DE202008009826U1

DE202008009826U1 - Einschaliges Flächentragwerk und Knoten für ein einschaliges Flächentragwerk

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Publication number: DE202008009826U1
Application number: DE200820009826
Authority: DE
Original assignee: Guenther Troester E K; Guenther Troster Ek
Current assignee: Guenther Troester E K; Guenther Troster Ek
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2018-07-22

Abstract

Einschaliges Flächentragwerk (10) für Flächenelemente zur Ausbildung einer Dach- oder Fassadenfläche eines Gebäudes,
umfassend Stäbe (12) und mindestens einen Knoten (11), insbesondere einen Sternknoten,
wobei der Knoten (11) einen Zentralkörper (13) umfasst, an dem mindestens drei Arme (14) ausgebildet sind,
wobei die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) zur Anbringung der Stäbe über deren jeweilige Stirnseite (16) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Knoten (11) aus einem Stück hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein einschaliges Flächentragwerk für Flächenelemente zur Ausbildung einer Dach- oder Fassadenfläche eines Gebäudes. Das Flächentragwerk umfasst Stäbe und mindestens einen Knoten. Der Knoten umfasst einen Zentralkörper, an dem mindestens drei Arme ausgebildet sind. Die freien Stirnseiten der Arme sind zur Anbringung, insbesondere Befestigung, der Stäbe über deren jeweilige Stirnseite ausgebildet. Derartige Knoten werden auch als Sternknoten bezeichnet. Das Flächentragwerk kann auch als Flächentragkonstruktion bezeichnet werden, die Stirnseite der Stäbe als Längsende. Bei den Flächenelementen kann es sich beispielsweise um Eindeckelemente oder Dachelemente für Dachkonstruktionen oder um Fassadenelemente oder Wandelemente für Wandkonstruktionen handeln. In Betracht kommen hierfür Glasscheiben ebenso wie Metallelemente oder Flächenelemente aus anderen Materialien, beispielsweise aus Kunststoff.
Ferner betrifft die Erfindung einen Knoten, insbesondere einen Sternknoten, für ein derartiges einschaliges Flächentragwerk. Der Knoten umfasst einen Zentralkörper, an dem mindestens drei Arme ausgebildet sind. Die freien Stirnseiten der Arme sind zur Anbringung, insbesondere Befestigung, der Stäbe über deren jeweilige Stirnseite ausgebildet.
Einschalige Flächentragwerke kommen beispielsweise im Bauwesen in vielfältigen Ausführungen zum Einsatz. Häufig werden auf diese Weise weitge spannte, leichte Tragwerke für Dächer oder Fassaden erstellt, beispielsweise von Hallen.
Einschalige Flächentragwerke weisen im Vergleich zu Raumfachwerken eine verhältnismäßig geringe Ausdehnung senkrecht zur Tragwerkebene auf. Die gewünschte Form wird beim Flächentragwerk gitterartig nur in der Ebene des Tragwerks ausgebildet (im Unterschied zur dreidimensionalen Gitterstruktur eines Raumfachwerks), d. h. in zwei Dimensionen, wobei die Tragwerkebene selbst auch gewölbt sein kann, zueinander geneigte Abschnitte aufweisen kann, oder in sonstiger Weise im dreidimensionalen Raum geformt sein kann. Der Aufbau des Gitters erfolgt durch Stäbe, die über Knoten miteinander verbunden sind.
In der Regel werden die Flächenelemente an ihren Rändern auf den Stäben und Knoten über Dichtungen aufgelegt und befestigt.
Anders als bei Raumfachwerken werden die Stäbe und Knoten in einem Flächentragwerk mit starken Biegemomenten belastet. Aufgrund der höheren Biegebelastung kann die Verbindung zwischen Stäben und Knoten bei einem einschaligen Flächentragwerk in der Regel nicht annähernd punktförmig wie bei Raumfachwerken ausfallen, sondern muss flächig ausgeführt werden. Hierbei sollte zumindest ein wesentlicher Teil der Anlagefläche zwischen Stab und Knoten senkrecht zur Ebene des Flächentragwerks angeordnet sein, um die auftretenden Biegemomente zwischen Stab und Knoten übertragen zu können. Auch die Ausführung der Stäbe und Knoten selbst muss an die notwendige Aufnahme und Übertragung der Biegemomente angepasst sein.
Aus DE 20 2006 000 418 U1 und DE 20 2006 018 652 U1 sind einschalige Flächentragwerke bekannt, bei denen die Knoten aus Formteilen aufgebaut sind, die aus Flachmaterialien und Profilstäben ausgeschnitten werden. Hierzu werden die Formteile zusammengelegt und anschließend verschweißt. Dabei entsteht ein Knoten, der bereits alle räumlichen Winkel seiner einzel nen Arme beinhaltet und somit die Geometrie der späteren Gesamtkonstruktion erzeugt. Der Zusammenbau der Knoten aus zahlreichen Einzelteilen ist aufwändig und kostenintensiv, ferner sind die vielen Verbindungsstellen zwischen den Einzelteilen, beispielsweise die Schweißnähte, potentielle Fehlerstellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues einschaliges Flächentragwerk der vorgenannten Art bereitzustellen, bei dem die vorbeschriebenen Nachteile beim Stand der Technik vermieden werden. Insbesondere sollen die für das Flächentragwerk benötigten Knoten mit wenig Personalaufwand kostengünstig herstellbar sein, die Knoten sollen im Vergleich zum Stand der Technik weniger Schweißnähte aufweisen. Es soll auch ein entsprechender Knoten angegeben werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des einschaligen Flächentragwerks gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Knotens durch die Merkmale des Anspruchs 15. Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Hinsichtlich eines eingangs genannten einschaligen Flächentragwerks sieht die Erfindung vor, dass der mindestens eine Knoten (Sternknoten) des Flächentragwerks aus einem Stück, d. h. aus dem Vollen, hergestellt ist. Der Knoten ist somit nicht aus zahlreichen Einzelteilen zusammengeschweißt, sondern aus einem Werkstück hergestellt. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung ohne Verschweißen von Einzelteilen.
Es kommt beispielsweise in Betracht, das der Knoten mittels spanender Bearbeitung aus dem Vollen hergestellt ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Knoten aus dem Vollen gefräst ist, beispielsweise auf einer automatisch arbeitenden Fräsmaschine. Das Fräsen aus dem Vollen hat gegenüber einen Brennschneiden aus dem Vollen die Vorteile, dass die Oberfläche nicht auf härtet, dass sämtliche Winkel möglich sind und dass alles auf einer Maschine ausgeführt werden kann, einschließlich der Herstellung einer Gravur auf dem Knoten zur Kennzeichnung des Bauteils.
Der Knoten kann beispielsweise aus Stahl, Edelstahl, Aluminium oder auch aus anderen Metallen bestehen. Das Werkstück, aus dem der Knoten aus einem Stück hergestellt wird, kann auch ein speziell im Hinblick auf die spätere Knotenform geformtes Stahlguss- oder Schmiedeteil sein.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, das die Arme des Knotens derart zueinander geneigt und/oder gedreht sind, dass der Knoten die Ausrichtung der am Knoten angebrachten Stäbe und damit die Geometrie des Flächentragwerks im Bereich des Knotens definiert. Mit anderen Worten: Die Arme des Sternknotens, deren Anzahl beliebig sein kann und sich auch bei verschiedenen Sternknoten eines Flächentragwerks unterscheiden kann, sind um ein Zentrum angeordnet und können sämtliche horizontale, vertikale und/oder Drehwinkel zueinander aufweisen.
Gemäß einer Weiterbildung korrespondieren die freien Stirnseiten der Arme mit den jeweils zugeordneten Stirnseiten der Stäbe hinsichtlich ihrer Formgebung, zur passgenauen Anbringung der Stäbe an den Knoten.
Die freien Stirnseiten der Arme können Anlageflächen aufweisen, die zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet sind und senkrecht zur Ausrichtung des jeweiligen Arms an seiner freien Stirnseite orientiert sind.
Die freien Stirnseiten der Arme können eine oder mehrere Ausfräsungen in der Stirnseitenmitte und/oder am oder um den Stirnseitenrand aufweisen, die mit einer oder mehreren entsprechenden Erhöhungen der zugeordneten Stirnseite des jeweiligen Stabes korrespondieren.
Die freien Stirnseiten der Arme können gekrümmt oder gewölbt, insbesondere konkav oder konvex oder ballig, ausgebildet sein. Die jeweils zugeord neten Stirnseiten der Stäbe ist dann hiermit formschlüssig korrespondierend ebenfalls gekrümmt oder gewölbt, insbesondere konkav oder konvex oder ballig, ausgebildet. Dadurch können kleine Winkelfehler zwischen den Teilen des Flächentragwerks ausgeglichen werden. Die Krümmungsradien der Stirnseiten sollten hierbei jeweils konstant sein und bei korrespondierenden Stirnseiten einander entsprechen.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Flächentragwerks ist vorgesehen, dass die Arme des Knotens mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet sind. Dabei sollen die Arme eine Oberseite, einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und zwischen Oberseite und Unterseite zwei den anderen Armen zu- oder abgewandte Seiten aufweisen, wobei Oberseite und/oder Unterseite des jeweiligen Armes zur Anordnung eines Flächenelements ausgebildet sind.
Hierbei können die Oberseiten der Arme flächig ausgebildet sein. In diesem Fall soll die jeweilige Oberseite zumindest im Bereich zur freien Armseite hin entsprechend der Neigung des daran angebrachten oder anzubringenden Flächenelements und damit entsprechend der Neigung oder Krümmung der aus den Flächenelementen gebildeten oder zu bildenden Dach- oder Fassadenfläche im Bereich des jeweiligen Knotens ausgerichtet sein.
Alternativ oder additiv kann auch die Unterseiten der Arme flächig ausgebildet sein. In diesem Fall soll die jeweilige Unterseite zumindest im Bereich zur freien Armseite hin entsprechend der Neigung des daran angebrachten oder anzubringenden Flächenelements und damit entsprechend der Neigung oder Krümmung der aus den Flächenelementen gebildeten oder zu bildenden Dach- oder Fassadenfläche im Bereich des jeweiligen Knotens ausgerichtet sein. Das besondere an dieser Weiterbildung ist, dass die Unterseite der Arme entsprechend der vorgesehenen Neigung bzw. Krümmung der anzubringenden Flächenelemente ausgebildet ist, d. h. die von der Flächentragkonstruktion zu tragende Dach- bzw. Fassadenfläche kann auch an der Unterseite der Tragkonstruktion angebracht sein. Hierbei ist sowohl eine alleinige Anbringung an der Unterseite als auch eine Ausbildung von zwei Flächen, an der Oberseite und an der Unterseite der Tragkonstruktion, möglich. Selbstverständlich kann auch weiterhin die Variante vorgesehen sein, die Fläche nur an der Oberseite der Tragkonstruktion auszubilden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Knoten und/oder die Stäbe des Flächentragwerks Ausnehmungen und/oder Löcher zur Gewichtseinsparung aufweisen. Alternativ oder additiv können am Knoten und/oder an den Stäben Ausnehmungen und/oder Löcher und/oder Nuten und/oder Stege und/oder Rippen zur Anbringung und/oder Fixierung von Zusatzteilen, beispielsweise Dichtungen und/oder Auflageteilen und/oder Auflagebändern für die anzubringenden Flächenelemente, oder zur Befestigung von Spannseilen vorgesehen sein.
Die Stäbe des Flächentragwerks sind vorzugsweise gerade ausgebildet, insbesondere als gerade Verbindungsstäbe zwischen zwei Knoten. Bei den Stäben kann es sich beispielsweise um Hohlprofile oder sonstige Profile oder um Schweißkonstruktionen aus Einzelteilen handeln. Bei hohen Profilen kann im Flächentragwerk vorgesehen sein, dass zwei Knoten (oder auch mehrere Knoten) übereinander angeordnet sind, d. h. jeder Stab ist dann an zumindest einer Stirnseite an mindestens zwei Armen, nämlich je einem Arm der übereinander angeordneten Knoten, angebracht. Die übereinander angeordneten Knoten können hierbei miteinander verbunden sein, beispielsweise verschweißt oder über Befestigungsmittel aneinander befestigt.
Die Stäbe können beispielsweise aus Aluminium oder Stahl, insbesondere Edelstahl oder feuerverzinktem Stahl oder rostfreiem Stahl, bestehen bzw. diese Materialien umfassen. Sie können ferner auch aus Faserverbundwerkstoff, beispielsweise aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (auch: CFK) und/oder aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (auch: GFK), bestehen bzw. diese umfassen.
Der Knoten und die Stäbe des Flächentragwerks können miteinander verschweißt sein. Es kann aber alternativ oder additiv auch vorgesehen sein, dass sie über Befestigungseinrichtungen miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die freien Stirnseiten der Arme und die diesen jeweils zugeordneten Stirnseiten der Stäbe miteinander korrespondierende Befestigungseinrichtungen zur Anbringung der Stäbe am Knoten aufweisen. In Betracht kommen hierfür beispielsweise Gewindebohrungen und/oder Durchgangsbohrungen und/oder Langlöcher. Entsprechende Bolzen oder Schrauben können dann durch die Durchgangsbohrungen bzw. Langlöcher gesteckt und in die Gewindebohrungen eingedreht werden.
Die Erfindung betrifft auch einen Knoten an sich. Dieser Knoten ist ausgebildet und bestimmt für ein einschaliges Flächentragwerk aus Knoten und Stäben für Flächenelemente zur Ausbildung einer Dach- oder Fassadenfläche eines Gebäudes, insbesondere für ein erfindungsgemäßes Flächentragwerk entsprechend den vorstehenden Ausführungen. Der Knoten umfasst einen Zentralkörper, an dem mindestens drei Arme ausgebildet sind. Derartige Knoten werden auch als Sternknoten bezeichnet. Die freien Stirnseiten der Arme sind zur Anbringung bzw. Befestigung der Stäbe des Flächentragwerks über deren jeweilige Stirnseite ausgebildet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Knoten aus einem Stück, d. h. aus dem Vollen bzw. aus einem Werkstück, hergestellt ist, und nicht aus mehreren Einzelteilen. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung ohne Verschweißen von Einzelteilen.
Es kommt beispielsweise in Betracht, das der Knoten mittels spanender Bearbeitung aus dem Vollen hergestellt ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Knoten aus dem Vollen gefräst ist, beispielsweise auf einer automatisch arbeitenden Fräsmaschine. Das Fräsen aus dem Vollen hat gegenüber einen Brennschneiden aus dem Vollen die Vorteile, dass die Oberfläche nicht aufhärtet, dass sämtliche Winkel möglich sind und dass alles auf einer Maschine ausgeführt werden kann, einschließlich der Herstellung einer Gravur auf dem Knoten zur Kennzeichnung des Bauteils.
Hinsichtlich der in den weiteren abhängigen Ansprüchen enthaltenden Merkmale des Knotens sei ergänzend auf die vorstehenden Erläuterungen im Zusammenhang mit dem Flächentragwerk verwiesen.
Die Herstellung des Knotens erfolgt mittels Fräsen aus dem Vollen. Der Knoten wird somit nicht aus mehreren Einzelteilen hergestellt, insbesondere nicht aus Einzelteilen zusammengeschweißt. Vielmehr wir der Knoten mittels Fräsung aus einem Werkstück erzeugt. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des Knotens ohne Verschweißen von Einzelteilen.
Vorzugsweise erfolgt das Fräsen aus dem Vollen vollautomatisch in einer Fräsmaschine, insbesondere in maximal zwei Aufspannungen des Werkstücks. Beispielsweise können die genauen Formen des Knotens mittels eines Computerprogramms errechnet werden, auf der Grundlage eines 3-D-Modells des zu erstellenden Flächentragwerks. Die Herstellung kann beispielsweise auf einer automatisch arbeitenden Fräsmaschine, beispielsweise einer dreidimensionalen Koordinatenfräsmaschine, erfolgen.
Die einzelnen Teile des Flächentragwerks, insbesondere die einzelnen Stäbe und Knoten, sind bei komplex aufgebauten und geformten Tragwerken in der Regel für genau eine Position im Tragwerk bestimmt. Es ist daher sinnvoll, die einzelnen Teile, und damit auch die Knoten, zuverlässig mit einer eindeutigen Kennzeichnung zu versehen, um eine korrekte Bauteilzuordnung vor Ort zu ermöglichen bzw. zu vereinfachen und damit einen korrekten Einbau der Teile an der gewünschten Position vor Ort sicherzustellen. Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht daher vor, eine Gravur zur Kennzeichnung des Knotens bereits beim Fräsen aus dem Vollen mitzufräsen. Es entfallen somit ein zusätzlicher Arbeitsschritt und die damit verbundenen zusätzlichen Fehlerquellen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine dreidimensionale Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sternknotens in einer Ansicht von schräg oben,
2 den Sternknoten nach 1 in einer dreidimensionalen Ansicht von schräg unten,
3 den Sternknoten nach 1 in einer dreidimensionalen Ansicht von unten,
4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flächentragwerks in einer Draufsicht,
5a ein Beispiel für die Anbindung zwischen Stab und Knoten eines erfindungsgemäßen Flächentragwerks,
5b die Ausbildung der Stirnseite des Stabes für die Anbindung gemäß 5a,
6 ein weiteres Beispiel für die Anbindung zwischen Stab und Knoten eines erfindungsgemäßen Flächentragwerks,
7 in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sternknotens,
8 ein weiteres Beispiel für die Anbindung zwischen Stab und Knoten eines erfindungsgemäßen Flächentragwerks, und
9a–d jeweils im Querschnitt durch einen Stab oder Arm des Knotens Ausführungsvarianten für die Anbringung von Dichtungen und Auflagegummis für die Flächenelemente an einem erfindungsgemäßen Flächentragwerk.
Einander entsprechende Teile und Komponenten sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 bis 3 zeigen in verschiedenen Ansichten (1 von schräg oben, 2 von schräg unten und 3 von unten) ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sternknotens 11. Der Sternknoten 11 ist ausgebildet und bestimmt für ein einschaliges Flächentragwerk, wie es beispielhaft, wenn auch mit einem etwas anders ausgebildeten Knoten 11, in 4 mit dem Bezugszeichen 10 gezeigt ist. Diese Flächentragwerke 10 umfassen Knoten 11 und Stäbe 12 (siehe 4), sie sind bestimmt zum Tragen von Flächenelementen zur Ausbildung einer Dach- oder Fassadenfläche eines Gebäudes (nicht dargestellt).
Der in 1 bis 3 dargestellte Knoten 11 umfasst einen Zentralkörper 13, an dem sechs Arme 14 ausgebildet sind, die zueinander um verschiedene Winkel gedreht und geneigt sind, d. h. die Arme 14 weisen verschiedene Drehwinkel und Neigungen auf. Die freien Stirnseiten 15 dieser Arme sind zur Anbringung bzw. Befestigung der Stäbe 12 des Flächentragwerks ausgebildet und bestimmt. Hierzu wird eine Stirnseite 16 des jeweiligen Stabes 12 an die entsprechende freie Stirnseite 15 des Knotens 11 angelegt und dort befestigt. Die freien Stirnseiten 15 der Arme 14 bilden im hier gezeigten Beispiel im Wesentliche ebene Anlageflächen, die senkrecht zur Ausrichtung des jeweiligen Arms 14 ausgerichtet sind. An den freien Stirnseiten 15 der Arme 14 sind jeweils zwei Gewindebohrungen 25 zur Befestigung der Stäbe 12 mittels Gewindebolzen bzw. Gewindeschrauben vorgesehen.
Aus 1 bis 3 ist ersichtlich, dass der dargestellte Knoten 11 nicht aus Einzelteilen zusammengesetzt ist, sondern aus einem Stück besteht, ohne Schweißnähte oder ähnliche Verbindungen. Der Knoten 11 ist aus dem Vollen gefräst, er wurde mittels einer automatischen Fräsmaschine aus einem Werkstück hergestellt.
Die Arme 14 des in 1 bis 3 dargestellten Knotens 11 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. In 1 ist dem Betrachter die jeweilige Oberseite 19 der Arme 14 zugewandt, in 2 und 3 die Unterseite 20 der Arme 14. Zwischen Oberseite 19 und Unterseite 20 sind Zwischenseiten 21 der jeweiligen Arme zu erkennen. Die Oberseiten 19 der Arme 14 bilden zusammen mit der Oberseite des Zentralkörpers 13 eine Oberseite des Knotens 11, die Unterseiten 20 der Arme 14 bilden zusammen mit der Unterseite des Zentralkörpers 13 eine Unterseite des Knotens 11.
Die Oberseiten 19 und die Unterseiten 20 der Arme 14 sind flächig ausgebildet, d. h. es können an der Oberseite 19 und an der Unterseite 20 Flächenelemente angebracht werden. Die Neigung der Flächen an Oberseite 19 und Unterseite 20 entspricht zumindest im Bereich zur freien Stirnseite 15 des Armes 14 hin der vorgesehenen Neigung des daran anzubringenden Flächenelements und damit der vorgesehenen Neigung oder Krümmung der aus den Flächenelementen zu bildenden Dach- oder Fassadenfläche im Bereich des jeweiligen Knotens.
In 2 und 3 ist eine Ausnehmung, konkret eine Aufnahmebohrung 26, mittig an der Unterseite des Knotens 11 zu erkennen. In diese Aufnahmebohrung 26 können Zusatzteile, beispielsweise Dichtungen oder Halterungen für Seile oder sonstige Gegenstände, eingesteckt werden. Die Aufnahmebohrung 26 kann aber auch zum Abstützen des Knotens 11 verwendet werden. Ferner ist in 2 schematisch eine größere Ausnehmung 22 im Knoten 11 zur Gewichtsreduzierung, konkret eine Ausfräsung 22, mit gestrichelten Linien angedeutet. Diese Ausnehmung 22 kann ergänzend zur gegebenenfalls tieferen Aufnahmebohrung 26 an der Unterseite des Knotens 11 vorgesehen sein, sie kann aber auch alternativ oder additiv an der Oberseite vorgesehen sein, oder durchgehend ausgebildet sein. Wie in 2 angedeu tet, kann diese Ausnehmung 22 zur Gewichtsreduzierung im Bereich des Zentralkörpers 13 und/oder in den Armen 14 vorgesehen sein.
Weitere Ausnehmungen, Löcher, Nuten und Stege zur Anbringung von Zusatzteilen wie Dichtungsbändern, Auflageteilen oder Auflagebändern oder zur Befestigung von Spannseilen sind in 1 bis 3 nicht dargestellt, können aber selbstverständlich vorgesehen sein, insbesondere an der Oberseite und/oder Unterseite des Knotens 11.
4 zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Flächentragwerks 10 in einer Draufsicht. Zu erkennen sind der Sternknoten 11 (der weitestgehend dem Knoten aus 1 bis 3 entspricht) mit seinem Zentralkörper 12 und sechs Armen 14. An den freien Stirnseiten 15 der Arme 14 ist jeweils ein Stab 12 über seine Stirnseite 16 befestigt, und zwar mittels Verschraubung. Die Stäbe 12 sind gerade ausgebildet, als Verbindungsstäbe zwischen zwei Knoten 11. Bei den Stäbe 12 handelt es sich um Rechteckrohre. Für die Ausbildung der Schraubverbindung zwischen Stäben 12 und Knoten 11 weisen die Stäbe 12 Öffnungen 27 auf, durch die Schrauben eingebracht werden, mit denen die Stäbe 12 mit dem Knoten 11 verschraubt werden, beispielsweise indem die Schrauben über Kopfplatten 28 der Stäbe 12 (in 4 nicht dargestellt, siehe 5a/b und 6) in Gewindebohrungen 25 (siehe 1 bis 3) im Knoten 11 eingeschraubt werden. Diese Verschraubung ist von außer nicht sichtbar.
Die Öffnungen 27 zum Einbringen und Festdrehen der Schrauben befinden sich in 4 an der Seite der Stäbe 12, an der die Flächenelemente an dem Flächentragwerk 10 angeordnet werden. Nach der Montage der Flächenelemente werden die Öffnung 27 somit von den Flächenelementen überdeckt und sind nicht mehr sichtbar, so dass insgesamt von der Verschraubung und den dazugehörigen Öffnungen am fertigen Bauwerk nichts zu sehen ist.
In 4 wird deutlich, dass die Arme 14 des Knotens 11 derart zueinander geneigt und/oder gedreht sind, dass der Knoten 11 die Ausrichtung der am Knoten angebrachten Stäbe 12 und damit die Geometrie des Flächentragwerks 10 im Bereich des Knotens 11 definiert.
In 4 sind ferner schematisch (und nur teilweise angedeutet) Befestigungsbolzen 29 und Haltebleche 30 für die anzubringenden Flächenelemente, beispielsweise Glasscheiben, zu erkennen, die hier an der Außenseite der Stäbe 12 vorgesehen sind. Angedeutet ist in 4 ferner eine Nut 23 im Knoten 11 und in zwei Stäben 12, die bestimmt ist zur Anbringung von Zusatzteilen, und zwar konkret zur Aufnahme und Fixierung von Dichtungen oder Auflageteilen für die Flächenelemente (siehe hierzu auch 9a–d). Alternativ zur Nut 23 kann auch eine hervorstehende Rippe vorgesehen sein, auf die Zusatzteile aufgesteckt werden können (siehe 9a).
5a und 5b zeigen ein Beispiel für die Anbringung eines Stabes 12 an den Knoten 11 eines erfindungsgemäßen Flächentragwerks. In 5a ist der Anschlussbereich zwischen Stab 12 und Knoten 11 in Seitenansicht dargestellt, in 5b die dazugehörige Stirnseite 16 des Stabes 12. Der Stab 12 ist ein im Querschnitt rechteckiges Hohlprofil, an dessen Stirnseite 16 eine Kopfplatte 28 eingeschweißt ist. Die Schweißnähte 34 sind in 5a dargestellt. In der Mitte der Kopfplatte 28 ist eine Erhöhung 18 ausgebildet, die formschlüssig in eine Ausfräsung 17 in der freien Stirnseite 15 des zugeordneten Armes 14 des Knotens 11 passt, zur passgenauen Anbringung des Stabes 12 am Knoten 11. Diese Formgebung der Anlagebereiche hat den Vorteil, dass sich im Vergleich zu einer durchgehend ebenen Anschlussfläche deutlich größere Kräfte übertragen lassen. Für die kraftschlüssige Befestigung ist eine Schraubverbindung vorgesehen, d. h. eine Innensechskantschraube 37 wird durch ein Loch 38 in der Kopfplatte 28 in eine Gewindebohrung 25 in der freien Stirnseite 15 des Armes 14 eingedreht. Hierfür können selbstverständlich auch mehrere Schraubverbindungen pro Stab-Knoten-Anbindung vorgesehen sein, die neben- und/oder übereinander angeordnet sind.
6 zeigt ein weiteres Beispiel für die Anbindung zwischen Stab 12 und Knoten 11 eines erfindungsgemäßen Flächentragwerks. In diesem Beispiel ist die Kopfplatte 28 etwas zurückversetzt im Hohlprofil des Stabes 12 eingeschweißt. Eine spezielle Formgebung ist hier nicht vorgesehen, der Stab 12 wird wiederum über eine durch ein Loch in der Kopfplatte 28 gesteckte Schraube 37 kraftschlüssig mit dem Knoten 11 verschraubt, indem die Schraube 37 in eine Gewindebohrung 25 in der freien Stirnseite 15 des zugeordneten Armes 14 des Knotens 11 eingedreht wird. Selbstverständlich können auch hier mehrere Schraubverbindungen pro Stab-Knoten-Anbindung vorgesehen sein, die neben- und/oder übereinander angeordnet sind.
Um einen formschlüssigen Anschluss zu erhalten, könnte im Beispiel nach 6 ergänzend eine um die freie Stirnseite 15 des Armes 14 des Knotens 11 umlaufende Ausfräsung vorgesehen werden, und zwar derart, dass das über die Kopfplatte 34 überstehende Hohlprofil des Stabes 12 passgenau zumindest etwas über die freie Stirnseite 15 des Arms 14 geschoben werden kann.
7 zeigt in schematischer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sternknotens 11, bei dem die Schraubverbindung zwischen Knoten 11 und Stab 12 ausgehend vom Knoten 11 hergestellt wird. Hierzu sind in den Knoten 11 Ausnehmungen 39 eingefräst, über die Schrauben 37 durch entsprechende Bohrungen 40 in den Armen 14 des Knoten 11 in Gewinde in den Stäben 12 (nicht dargestellt) einschraubbar sind.
8 zeigt ein weiteres Beispiel für die Anbindung zwischen Stab 12 und Knoten 11 eines erfindungsgemäßen Flächentragwerks, bei der die einander zugeordneten Stirnseiten 15, 16 von Stab 12 und Arm 14 des Knotens 11 ballig ausgebildet sind, wobei im gezeigten Beispiel die freie Stirnseite 15 des Armes 14 konvex gewölbt ist und die Stirnseite 16 des Stabes 12 hiermit hinsichtlich der Formgebung korrespondierend konkav gewölbt ist, mit zumindest im Wesentlichen gleichem Krümmungsradius wie die konvexe Wölbung. Eine umgekehrte Wölbung der beiden Stirnseiten 15, 16 ist ebenso möglich.
Der Vorteil dieser Ausbildung der Anbindung liegt insbesondere darin, dass sich kleine Winkelfehler zwischen Stab 12 und Knoten 11 aufgrund der gewölbten Anbindung bei der Montage ausgleichen lassen. Hierzu muss ergänzend noch vorgesehen werden, dass die Bohrung 40, durch die die Befestigungsschraube 37 hindurchgeführt wird, größer als der relevante Schraubendurchmesser und/oder als Langloch ausgeführt ist. Dies ist in 8 beispielhaft für eine vom Knoten 11 ausgehende Verschraubung für die Bohrung 40 im Knoten gezeigt. Analog müsste bei einer Verschraubung ausgehend vom Stab 12 das Loch 38 in der Kopfplatte 28 ausgebildet werden. Die verwendeten Unterlegscheiben 41 müssen in diesen Fällen hinsichtlich ihrer Abmessungen und/oder Formgebung entsprechend angepasst sein.
9a–d zeigen jeweils im Querschnitt durch einen Stab 12 oder einen Arm 14 (die Arme 14 des Knotens 11 und die Stäbe 12 können hinsichtlich Ihres Querschnitts analog ausgebildet sein) Ausführungsvarianten für die bereits angesprochene Anbringung von Dichtungen 32 und Auflageteilen 33, beispielsweise Auflagegummis 33, für die Flächenelemente an einem erfindungsgemäßen Flächentragwerk. In 9a sind zwei parallel verlaufende Rippen 31 (auch: Stege) am Stab 12 ausgebildet, auf die das Auflageteil 33 aufgesteckt ist. In 9b sind vergleichbare Rippen 31 am Rand der Außenseite des Stabes 12 ausgebildet, auch hier ist ein Auflageteil 33 auf die Rippen 31 aufgesteckt. In 9c sind im Stab 12 zwei parallel verlaufende Nuten 23 vorgesehen, in die Dichtungen 32 eingesteckt sind. Es könnten auch beispielsweise im Querschnitt kreisförmige Löcher im Stab 12 vorgesehen sein, in die entsprechend geformte Dichtungen eingesteckt werden. 9d schließlich zeigt eine Variante, bei der das Auflageteil 33 auf der ebenen Außenseite des Stabes 12 angebracht ist, ohne besondere Gestaltung der Außenseite des Stabe 12 und des Auflageteils 33, d. h. beide sind im Anlagebereich flächig und eben ausgebildet. Die Fixierung kann beispielsweise mittels Verklebung erfolgen, indem ein Kleber oder ein Klebeband zwischen den beiden Komponenten aufgebracht bzw. angebracht ist.

10: Flächentragwerk
11: Knoten, Sternknoten
12: Stab
13: Zentralkörper des Knotens 11
14: Arm des Knotens 11
15: freie Stirnseite der Arme 14 des Knotens 11
16: Stirnseite des Stabes 12
17: Ausfräsung
18: Erhöhung
19: Oberseite des Armes 14 des Knotens 11
20: Unterseite des Armes 14 des Knotens 11
21: Zwischenseiten des Armes 14 des Knotens 11
22: Ausnehmung im Knoten 11 zur Gewichtseinsparung
23: Nut zur Anbringung von Zusatzteilen
25: Gewindebohrung
26: Aufnahmebohrung
27: Öffnung im Stab 12
28: Kopfplatte
29: Befestigungsbolzen
30: Haltebleche für Flächenelemente
31: Rippe zur Anbringung von Zusatzteilen
32: Dichtung
33: Auflageteil, Auflagegummi
34: Schweißnaht
37: Schraube, Befestigungsschraube
38: Loch in der Kopfplatte 28
39: Ausnehmung im Knoten 11
40: Bohrung im Knoten 11
41: Unterlegscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202006000418 U1 [0007]
- DE 202006018652 U1 [0007]

Claims

Einschaliges Flächentragwerk (10) für Flächenelemente zur Ausbildung einer Dach- oder Fassadenfläche eines Gebäudes, umfassend Stäbe (12) und mindestens einen Knoten (11), insbesondere einen Sternknoten, wobei der Knoten (11) einen Zentralkörper (13) umfasst, an dem mindestens drei Arme (14) ausgebildet sind, wobei die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) zur Anbringung der Stäbe über deren jeweilige Stirnseite (16) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten (11) aus einem Stück hergestellt ist.
Flächentragwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten (11) mittels spanender Bearbeitung aus dem Vollen hergestellt ist.
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten (11) aus dem Vollen gefräst ist.
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (14) des Knotens (11) derart zueinander geneigt und/oder gedreht sind, dass der Knoten (11) die Ausrichtung der am Knoten (11) angebrachten Stäbe (12) und damit die Geometrie des Flächentragwerks (10) im Bereich des Knotens (11) definiert.
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) mit den jeweils zugeordneten Stirnseiten (16) der Stäbe (12) hinsichtlich ihrer Formgebung korres pondieren, zur passgenauen Anbringung der Stäbe (12) am Knoten (11).
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) Anlageflächen aufweisen, die zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet sind und senkrecht zur Ausrichtung des jeweiligen Arms (14) an seiner freien Stirnseite (15) orientiert sind.
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) eine oder mehrere Ausfräsungen (17) in der Stirnseitenmitte und/oder am oder um den Stirnseitenrand aufweisen, die mit einer oder mehreren entsprechenden Erhöhungen (18) der zugeordneten Stirnseite (16) des jeweiligen Stabes (15) korrespondieren.
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) gekrümmt oder gewölbt, insbesondere konkav oder konvex oder ballig, ausgebildet sind und die jeweils zugeordneten Stirnseiten (16) der Stäbe (12) hiermit formschlüssig korrespondierend ebenfalls gekrümmt oder gewölbt ausgebildet sind.
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (14) mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet sind und eine Oberseite (19), einer der Oberseite (19) gegenüberliegenden Unterseite (20) und zwischen Oberseite (19) und Unterseite (20) zwei den anderen Armen zu- oder abgewandte Seiten (21) aufweisen, wobei O berseite (19) und/oder Unterseite (20) des jeweiligen Armes (14) zur Anordnung eines Flächenelements ausgebildet sind.
Flächentragwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseiten (19) der Arme (14) flächig ausgebildet sind, wobei die jeweilige Oberseite (19) zumindest im Bereich zur freien Armseite (15) hin entsprechend der Neigung des daran angebrachten oder anzubringenden Flächenelements und damit entsprechend der Neigung oder Krümmung der aus den Flächenelementen gebildeten oder zu bildenden Dach- oder Fassadenfläche im Bereich des jeweiligen Knotens (11) ausgerichtet ist.
Flächentragwerk nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseiten (20) der Arme (14) flächig ausgebildet sind, wobei die jeweilige Unterseite (20) zumindest im Bereich zur freien Armseite (15) hin entsprechend der Neigung des daran angebrachten oder anzubringenden Flächenelements und damit entsprechend der Neigung oder Krümmung der aus den Flächenelementen gebildeten oder zu bildenden Dach- oder Fassadenfläche im Bereich des jeweiligen Knotens (11) ausgerichtet ist.
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten (11) und/oder die Stäbe (12) Ausnehmungen (22) und/oder Löcher zur Gewichtseinsparung, und/oder Ausnehmungen und/oder Löcher und/oder Nuten (23) und/oder Stege und/oder Rippen (31) zur Anbringung und/oder Fixierung von Zusatzteilen, insbesondere Dichtungen (32) und/oder Auflageteilen (33) und/oder Auflagebändern, oder zur Befestigung von Spannseilen aufweisen.
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (12) gerade ausgebildet sind, insbesondere als gerade Verbindungsstäbe zwischen zwei Knoten (11).
Flächentragwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) und die diesen jeweils zugeordneten Stirnseiten (16) der Stäbe (12) miteinander korrespondierende Befestigungseinrichtungen (37, 25) zur Anbringung der Stäbe (12) am Knoten (11) aufweisen, insbesondere Gewindebohrungen (25) und/oder Durchgangsbohrungen (38, 49) und/oder Langlöcher.
Knoten (11), insbesondere Sternknoten, für ein einschaliges Flächentragwerk (10) aus Knoten (11) und Stäben (12) für Flächenelemente zur Ausbildung einer Dach- oder Fassadenfläche eines Gebäudes, insbesondere für ein Flächentragwerk (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Knoten (11) einen Zentralkörper (13) umfasst, an dem mindestens drei Arme (14) ausgebildet sind, wobei die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) zur Anbringung der Stäbe (12) über deren jeweilige Stirnseite (16) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten (11) aus einem Stück hergestellt ist.
Knoten nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten (11) mittels spanender Bearbeitung aus dem Vollen hergestellt ist.
Knoten nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten (11) aus dem Vollen gefräst ist.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (14) des Knotens (11) derart zueinander geneigt und/oder gedreht sind, dass der Knoten (11) die Ausrichtung der am Knoten (11) angebrachten oder anzubringenden Stäbe (12) und damit die Geometrie des Flächentragwerks (10) im Bereich des Knotens (11) definiert.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) als Passfläche zur passgenauen Anbringung der Stäbe (12) am Knoten (11) ausgebildet sind.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) Anlageflächen aufweisen, die zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet sind und senkrecht zur Ausrichtung des jeweiligen Arms (14) an seiner freien Stirnseite (15) orientiert sind.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) eine oder mehrere Ausfräsungen (17) in der Stirnseitenmitte und/oder am oder um den Stirnseitenrand zur passgenauen Anbindung der Stäbe (12) aufweisen.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Stirnseiten (15) der Arme (14) gekrümmt oder gewölbt, insbesondere konkav oder konvex oder ballig, ausgebildet sind.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (14) mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet sind und eine Oberseite (19), einer der Oberseite (19) gegenüberliegenden Unterseite (20) und zwischen Oberseite (19) und Unterseite (20) zwei den anderen Armen (14) zu- oder abgewandte Seiten (21) aufweisen, wobei Oberseite (19) und/oder Unterseite (20) des jeweiligen Armes (14) zur Anordnung eines Flächenelements ausgebildet sind.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseiten (19) der Arme (14) flächig ausgebildet sind, wobei die jeweilige Oberseite (19) zumindest im Bereich zur freien Armseite (15) hin entsprechend der Neigung des daran angebrachten oder anzubringenden Flächenelements und damit entsprechend der Neigung oder Krümmung der aus den Flächenelementen gebildeten oder zu bildenden Dach- oder Fassadenfläche im Bereich des jeweiligen Knotens (11) ausgerichtet ist.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseiten (20) der Arme (14) flächig ausgebildet sind, wobei die jeweilige Unterseite (20) zumindest im Bereich zur freien Armseite hin entsprechend der Neigung des daran angebrachten oder anzubringenden Flächenelements und damit entsprechend der Neigung oder Krümmung der aus den Flächenelementen gebildeten oder zu bildenden Dach- oder Fassadenfläche im Bereich des jeweiligen Knotens (11) ausgerichtet ist.
Knoten nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Knoten (11) Ausnehmungen (22) und/oder Löcher zur Gewichtseinsparung, und/oder Ausnehmungen und/oder Löcher und/oder Nuten (23) und/oder Stege und/oder Rippen (31) zur Anbringung und/oder Fixierung von Zusatzteilen (32, 33), insbesondere Dichtungen (32) und/oder Auflageteilen (33) und/oder Auflagebändern, oder zur Befestigung von Spannseilen aufweist.