DE19602075A1 - Stahl-Fertiggarage, die statisch und stabilitätsmäßig beanspruchte Bauelemente aus Stahlblech aufweist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahl-Fertiggarage, die statisch und stabilitätsmäßig beanspruchte Bauelemente aus Stahlblech mit Korrosionsschutz-Beschichtung aufweist, welche stahlblechrandseitig mit gedoppelten Fügungs­ bereichen aneinanderliegen und durch singuläre Punktver­ bindungen vereinigt sind. - Stahl-Fertiggaragen dieses Aufbaus werden insbesondere als Pkw-Garagen in Form von Einzelgaragen oder Reihengaragen eingesetzt. Dazu und be­ züglich weiterer baulicher Details wird auf die Firmen­ druckschriften der SIEBAU Siegener Stahlbauten GmbH verwiesen. Die Stahlbleche sind im allgemeinen und auch im Rahmen der Erfindung, je nach dem Verwendungszweck als Dachelemente oder Wandelemente, als Trapezbleche ausgeformt oder mit Abkantungen versehen, die auch die gedoppelten Fügungsbereiche bilden. Solche Stahl-Fertiggaragen sind im Sinne der Statik selbst­ tragende Bauwerke, die Stahlbleche haben also nicht nur eine ausfachende Funktion in einem Rahmentragwerk.

Stahl-Fertiggaragen haben beachtliche statische und stabilitätsmäßige Beanspruchungen, insbesondere aus Windlast oder Schneelast, aufzunehmen. Die Windlast produziert auch erhebliche dynamische Beanspruchungen und Schwingungsbeanspruchungen. Hinzu kommt, daß ein Besteigen des Daches, auch durch mehrere Personen, ebensowenig ausgeschlossen werden kann wie das Ablegen schwerer Lasten auf dem Dach. Um die beschriebenen Beanspruchungen aufzunehmen, sind die Punktverbindungen an den gedoppelten Fügungsbereichen besonders gestaltet, nämlich als qualitativ hochwertige, stoffschlüssig einwandfreie Schweißverbindungen ausgeführt. Darauf sind auch die Prüfvorschriften der zuständigen Behörden abgestellt. Die Herstellung der punktförmigen Schweißverbindungen und deren Prüfung sind aufwendig. Die Schweißverbindungen selbst sind nicht frei von Korrosionsgefährdung. Die Gestaltfestigkeit und die Stabilität der Stahl-Fertig­ garagen ist verbesserungsfähig.

In verschiedenen Bereichen der Technik werden Stahlbleche in randseitigen, gedoppelten Fügungsbereichen, z. B. Überlappungsbereichen, durch Nietverbindungen vereinigt, die ebenfalls singuläre Punktverbindungen darstellen. Insbesondere ist es bekannt, dabei mit Stanznieten zu arbeiten. Beim Stanznieten werden die zu verbindenden Teile ohne Vorlochen von zwei Seiten mit Nietelementen verbunden. Das Vorlochen der Fügeteile wird durch einen entsprechenden Niet-Schneidvorgang ersetzt. Man verwendet dabei Voll-Stanznieten oder Halbhohl-Stanznieten. Beim Stanznieten mit Voll-Stanznieten wird die Fügestelle der zu verbindenden Bauteile auf eine Matrize gelegt. Ein oberer Teil des Werkzeuges fährt nach unten auf die zu verbindenden Bleche, gleichzeitig wird der Voll-Stanzniet automatisch zugeführt und positioniert. Die Stahlbleche werden durch einen Niederhalter vorgespannt. Ein Nietstempel drückt den Voll-Stanzniet stanzend durch die Fügeteile. Beim Stanznieten mit Hohlnieten wird die Fügestelle der zu verbindenden Bauteile auf eine Matrize gelegt. Mit einer Setzeinheit und deren Vorschub erfolgt eine Fixierung der Fügeteile. Im ununterbrochenen Fügevorgang durchtrennt der Halbhohl-Stanzniet die obere Blechlage und verformt bei gleichzeitiger eigener Verspreizung die untere Blechlage plastisch zu einem sogenannten Schließkopf, dessen Form wesentlich durch die Form der Matrizengravur bestimmt werden kann. Die herrschende Baulehre geht dahin, daß Stanznieten wenig geeignet sind, bei Stahl-Fertiggaragen die bisher üblichen und bewährten, wenn auch aufwendigen geschweißten Punktverbindungen zu ersetzen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei Stahl-Fertiggaragen die singulären Punktverbindungen herstellungstechnisch zu vereinfachen, in bezug auf die Verbundwirkung zu verbessern sowie dadurch das Bauwerk insgesamt zu ertüchtigen, nämlich die Gestaltfestigkeit und Stabilität des Bauwerkes, bei gleichem Material­ einsatz, zu verbessern.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung eine Stahl-Fertiggarage, die statisch und stabilitätsmäßig beanspruchte Bauelemente aus Stahlblech mit Korrosionsschutz-Beschichtung aufweist, welche stahl­ blechrandseitig mit gedoppelten Fügungsbereichen aneinanderliegen und durch singuläre Punktverbindungen vereinigt sind, und die gekennzeichnet sind durch die Ver­ wendung von schließkopfbildenden Halbhohl-Stanznieten, die einen Setzkopf und einen hohlzylindrischen Nietschaft mit Schneidkante aufweisen, als Punktverbindungselemente für die Stahlbleche mit der Maßgabe, daß bei vorgegebener Dicke der Stahlbleche die geometrischen Dimensionen der Halbhohl-Stanznieten sowie deren Anzahl einerseits, die Breite der Fügungsbereiche andererseits zur Aufnahme der statischen und stabilitätsmäßigen Beanspruchungen einge­ richtet sind, und mit der weiteren Maßgabe, daß die Stahlbleche im Bereich der Punktverbindungen und in den Bereichen zwischen den benachbarten Punktverbindungen der Fügungsbereiche mit Reibungsschluß aufeinanderliegen.

Wie bereits erwähnt, sind bei Stahlblechen mit gedoppelten Fügungsbereichen, Punktverbindungen in den Fügungs­ bereichen, die mit Hilfe von Halbhohl-Stanznieten hergestellt werden, an sich bekannt (vgl. "Bänder Bleche Rohre", 9-195, S. 48). Diese Punktverbindungen sind aber, wenn sie geschweißte Punktverbindungen ersetzen sollen, nicht ohne weiteres geeignet, sicherzustellen, daß die Stahl-Fertiggaragen die erforderliche Gestaltfestigkeit und Stabilität aufweisen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß dieses möglich ist, wenn die angegebenen Maßgaben verwirklicht werden, nämlich sichergestellt wird, daß bei vorgegebener Dicke der Stahlbleche die geometrischen Dimensionen der Halbhohl-Stanznieten sowie deren Anzahl einerseits, die Breite der Fügungsbereiche andererseits zur Aufnahme der statischen und stabilitätsmäßigen Beanspruchungen eingerichtet sind, und wenn fernerhin sichergestellt ist, daß die Stahlbleche im Bereich der Punktverbindungen und in den Bereichen zwischen benachbarten Punktverbindungen der Fügungsbereiche möglichst weitgehend mit Reibungs­ schluß aufeinanderliegen.

Das Aufeinanderliegen erfolgt vorzugsweise so, daß in diesen Bereichen keine Spalte mehr frei bleiben und der Reibungsschluß sehr vollständig ist. Der beschriebene Reibungsschluß bewirkt, daß die Fügungsbereiche, über die Wirkung der bloßen Nietverbindungen hinausgehend, einen erheblich Beitrag zur Gestaltfestigkeit und zur Stabilität der Stahl-Fertiggarage beitragen. - Bei Garagentoren, die aus Stahlblech gefertigt sind, jedoch nur eine Torfunktion erfüllen und zur Statik und Stabilität der Stahl-Fertiggaragen nicht beitragen, ist es bekannt, Stahlblechbauteile durch Stanznieten zu verbinden. Diese bekannten Maßnahmen haben jedoch zur Lösung des eingangs beschriebenen Problems nichts beigetragen. Es wurden vielmehr für die statisch und stabilitätsmäßig beanspruchten Bauelemente Punktschweißungen eingesetzt.

Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung der erfindungsgemäßen Stahl-Fertiggarage. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung liegen die Setzköpfe der Halbhohl-Stanznieten mit ihrem Rand schließend, das heißt abdichtend, an der Korrosionsschutz-Beschichtung des setzkopfseitigen Stahl­ blechs auf und sind die hohlzylindrischen Nietschäfte trompetenförmig mit einem Spreizwinkel von etwa 45° oder mehr gegen die Nietachse gespreizt, und zwar so, daß die Schneidkanten einen geschlossenen Schließkopf ausformen, der nicht von den Schneidkanten durchstanzt ist. Insbesondere diese Ausführungsform erweist sich als voll­ kommen korrosionsfest, insbesondere auch bei aluminiumlegierten Stahlblechen. Die Stahlbleche besitzen zweckmäßigerweise eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 0,75 mm und sind vorzugsweise aus St 37 kaltgeformt. Die Halbhohl-Stanznieten bestehen zweckmäßigerweise aus einer nichtrostenden Stahllegierung ausreichender Härte und Festigkeit. Überraschenderweise genügt eine erfindungs­ gemäße Stahl-Fertiggarage bei den angegebenen Blechdicken allen auch extremen Anforderungen in bezug auf Statik, Stabilität, Festigkeit und Gestaltfestigkeit auch dann, wenn die Halbhohl-Stanznieten einen Durchmesser von nur 3 bis 5 mm, vorzugsweise von etwa 4 mm, und eine Schaftlänge von lediglich 4 bis 6 mm, vorzugsweise etwa 5 mm aufweisen. Bei einer erfindungsgemäßen Stahl-Fertiggarage können auch zwischen den Stahlblechen und zugeordneten, aus Stahlblech geformten Profilen, Unterzügen und dergleichen gedoppelte Fügungsbereiche eingerichtet werden. Deren Verbindung kann ebenfalls durch Halbhohl-Stanznieten, wie beschrieben, hergestellt werden.

Im Bereich der Halbhohl-Stanznieten findet in den Stahlblechen eine Kaltverformung statt, die eine vorteilhafte Verfestigung bewirkt, die ihrerseits zur Gestaltfestigkeit und Stabilität der Stahl-Fertiggarage beiträgt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Stahl-Fertiggarage,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab Schnitte in Richtung A-A durch den Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 3 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab Schnitte in Richtung B-B durch den Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 4 den vergrößerten Ausschnitt C aus dem Gegenstand der Fig. 2 und

Fig. 5 mit den Teilfiguren a, b und c verschiedene Arbeitsschritte bei der Herstellung einer punkt­ förmigen Vereinigung von Blechen einer erfindungs­ gemäßen Stahl-Fertiggarage mit Halbhohl-Stanz­ nieten.

Die in den Figuren dargestellte Stahl-Fertiggarage 1 besitzt statische und stabilitätsmäßig beanspruchte Bauelemente aus Stahlblech 2 mit Korrosionsschutz-Be­ schichtung. Die Korrosionsschutz-Beschichtung wurde nicht gezeichnet. Aus der Fig. 2 entnimmt man, daß die Stahlbleche 2 mit gedoppelten Fügungsbereichen 3 aneinanderliegen. In der oberen Darstellung der Fig. 2 sind die Stahlbleche 2 glatte Bleche, in der unteren Darstellung Trapezbleche. Das gilt entsprechend für die Darstellungen links und rechts in Fig. 2. Sie sind in diesen Fügungsbereichen 3 durch singuläre Punktver­ bindungen vereinigt. Die Fig. 4 und 5 zeigen, daß für die Punktverbindungen Halbhohl-Stanznieten 4 verwendet sind, die einen Setzkopf 5 und einen hohlzylindrischen Nietschaft 6 mit Schneidkante 7 aufweisen. Vor der Herstellung der Punktverbindung ist der Nietschaft 6 ein zylindrischer Schaft. Bei der Herstellung der Punktverbindung erfährt der Nietschaft 6 eine Auf­ spreizung, außerdem wird der in Fig. 4 erkennbare sogenannte Schließkopf 8 ausgeformt. Die geometrischen Dimensionen der Halbhohl-Stanznieten 4 sowie deren Anzahl und Abstände einerseits, die Breite der Fügungsbereiche 3 andererseits sind zur Aufnahme der statischen und stabilitätsmäßigen Beanspruchungen eingerichtet. Im übrigen ist die Anordnung so getroffen, daß die Stahlbleche 2 im Bereich der Punktverbindung und in den Bereichen zwischen benachbarten Punktverbindungen der Fügungsbereiche mit Reibungsschluß aufeinanderliegen, wie die Pfeile 9 andeuten. Dazu wird insbesondere auf die Fig. 5c verwiesen.

In der Fig. 4 erkennt man, daß die Setzköpfe 5 der Halbhohl-Stanznieten 4 schließend auf der Korrosions­ schutz-Beschichtung des setzkopfseitigen Stahlbleches 2 aufliegen. Die hohlzylindrischen Nietschäfte 6 sind trompetenförmig mit einem Spreizwinkel von etwa 45° oder mehr gegen die Nietachse 10 aufgespreizt, und zwar so, daß die Schneidkanten 7 einen geschlossenen Schließkopf 8 ausformen. Die Stahlbleche 2 sind so dimensioniert, wie es der Patentanspruch 3 angibt. Diese Dimensionen sind für Stahl-Fertiggaragen 1 unterschiedlicher Größe geeignet, soweit es sich um Stahl-Fertiggaragen 1 für übliche Kraftfahrzeuge handelt. Die Halbhohl-Stanznieten 4 bestehen nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung aus einem nichtrostenden Stahl. Zur Verdeutlichung des Merkmals, daß die Stahlbleche 2 im Bereich der Punktverbindungen und in den Bereichen zwischen benachbarten Punktverbindungen des Fügungsbereichs 3 mit Reibungsschluß aufeinanderliegen, wird auf die Fig. 5 verwiesen. Man erkennt dort, wie die Verbindung mit Hilfe eines Halbhohl-Stanznietes 4 durchgeführt wird. Die Fig. 5 zeigt von links nach rechts die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte. Der letzte Arbeitsschritt wird so geführt, daß der beschriebene Reibungsschluß, den der Pfeil 9 andeutet, möglichst über den gesamten Bereich zwischen zwei solchen Nietverbindungen entsteht.

Zu einer Stahl-Fertiggarage 1 des beschriebenen Aufbaus gehören auch aus Stahlblech geformte Profile, Unterzüge und dergleichen, die nicht gezeichnet wurden. Insoweit lehrt die Erfindung, daß zwischen den Stahlblechen 2 und zugeordneten, aus Stahlblech geformten Profilen, Unterzügen und dergleichen ebenfalls gedoppelte Fügungs­ bereiche eingerichtet sind, wobei deren Verbindung ebenfalls durch Halbhohl-Stanznieten hergestellt wird.

Claims (5)

1. Stahl-Fertiggarage, die statisch und stabilitätsmäßig beanspruchte Bauelemente aus Stahlblech mit Korrosions­ schutz-Beschichtung aufweist, welche Stahlbleche rand­ seitig mit gedoppelten Fügungsbereichen aneinanderliegen und durch singuläre Punktverbindungen vereinigt sind, gekennzeichnet durch die
Verwendung von schließkopfbildenden Halb­ hohl-Stanznieten, die einen Setzkopf und einen hohlzylindrischen Nietschaft mit Schneidkante aufweisen, als Punktverbindungselemente für die Stahlbleche,
mit der Maßgabe, daß bei vorgegebener Dicke der Stahl­ bleche die geometrischen Dimensionen der Halbhohl-Stanz­ nieten sowie deren Anzahl einerseits, die Breite der Fügungsbereiche andererseits zur Aufnahme der statischen und stabilitätsmäßigen Beanspruchungen eingerichtet sind, und mit der weiteren Maßgabe, daß die Stahlbleche im Bereich der Punktverbindungen und in den Bereichen zwischen benachbarten Punktverbindungen der Fügungs­ bereiche mit Reibungsschluß aufeinanderliegen.

2. Stahl-Fertiggarage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Setzköpfe der Halbhohl-Stanznieten schließend an der Korrosionsschutz-Beschichtung des setzkopfseitigen Stahlblechs anliegen und die hohlzylindrischen Nietschäfte trompetenförmig mit einem Spreizwinkel von etwa 45° oder größer gegen die Nietachse so aufgespreizt sind, daß die Schneidkanten einen geschlossenen Schließkopf ausformen.

3. Stahl-Fertiggarage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbleche aus einem Werkstoff St 37, kaltgeformt, bestehen und eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 0,75 mm aufweisen.

4. Stahl-Fertiggarage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbhohl-Stanznieten aus einer nichtrostenden Stahllegierung bestehen.

5. Stahl-Fertiggarage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stahlblechen und zugeordneten, aus Stahlblech geformten Profilen, Unterzügen oder dergleichen gedoppelte Fügungsbereiche eingerichtet und deren Verbindungen ebenfalls durch Halbhohl-Stanznieten hergestellt sind.