oberfläche (148) des Gurts (134) und der Oberfläche (144) des ersten Verbindungsbereichs (114) ausbilden, wobei sich die Kontaktflächen jeweils entlang der Längsachse (118) des Verbindungselements (110) erstrecken; c) Befestigen des Verbindungselements (110) an dem Gurt (134); d) Befestigen der mindestens einen Strebe (154) an den zweiten Verbindungsbereich (116) des Verbindungselements (110).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in Schritt c) das Verbindungselement (110) an dem Gurt (134) mittels mindestens einer Schmelzschweißverbindung (162) oder mittels mindestens eines stiftförmigen Verbindungselements befestigt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schmelzschweißverbindung (162) ein oder mehrere Kehlnähte (164), insbesondere Längskehlnähte (166), umfasst.
Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strebe (154) mindestens einen Längsschlitz (168) aufweist, welcher an einem Ende der Strebe (154) angeordnet ist, wobei die Strebe (154) in Schritt d) auf den zweiten Verbindungsbereich (116) gesteckt wird.