DE19502297A1

DE19502297A1 - Träger zur Verwendung in Tragfachwerken

Info

Publication number: DE19502297A1
Application number: DE1995102297
Authority: DE
Inventors: Otmar Fahrion
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 1996-08-01

Description

Die Erfindung betrifft einen Träger zur Verwendung in Tragfachwerken.

Träger zur Verwendung in Tragfachwerken sind in ver schiedenster Form bekannt, z. B. in Form von Doppel-T- Trägern oder von Rohren. Derartiges Trägermaterial läßt sich verhältnismäßig einfach durch Walzen oder Extrudie ren herstellen, soweit die Abmessungen der Träger nicht zu groß sind und die Wandstärke der Träger nicht zu klein ist. Verwendet man derartige Träger in Tragfach werken, müssen die Verbindungsstellen entweder jeweils ad hoc gefertigt werden (Verschweißungen oder Verschrau bungen) oder es finden Standard-Verbindungsknoten Ver wendung (z. B. mit Gewindebohrungen versehene Polyeder- Verbindungsknoten), die ihrerseits mechanisch komplizier ten Aufbau haben und teuer sind.

Für viele Anwendungsfälle wäre es wünschenswert, Träger für Tragfachwerke zur Verfügung zu haben, die großen Querschnitt bei verglichen mit dem Querschnitt kleinen Wandstärken aufweisen und unter Verwendung einfacher Verbindungselemente in einem Tragfachwerk in unterschied licher Neigung mit anderen Fachwerksträgern verbindbar sind.

Hierzu schafft die Erfindung einen Träger mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäße Träger lassen sich einfach und preis günstig durch Biegen von Blech herstellen. Die über die Haupt-Begrenzungsflächen überstehenden Falze dienen einerseits zur Erzeugung einer hohen mechanischen Festig keit, stellen andererseits durchlaufende Befestigungsab schnitte dar, an denen andere Träger des Tragfachwerkes einfach so befestigt werden können, daß man eine räum liche Fachwerksstruktur erhält. Dabei kann man durch die Neigung der Falze selbst eine erste Komponente des räumlichen Anstellwinkels zwischen den Trägern vorgeben, während man durch Drehen des anzuschließenden Trägers in der Ebene eines betrachteten Falzes die zweite Kompo nente des räumlichen Anstellwinkels vorgeben kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter ansprüchen angegeben.

Gibt man dem Träger einen polygonalen Querschnitt gemäß Anspruch 2, so hat man sehr einfache auch ästhetisch ansprechende Außenflächen und eine hohe Steifigkeit des Kastenprofiles. Derartige polygonale Querschnitte eignen sich auch besonders gut zum Herstellen aus Blech durch Biegen.

Wählt man als Querschnitt für den Träger ein gleichschenk liges Dreieck (Anspruch 3), so lassen sich besonders günstig Raumstrukturen des Tragfachwerkes herstellen, deren Elementareinheit einem Tetraeder nahekommt. Derartige Fachwerksstrukturen eignen sich besonders für große freitragende Decken von Hallen.

Mit einer Querschnittsgestalt des Trägers gemäß Anspruch 4 kann man Tragfachwerke herstellen, deren Elementarein heit ein regelmäßiges Tetraeder ist.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist im Hinblick auf eine besonders einfache Herstellbarkeit des Trägers von Vorteil.

Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 kann man die Verschweißung so ausführen, daß sie den tragenden Zusammenhalt der verschiedenen Blechplatten auch unter voller Belastung des Trägers gewährleistet. Wahlweise kann man die Verschweißung auch nur als eine Art Heftung vornehmen, welche die verschiedenen Blech platten nur zu Montagezwecken zusammenhält, so daß der Träger als einstückiges Teil gehandhabt werden kann. Das feste Verbinden der verschiedenen Blechplatten un tereinander erfolgt dann am Einsatzort durch Nieten oder Verschrauben, wobei die Schrauben und Niete zu mindest teilweise auch gleich zum Herstellen von Ver bindungen mit anderen Trägern des Fachwerkes dienen können.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 er leichtert das Anbringen von Verbindungen zu anderen Trägern des Tragfachwerkes. Auch kann man an nicht durch Verbindungen zu anderen Trägern belegten Durchgangs bohrungen an den Trägern Lasten aufhängen, z. B. Kran schienen, abgehängte Decken und dergleichen.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 ist im Hinblick auf ein einfaches Montieren und eine klare Rasterstruktur des Tragfachwerkes von Vorteil, da die in verschiedenen Raumrichtungen von einem Verbindungs knoten weglaufenden Träger im wesentlichen bei einem Punkt des Trägers befestigt werden.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 ist im Hinblick auf die standardisierte Herstellung von Standard-Trägern von Vorteil.

Gemäß Anspruch 10 erhält man auf einfache Weise eine Verbindung zwischen einem Träger gemäß einem der An sprüche 1 bis 9 mit anderen, ebenfalls einfachen Quer schnitt aufweisende Streben des Tragfachwerkes.

Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 im Hinblick auf ein präzises Positionieren der Streben an den Trägern und einfache Montage ebenso von Vorteil wie im Hinblick auf eine definierte symmetrische Einlei tung von Kräften in die Enden der Streben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 eignet sich besonders für die Verbindung eines Trägers mit Streben, die entweder im wesentlichen in der Ebene eines Falzes verlaufen oder gegenüber dieser Ebene nicht zu stark (betragsmäßig nicht wesentlich über 45°) gekippt sind. Mit dem im Anspruch 12 angegebenen Prinzip kann man Streben, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene eines Befestigungs flansches verlaufen oder nicht sehr stark (nicht wesentlich mehr als 45°) gegen die Normale der Falzebene geneigt sind, einfach und zuverlässig an einem Träger befestigen.

Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 13 im Hinblick auf hohe Stabilität des Tragfachwerkes gegen Scherbelastungen in beiden Richtungen von Vorteil.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Wartungshalle für Flugzeuge;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschnittes eines Tragfachwerkes, das die Decke der in Fig. 1 gezeigten Hallen bildet;

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Ausschnitt des in Fig. 2 gezeigten Tragfachwerkes in vergrößer tem Maßstabe, gesehen in Richtung des Pfeiles III von Fig. 2;

Fig. 4 eine Aufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Fachwerksabschnitt in vergrößertem Maßstabe, gesehen in Richtung des Pfeiles IV von Fig. 2;

Fig. 5 eine Aufsicht auf ein randständiges Elementar element des Tragfachwerkes nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstabe, gesehen in Richtung des Pfeiles V von Fig. 2;

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Oberseite eines Verbin dungsknotens des Abschnittes des in Fig. 2 gezeigten Tragfachwerkes, in Fig. 2 von oben gesehen, wobei einige Teile von horizontalen Streben weggebrochen sind, um Einzelheiten des Knoten besser zeigen zu können;

Fig. 7 eine Aufsicht auf die Unterseite des in Fig. 6 gezeigten Fachwerksknotens;

Fig. 8 eine axiale Ansicht eines Verbindungsknotens, der in der oberen Fläche des insgesamt platten förmigen Tragfachwerkes nach Fig. 2 liegt;

Fig. 9 eine axiale Ansicht eines Verbindungsknotens, der in der unteren Fläche des in Fig. 2 ge zeigten insgesamt im wesentlichen platten förmigen Tragfachwerkes liegt;

Fig. 10 eine seitliche Ansicht eines Verbindungskno tens, der in der unteren Fläche des in Figur 2 gezeigten Tragfachwerkes liegt;

Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung von Fig. 8, aus welcher Einzelheiten der Ausbildung des Knotens ersichtlich sind;

Fig. 12 einen transversalen Schnitt durch einen abge wandelten Träger für ein Tragfachwerk;

Fig. 13 einen transversalen Schnitt durch einen weiteren abgewandelten Träger für ein Tragfachwerk; und

Fig. 14 einen transversalen Schnitt durch einen noch mals abgewandelten Träger für ein Tragfachwerk für kleinere Belastungen.

In Fig. 1 ist eine große Wartungshalle für mehrere Großraumflugzeuge wiedergegeben, die zwei Hallenabschnit te 12 und 14 aufweist, die im Inneren durchgehend sind. Der Hallenabschnitt 12 hat in Aufsicht gesehen die Form eines Rechteckes. Ein den Unterbau seines in der Zeichnung weggelassenen Daches bildendes Tragfachwerk 16 ist an seinen vier Ecken über vertikale Träger am Boden abgestützt. Ähnlich hat der in Aufsicht gesehen quadratische Hallen abschnitt 14 ein Tragfachwerk 18 für das weggelassene Dach, welches wiederum bei seinen vier Ecken abgestützt ist.

Die Abmessung des Hallenabschnittes 12 kann bei einem praktischen Ausführungsbeispiel 120 auf 60 m betragen, die des Hallenabschnittes 14 60 × 60 m. Die in Fig. 1 hintenliegende Längsseite des Tragfachwerkes 16 ist über den die benachbarte Ecke des Tragfachwerkes 18 abstützenden vertikalen Ständer zusätzlich abgestützt. Die in Fig. 1 vorne liegende Seite des Hallenabschnit tes 12 ist durch verschiebbare Tore 20 verschlossen.

Um in dem Hallenabschnitt 12 mehrere Flugzeuge unter schiedlicher Größe gleichzeitig warten zu können, ist auf der Torseite des Hallenabschnittes 12 mindestens eine verfahrbare Stütze 22 vorgesehen, und das Tragfach werk 16 ist über den Toren 20 durch einen zusätzlichen Fachwerks-Binder 24 verstärkt.

Die in Fig. 1 rechts vorne liegende Seite des Hallen abschnittes 12 ist ebenso durch Tore 20 verschlossen wie der in Fig. 1 rechts hinten liegende Teil des Hallen abschnittes 14, die restlichen Seiten der Hallenab schnitte sind durch feststehende Wände 26 verschlossen.

Wie insbesondere aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich, besteht das Tragfachwerk 16 (das Tragfachwerk 18 hat gleichen Aufbau) aus oberen in Längsrichtung des Hallen abschnittes 12 verlaufenden Trägern 28, deren Querschnitt die Form eines gleichseitigen Dreieckes hat, wobei die Dreiecksspitze nach oben weist, aus unteren in Hallen längsrichtung verlaufenden Trägern 30, deren Querschnitt ebenfalls die Form eines gleichseitigen Dreieckes hat und deren Spitze nach unten weist, aus oberen horizon talen Streben 30, welche benachbarte der Träger 28 in der oberen Fachwerksebene in regelmäßigen Abständen verbinden, aus unteren horizontalen Streben 34, welche die unteren Träger 30 in regelmäßigen Abständen in der unteren Fachwerksebene verbinden, sowie aus doppelt schräg geneigt im Raum verlaufenden "diagonalen" Streben 36, die pyramidenähnlich die oberen und unteren Fachwerksebenen verbinden, wobei die Streben 32 und 36 bzw. 34 und 36 im wesentlichen an denselben Stellen der Träger 28 bzw. 30 befestigt sind.

Wie später noch genauer beschrieben werden wird, sind die Träger 28 und 30 aus gekanteten Blechplatten zusam mengesetzt, und einzelne in Längsrichtung aufeinander folgende Trägersegmente sind durch an Falzen der Träger vorgesehen Paare von Verbindungsplatten 38, 40, 42 (ver gleiche Fig. 5) verbunden.

Einzelheiten der Verbindung zwischen benachbarten Trägern und Streben werden unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 11 noch genauer beschrieben. In den Fig. 3 bis 5 sind Verbindungsstellen jeweils einfach durch Kreuze bzw. gestrichelte Linien angedeutet. Diese Be festigungsstellen können in der Praxis durch Nieten oder Verschraubungen gebildet sein.

Wie insbesondere aus Fig. 11 ersichtlich, haben die Träger 28 (die Träger 30 haben identischen Aufbau, sind nur anders ausgerichtet) eine Querschnittsform, die einem gleichseitigen Dreieck entspricht. Die Träger 28 bestehen aus drei aus dickem Blech durch Kanten her gestellten Trägerplatten 44, 46, 48.

Die beiden Trägerplatten 44 und 46 sind zur vertikalen Mittelebene des Trägers symmetrisch und haben einen unter einem Winkel von 30° aus der Plattenebene herausgekan teten Randabschnitt 50 bzw. 52. Diese liegen gegenein ander an und sind durch Gewindebolzen 54 und Muttern 56 zusammengehalten, welche sich durch Durchgangsboh rungen 58 der Randabschnitte 50 und 52 hindurcherstrek ken und zugleich zum Befestigen von seitlichen Laschen 60 dienen, die an die Enden der horizontalen Streben 32 angeformt sind und senkrecht auf der Strebenachse stehen.

Die untere Trägerplatte 48 hat zwei umgekantete Randab schnitte 62, 64, welche unter einem Winkel von 60° aus der Plattenebene herausgebogen sind. Aus diese Weise verlaufen die Randabschnitte 62, 64 parallel zu unteren nicht umgekanteten Randabschnitten 66, 68 der Trägerplatten 44 und 46 und sind mit diesen durch Gewindebolzen 70, 72 und Muttern 74, 76 verbunden. Letztere dienen zugleich zum Festschrauben von Paaren von Laschen 78, 80, die an den Enden benachbarter Diagonalstreben 36 befestigt sind.

Im einzelnen haben die Laschen 78, 80 jeweils einen ins Innere der als Vierkant-Hohlprofile ausgebildeten Streben 36 eingreifenden abgestuften Endabschnitt 82, der zum Teil durch Schlitze 84 im Strebenende über steht. Die Endabschnitte 82 sind mit dem Profil der Streben 36 verschweißt. Der Abstand der Laschen 78, 80 entspricht der doppelten Wandstärke der Trägerplat ten 44, 46 und 48, so daß zwei Laschen jeweils spiel frei einen doppelte Wandstärke aufweisenden Falz über greifen, der durch zwei übereinanderliegende Randab schnitte von Trägerplatten gebildet ist. Diese Falze sind in Fig. 11 insgesamt mit 86, 88 und 90 bezeichnet.

Die Streben 36 liegen in den durch die Falze 86 und 88 vorgegebenen Ebenen, sind jedoch unter einem Winkel gegen die Falzlängsrichtung angestellt, der so gewählt ist, daß die Streben 36, die Träger 28 und 30 sowie die horizontalen Streben 32, 36 regelmäßige Tetraeder bilden. Die Anstellung der Streben 36 ist gut aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich, die auch zeigen, daß die Stirnflächen 92 der Laschen 78, 80 entsprechend schräg zur Längsrichtung der betrachteten Strebe verlaufen.

In Fig. 8 ist durch Stricheln der oberen horizontalen Streben 32 angedeutet, daß man diese Streben für manche Anwendungen, in welchen kein maximales Tragvermögen des Tragfachwerkes 16 benötigt wird, auch weglassen kann. Für andere solche Anwendungen kann man statt dessen auch die unteren horizontalen Streben 34 weglassen, wie in Fig. 9 durch Stricheln derselben angedeutet.

In Fig. 12 ist ein insgesamt mit 94 bezeichneter Träger wiedergegeben, der im wesentlichen quadratischen Quer schnitt aufweist. Der Träger 94 besteht aus vier aus dickem Blech durch Kanten hergestellten Trägerplatten 96, 98, 100, 102, die jeweils zwei unter 45° abgekantete Randabschnitte 104, 106 aufweisen. Die paarweise zusammen liegenden Randabschnitte benachbarter Trägerplatten bilden vier unter 45° angestellte Falze 108, 110, 112 und 114 doppelter Wandstärke. Das Verbinden der Trägerplatten untereinander und mit diagonal verlaufenden Streben kann ähnlich erfolgen wie bei dem unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Die in Fig. 12 wiedergegebenen Träger eigenen sich für eine mittlere Schicht eines Tragfachwerkes mit mehr als zwei Ebenen. Falls in einer solchen mittleren Schicht zusätzlich horizontale Streben verwendet werden sollen, können diese auf den vertikalen Seitenflächen der Träger 94 befestigt werden.

Fig. 13 zeigt einen insgesamt mit 116 bezeichneten Träger mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt, der für eine obere oder untere Schicht eines Tragfachwerkes geeignet ist, in welcher horizontale Streben vorgesehen werden müssen. Der Träger 116 ist ähnlich zum Träger 94 und funktionell entsprechende Teile sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen. Die untere Hälfte des Trägers 116 entspricht der unteren Hälfte des Trägers 94, in der oberen Trägerhälfte verlaufen die Randabschnitte 106 der vertikalen Trägerplatten 98, 102 geradlinig, während die seitlichen Randabschnitte der oberen Träger platte 100 um 90° aus der Plattenebene umgekantet sind. Damit sind die Falze 108 und 110 schräggestellt, so daß sie sich zur Anbringung diagonaler Streben besonders gut eignen, während die Falze 112 und 114 vertikal verlaufen, was für das Befestigen horizontaler Streben besonders günstig ist.

Fig. 14 zeigt einen nochmals abgewandelten insgesamt mit 118 bezeichneten Träger, der durch Biegen eines einzigen Blechteiles erhalten ist und in seiner Grund geometrie dem Träger 28 und 30 nach den Fig. 2 bis 11 entspricht. Ein derartiger Träger ist für Tragfach werke mit kleinerer maximaler Tragkraft ausreichend.

Den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen für Träger ist gemeinsam, daß die zwischen den Falzen verlaufenden Wände geradlinig sind, so daß zwischen den Falzen keine Materialdurchhänge bestehen, die bei Zug- oder Druckbe lastungen leichter verformt werden. Die in den Kraft übertragungsrichtungen liegenden ebenen Wände der be schriebenen Träger sind dagegen gut auf Zug und Druck belastbar.

In der Praxis werden die Trägerplatten bei auf hohe Belastbarkeit ausgelegten Tragfachwerken wie dem Trag fachwerk für das Dach einer Wartungshalle, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, aus einem Blech mit einer Wand stärke von 4 bis 6 mm hergestellt. Die nur einfachen Biegearbeiten, die zum Erzeugen der die Falze bildenden Randabschnitte notwendig sind, lassen sich auch an der artigen dicken Blechplatten präzise und einfach durch führen.

Claims

1. Träger zur Verwendung in Tragfachwerken, dadurch gekennzeichnet, daß er ein aus Blech gefertigtes Kastenprofil ist, welches mit mindestens zwei überstehen den in Längsrichtung verlaufenden Falzen (86, 88, 90; 108, 110, 112, 114) versehen ist.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Falze (86, 88, 90; 108, 110, 112, 114) jeweils durch ebene Blechabschnitte verbunden sind, so daß der Trägerquerschnitt im wesentlichen einem Poly gon entspricht.

3. Träger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kastenprofiles ein gleich schenkliges Dreieck mit einem spitzen Winkel von zwi schen 40 und 88° ist.

4. Träger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kastenprofiles ein gleich seitiges Dreieck ist.

5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Falze (86, 88, 90; 108, 110, 112, 114) durch Randabschnitte (50, 52, 62, 64; 104, 106) von einzelnen in Trägerlängsrichtung verlau fenden Trägerplatten (44, 46, 48; 96, 98, 100, 102) gebildet sind, wobei jeweils mindestens einer der über einanderliegenden Randabschnitte (50, 52, 62, 64; 104, 106) gegenüber der Plattenebene verkippt ist.

6. Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten (44, 46, 48; 96, 98, 100, 102) miteinander verschweißt sind.

7. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Falze (86, 88, 90; 108, 110, 112, 114) mit Durchgangsbohrungen (58) versehen sind.

8. Träger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Falze (86, 88, 90; 108, 110, 112, 114) satzweise mit Durchgangsbohrungen (58) ver sehen sind, die jeweils in einer gemeinsamen senkrecht auf der Trägerlängsachse stehenden Ebenen liegen.

9. Träger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich net, daß die Falze (86, 88, 90; 108, 110, 112, 114) in regelmäßigen Abständen mit Durchgangsbohrungen (58) versehen sind.

10. Tragfachwerk mit einer Mehrzahl von Trägern (28, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Träger durch Streben (32, 34) verbunden sind, die an mindestens einem ihrer Enden mindestens eine im wesentlichen in Strebenlängsrichtung verlaufende oder unter einem Winkel von weniger als 90° gegen die Strebenlängsrichtung gekippte Lasche (60) aufweisen, die an einem der Falze (86, 88, 90) eines Trägers (28, 30) befestigt sind.

11. Tragfachwerk nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Streben (36) an ihren Enden min destens zwei parallele Laschen (60) aufweisen, welche den Falz (86, 88, 90) des Trägers (28, 30) formschlüssig zwischen sich aufnehmen.

12. Tragfachwerk mit einer Mehrzahl von Trägern (28, 30) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Träger (28, 30) über Streben (32, 34) verbunden sind, welche an mindestens einem ihrer Enden mindestens ein im wesentlichen senk recht zur Strebenlängsachse verlaufende Lasche (60) auf weisen.

13. Tragfachwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die Streben (32, 34) an mindestens einem ihrer Enden zwei einander bezüglich der Strebenachse gegenüberliegende Laschen (60) aufweisen.