DE1921664A1

DE1921664A1 - Kugliges Verbindungselement fuer Stahlrohr-Fachwerke

Info

Publication number: DE1921664A1
Application number: DE19691921664
Authority: DE
Inventors: Nobuyoshi Hisamitsu; Yoshihiro Nishida; Nobutaka Okabayashi; Koichiro Okuto; Tohachiro Tanaka
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1969-03-29
Filing date: 1969-04-28
Publication date: 1970-10-08
Also published as: DE1921664C3; DE1921664B2

Description

Kugliges Verbindungselement für Stahlrohr-Pachwerke Der neueste Trend auf dem Bausektor sind Stahlrohr-Fachwerke bei Gebäude- und Brückenkonstruktionen. Dieser Trend hat seinen Grund in einem Fortschritt der Schweißtechnik.
Bisher bekannte Rohrkonstruktionen haben nur geringe Abmessungen, und die auf die Hauptverbindungsstützen einwirkenden Kräfte sind geringer als 1000 Tonnen. Die bekannten Konstruktionen bestehen meist aus ebenen Strukturen. Im Gegensatz dazu zeichnet sich nunmehr eine Entwicklung ab, gemäß der Raumstrukturen mit großen-Abmessungen Verwendung finden, bei denen die auf die Hauptverbindungsteile wirkenden Axialkräfte grober als 500 Tonnen sind. Die dabei autretenden Probleme betreffen nicht nur die Ligenschaften der Stahlröhren, sondern vor allem auch die Lastaufnahmefähigkeit der Verbindungselemente, welche die Stclhlrohrkomponerlten verbinden. Die bisher bekannten kugeligen Verbindungselementc-wurden aus flachen und scheibenförmigen Platten hergestellt und weisen daher nicht die Eigenschaften auf, die für die nunmehr notwendige Belastung der Verbindungselemente erforderlich sind.
Der Erfindung lie-gt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine kugelige Verbindung zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile nicht mehr aufweist und statt dessen Eigenschaften hat, die den Anforderungen großer Raumstrukturen entsprechen.
Das Grundelement der erfindungsgemäßen Lösung ist eine dickere Schale, welche insgesamt aus Gußstahl hergestellt ist. Das Gießen und die Nachbearbeitung sind so organisiert, daß die Herstellungskosten auf ein Minimum reduziert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind an der Innenseite der Schale Rippen vorgesehen, welche in Richtung der auf das kugelige Verbindungselement einwirkenden äußeren Kräfte verlaufen. An den Verbindungsstellen des Verbindungselementes mit den Hauptverbindungsstreben sind E'lansche vorgesehen, An der Peripherie der Flansche sind Flanschrippen angeformt, so daß das Lastaufnahme.vermoger des Verbindungselementes groß genug ist.
Nachfolgend wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, Es zeigen: Figur 1: einen Vertikalschnitt eines kugeligen Verbindungselementes genI3- der vorliegenden b'rfindung; Figur 2: einen Horizontal-Querschnitt durch das kugelige Verbindungselement nach Figur 1; Figur 3: eine Detailansicht einer Rippe innerhalb der Schale; Figur4: eine Detailansicht einer Flanschverbindung; Figur 5: eine auf einem Experiment beruhende grafische Darstellung, welche einen Belastungstest eines kugeligen Verbindungselementes wiedergibt, das gemäß der vorliegenden erfindung hergestellt worden ist.
In denFigur 1 und 2 sind jeweils Hauptverbindungsstreben mit den Bezugsziffern 1, 2 und 3 bezeichnet. Die IIauptverbindungsstreben 1, 2 und 3 nehmen die äußeren Kräfte der Stahlrohrkonstruktion auf und übertragen sie auf das Verbindungselement. Ist das Fachwerk beispielsweise räumlich, so stellen die Hauptverbindungsstreben beispielsweise die oberen und unteren Verbindungsbalken dar.
An dem Verbindungselement 4 greifen ferner noch diagonale Verbindungsstreben 5 an. Die durch die diagonalen Verbindungsstreben 5 übertragenen äußeren Kräfte sind jedoch relativ gering. Das Verbindungselement 4 zur Aufnalime solcher äußeren Kräfte besteht aus einer Schale 6, die den Grundkörper darstellt und mit Rippen 7 und 8, Flansches 9 und Flanschrippen 10 versehen ist. Die Rippen 7 und 8 sind so angeordnet, daß sie in Richtung der von den liauptverbindungsstreben auf das Verbindungselement übertragenen Kräfte verlaufen. Sie verlaufen damit in lichtung der llauptspannungen des kugeligen Verbindunescletaentes. Im allgemeinen sind deshalb die Rippen in denje-nigen horizontalen und vertikalen Ebenen angeordnet, welche die Achsen der Hauptverbindungsstreben enthalten. Auf diese Weise bilden die Rippen innerhalb der Schale ein Kreuz. Die so angeordneten Rippen wirken effektiv gegen die von den Verbindungsstreben übertr-agenen Kräfte und verleihen dem hochliegenden Verbindungselement dadurch eine große Lastaufnahmekapazität und Steifigkeit.
Der Flansch 9 ist als Sitz für die Hauptverbindungsstrebe 1 ausgebildet. An der Innenseite des Flansches 9 ist eine Flanschrippe 10 vorgesehen, welche zu einer Verstärkung der Flanschverbindung gegen die Kraft beiträgt, die durch die Hauptverbindungsstrebe in der anderen Richtung übertragen wird. Die Flanschrippe 9 trägt damit ebenfalls zur Erhöhung der Lastaufnahmekapzität des Verbindungselementes bei. Mindestens zwei der Flansche sind so ausgebildet, daß sie als Öffnungen 11 zum Herausnehmen der Kerne nach dem Gießen dienen können. An die Öffnungen 11 können Stahlplatten angeschweißt werden, um die Steifigkeit zu erhöhen, wenn das Verbindungselement von einem Gußbetrieb geliefert wird.
Figur 3 zeigt die Form einer Rippe an der Innenseite der Schale. Soll die Schale möglichst große Abmessungen haben, so ist es vorteilhaft, eine weitere Rippe vorzusehen.
Zur Erhöhung des Schnittmoduls und der Lastaufnahmekapazität ist es zweckmäßig, die Rippe möglichst hoch auszubilden.
Auf der anderen Seite erfordert es die Gußtechnik, daß das Modell aushebbar ist und daß das Auftreten von Sprüngen infolge Lunkerbildung während der Verfestigung vermieden wird. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Breite X der Rippe 2 bis 3 Mal so groß und die Höhe H 2 bis 4 Mal so groß wie die Dickc der Schale zu wählen.
Figur 4 zeigt einen Flansoh an der Schale, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, Um die Lastaufnahmekapazität zu erhöhen, können die gleichen Betrachtungen hinsichtlich des Querschnittes der Flanschrippe angestellt werden. Insbesondere sind Jedoch bei der Bestimmung des Querschnittes der Flanschrippe die Probleme der Betriebspraxis, beispielsweise die besonderen Bedingungen zu berücksichtigen, unter denen die Hauptverbindungsstrebe an der Oberfläche des Flansches angreift.
Das Ergebnis von Belastungstests des erfindungsgemäßen kugeligen Verbindungselementes ist in Figur 5 gezeigt.
Das für das Experiment verwendete kugelige Verbindungselement hatte eine tastaufnahmekapazität von 1000 Tonnen.
Der Test zeigte, daß dieses kugelige Verbindungselement bei Belastung in einer 2000-Tonnen-Testmaschine eine proportionale Lastgrenze von etwa 7400 Tonnen aufwies und daß die tatsächliche Lastaufnahmekapazität größer als die durch die Testmaschine aufzubringenden 2000 Tonnen war.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Verbindungselement für Stahlrohrfac-hwerk-e zum Verbinden yon Stahlrohr-Verbindungsstreben gekennzeichnet durch eine kugelige Gehäuseschale (6) aus Gußstahl und durch Rippen (7) an der Innenseite der Gehäuseschale (6), von denen jeweils mindestens eine parallel zu der Richtung einer Kraft verläuft, die von einer an dem Verbindungselement (4) befestigten Hauptverbindungsstrebe (1,2,3) auf dicses übertragen wird.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (7) an der Inllenseite der Gehäuseschale (6) sich rechtwinklig überschneiden.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gehäuseschale (b) Inindestens eine Öffnung (11) vorgesehen ist und daß die Öffnung (11) einen Flansch (9) aufweist.

4. Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch(9)an der Öffnung (11) eine Flanschrippe (10) aufweist.

5q Verbindungselement nach einem der vorherstehenden AI1-sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) in der Gehäuseschale (ö) mit einer Stahlplatte verschlossen ist.

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