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Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Errichtung von Bauwerken in Skelettbauweise und betrifft einen Halbrahmen für einen Dreigelenkrahmen für eine Rahmentragkonstruktion eines Bauwerks in Skelettbauweise.
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Im Bauwesen wird generell zwischen Massiv- und Skelettbauweise unterschieden. Bei Bauwerken in Massivbauweise erfüllen raumabschließende Elemente wie Wände und Decken, die meist aus Mauerwerk und Beton bestehen, auch eine statisch tragende Funktion. Im Unterschied hierzu wird bei Bauwerken in Skelettbauweise ein Tragwerk aus Elementen zusammengesetzt, die primär eine tragende Funktion erfüllen, jedoch in der Regel keine raumabschließende Funktion haben. Bei Bauwerken in Skelettbauweise wird das Tragwerk mit raumabschließenden Elementen zur Formung von Dach und Außenhülle versehen. Typischer Weise bestehen die Elemente des Tragwerks aus Stahl, Beton (Stahlbeton) oder Holz, da diese Materialien über eine ausreichende Festigkeit zum Überbrücken großer Stützweiten verfügen.
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Ein Grundelement von Tragwerken im Skelettbau ist der so genannte Rahmen, worunter eine aus vertikalen Stützen und horizontalen oder schrägen Riegeln zusammengesetzte Tragkonstruktion zu verstehen ist. Generell überwinden Rahmen eine gewisse Spannweite und umschließen ein Lichtraumprofil, wobei die Rahmenecken biegesteif ausgebildet sind, so dass die Fußpunkte der Stützen Vertikal- und Horizontalkräfte aufnehmen.
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Eine spezielle Form eines solchen Rahmens ist der statisch bestimmte Dreigelenkrahmen, welcher aus zwei Rahmenhälften mit je einem festen Lager und einem Kopplungsgelenk besteht. Im Dreigelenkrahmen ist jede Rahmenhälfte aus einer vertikalen Stütze und einem horizontalen oder schrägen Riegel zusammengesetzt, wobei Stütze und Riegel an einer biegesteifen Rahmenecke durch ein Kopplungsgelenk miteinander verbunden sind. Die Lager der Stützen liegen meist auf gleicher Höhe, können jedoch auch unterschiedlich hoch liegen. Im Allgemeinen treten die größten Biegemomente in den Rahmenecken auf.
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Bei Bauwerken mit einer Rahmentragkonstruktion aus einer Vielzahl Dreigelenkrahmen handelt es sich häufig um Zweckbauten wie Hallen, beispielsweise Fertigungs-, Lager-, Verkaufs-, Sport- oder Reithallen. Typischer Weise bestehen die Stützen und Riegel der Dreigelenkrahmen aus Beton (Stahlbeton), Stahl oder Holz, wobei aus der Praxis auch Tragkonstruktionen in Verbundbauweise bekannt sind. Beispielsweise werden Dreigelenkrahmen aus Betonstützen und im Vergleich zu Stahlriegeln billigeren Holzriegeln verbaut, wobei die Holzriegel in den Rahmenecken mittels Stahlprofilteilen an die Betonstützen angeschraubt werden.
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Nun müssen Tragkonstruktionen gewisse Anforderungen hinsichtlich ihrer Feuerbeständigkeit erfüllen. Insbesondere sind nach DIN-Norm verschiedene Feuerwiderstandsklassen definiert, wobei beispielsweise die Feuerwiderstandsklasse ”F90” einen Funktionserhalt über einen Zeitraum von 90 Minuten garantiert. Konkret bedeutet dies, dass in Rahmentragkonstruktionen der Feuerwiderstandsklasse F90 die statische Eigenschaft im Brandfall für mindestens 90 Minuten erhalten bleiben muss. Verfügen die Rahmentragkonstruktionen über Stahlteile, beispielsweise in Form von Stahlprofilteilen zur Verbindung von Stützen und Riegel in den Rahmenecken, sind zu diesem Zweck besondere Vorkehrungen zu treffen. Zwar handelt es sich bei Stahl um einen nichtbrennbaren Baustoff, der im Brandfall keine eigene Energie freisetzt, jedoch verfügt Stahl über eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und beginnt daher schnell zu glühen. Insbesondere dehnt sich Stahl mit Erwärmung rasch aus und verliert seine statischen Eigenschaften, was schlimmstenfalls dazu führen kann, dass Bauwerke schon nach wenigen Minuten ohne vorherige Ankündigung einstürzen. Um dies zu verhindern, müssen statisch relevante Stahlbauteile durch besondere Maßnahmen gegen Hitze und Feuer geschützt werden.
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Eine mögliche Maßnahme besteht darin, die Stahlbauteile überzudimensionieren, da die Temperatur umso schneller ansteigt, je größer die Oberfläche im Verhältnis zur Materialstärke ist. Je massiver also ein Stahlbauteil ist, umso länger behält es seine statischen Eigenschaften. Eine alternative Maßnahme besteht darin, das Stahlbauteil durch eine entsprechend feuerbeständige Ummantelung abzuschirmen. Jede dieser Maßnahmen ist mit einem erheblichem Materialaufwand und relativ hohen Kosten verbunden.
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Aufgabenstellung
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, herkömmliche Dreigelenkrahmen für Rahmentragkonstruktionen in Verbundbauweise mit einem Stahlbauteil zur biegesteifen Verbindung von Stütze und Riegel in vorteilhafter Weise weiterzubilden. Insbesondere soll eine für baurechtliche Bestimmungen ausreichende Feuerbeständigkeit (z. B. Feuerwiderstandsklasse F90) in der Serienfertigung einfach und kostengünstig realisierbar sein.
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Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch einen Halbrahmen für einen Dreigelenkrahmen mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
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Erfindungsgemäß ist ein Halbrahmen für einen Dreigelenkrahmen in Verbundbauweise für eine Rahmentragkonstruktion eines Bauwerks in Skelettbauweise, beispielsweise eine Halle, gezeigt. Der Halb- bzw. Dreigelenkrahmen dient zur Befestigung von raumabschließenden Elementen (flächige Wand- und Dachelemente) zur Formung von Dach und Außenhülle. Durch das Dach und die Außenhülle wird ein Innenraum des Bauwerks von der äußeren Umgebung abgegrenzt.
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Der Halbrahmen umfasst eine gewöhnlich vertikale Stütze aus einem Erstarrungsmaterial, vorzugsweise Beton oder Stahlbeton, und einen Riegel aus einem vom Erstarrungsmaterial der Stütze verschiedenen Material, vorzugsweise Holz, welcher mit der Stütze zur Formung einer biegesteifen Rahmenecke fest verbunden ist. Die Stütze ist in einem Fundament (Lager) verankerbar bzw. verankert. In der Regel ist der Riegel horizontal, d. h. senkrecht zur Stütze, oder schräg zur horizontalen Bodenfläche, d. h. schräg zur Stütze, angeordnet.
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Wesentlich hierbei ist, dass im Bereich der Rahmenecke zur Verbindung von Stütze und Riegel ein vorzugsweise aus Stahl bestehender Metalleinsatz angeordnet ist, der über einen in der Stütze verankerten Stützenabschnitt und einem im Riegel verankerten Riegelabschnitt verfügt. Der Metalleinsatz, d. h. Stützen- und Riegelabschnitt, ist im Halbrahmen, d. h. in der Stütze und im Riegel, vollständig versenkt.
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In dem erfindungsgemäße Halbrahmen bzw. dem hieraus montierten Dreigelenkrahmen dient der Metalleinsatz zur biegesteifen Verbindung von Stütze und Riegel, wobei der Metalleinsatz nicht frei liegt, sondern vollständig im Halbrahmen versenkt ist. Der Ausdruck ”vollständiges Versenken” bezieht sich hier und im Weiteren auf eine Anordnung des Metalleinsatzes am Halbrahmen, bei welcher kein Abschnitt bzw. Teil des Metalleinsatzes vom (montierten) Halbrahmen hervorsteht.
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In vorteilhafter Weise kann somit erreicht werden, dass der Metalleinsatz vor Hitze und Feuer durch Stütze und Riegel abgeschirmt ist, so dass der Halbrahmen über einen ausgezeichnete Feuerbeständigkeit verfügt. Insbesondere können rechtliche Bestimmungen hinsichtlich einer ausreichenden Feuerbeständigkeit, beispielsweise die für Rahmentragkonstruktionen wichtige Feuerwiderstandsklasse F90, in besonders einfacher Weise zuverlässig und sicher erfüllt werden. Im Unterschied zu herkömmlichen Rahmentragkonstruktionen sind keine speziellen Maßnahmen zum Schutz des Metalleinsatzes zu ergreifen, so dass der Halb- bzw. Dreigelenkrahmen in der Serienfertigung einfach und kostengünstig herstell- und montierbar ist.
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In dem erfindungsgemäßen Halbrahmen kann der Riegel so mit der Stütze verbunden sein, dass der Riegel nur mit einer Montagestoßfläche Kontakt zur Stütze hat. Bei einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbrahmens ist in die Stütze eine Ausnehmung eingearbeitet, in der ein äußeres Riegelende (bzw. Riegelendabschnitt) aufgenommen ist. Durch diese Maßnahme kann einerseits eine besonders stabile, biegesteife Verbindung zwischen Stütze und Riegel in der Rahmenecke erreicht werden. Andererseits kann ein Freiliegen des Metalleinsatzes auch in Anbetracht unvermeidlicher Montagetoleranzen sichergestellt werden.
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Ist eine Ausnehmung zur Aufnahme des äußeren Riegelendes vorgesehen, so kann diese Aufnahme grundsätzlich in beliebiger Weise positioniert sein, solange die räumlichen Gegebenheiten zur Montage des Dreigelenkrahmens erfüllt sind. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbrahmens verfügt die Ausnehmung über eine Öffnung in der oberen Stirnfläche der Stütze, so dass das äußere Riegelende von oben her in die Ausnehmung der Stütze eingefügt, insbesondere eingehängt, werden kann. Hierdurch ist eine besonders einfache und schnelle Montage des Dreigelenkrahmens ermöglicht.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbrahmens ist der Stützenabschnitt des Metalleinsatzes in einem in Form einer (verbreiterten) Hinterschneidung ausgebildeten Abschnitt der Ausnehmung aufgenommen, wobei der Stützenabschnitt so ausgebildet ist, dass er einen in der Ausnehmung geformten Absatz hintergreift. Durch diese Maßnahme kann eine besonders feste, biegesteife Verbindung zwischen Riegel und Stütze in einfacher und kostengünstiger Weise erreicht werden.
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Eine Verankerung des Stützenabschnitts des Metalleinsatzes in der Ausnehmung der Stütze erfolgt vorzugsweise durch eine quellende Erstarrungsmasse, beispielsweise durch einen Vergussmörtel, wodurch erreicht werden kann, dass der Stützenabschnitt in der Ausnehmung form- und kraftschlüssig verankert ist. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass der Stützenabschnitt in einem als Hinterschneidung ausgebildeten Abschnitt der Ausnehmung aufgenommen ist, wodurch eine besonders stabile Verbindung der Rahmenecke einfach und kostengünstig realisierbar ist.
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Grundsätzlich können Stützen- und Riegelabschnitt des Metalleinsatzes in beliebiger Weise geformt sein, solange eine sichere Verankerung des Metalleinsatzes in Riegel bzw. Stütze und eine biegesteife Rahmenecke gewährleistet sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbrahmens ist der Riegelabschnitt des Metalleinsatzes in Form eines plattenförmigen Flächenkörpers mit einer Vielzahl Durchbrechungen ausgebildet, wobei der Riegelabschnitt mittels die Durchbrechungen durchsetzender Befestigungselemente, insbesondere Stabdübel, am Riegel befestigt ist. Der Riegelabschnitt kann somit in einfacher Weise im Riegel verankert werden, wobei lediglich eine entsprechende Ausnehmung im Riegel vorzusehen ist, in welche der Riegelabschnitt eingesetzt wird, sowie entsprechende Löcher im Riegel, in die die Befestigungselemente zur Verbindung von Riegel und Metalleinsatz eingesetzt werden können. Weiterhin kann es beispielsweise im Hinblick auf die Biegesteifigkeit der Rahmenecke von Vorteil sein, wenn der Riegelabschnitt mit senkrecht abstehenden Versteifungsrippen versehen ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbrahmens hat der Stützenabschnitt des Metalleinsatzes in Erstreckungsrichtung der Stütze eine geringere Abmessung als das in der Ausnehmung aufgenommene Riegelende.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbrahmens liegt der Stützenabschnitt des Metalleinsatzes einer in der Ausnehmung aufgenommenen Stirnfläche des Riegels an. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbrahmens ist der Stützenabschnitt des Metalleinsatzes von einer in der Ausnehmung aufgenommenen Stirnfläche des Riegels in Erstreckungsrichtung des Riegels beabstandet, wobei in der Ausnehmung zwei voneinander abgewandte Stützflächen so ausgebildet sind, dass der Stützenabschnitt und die Stirnfläche des Riegels zur Fixierung des Riegels in seiner Erstreckungsrichtung jeweils zur Anlage gegen eine der beiden Stützflächen gelangen. Durch diese Maßnahme kann der Riegel in einfacher Weise an Stütze fixiert werden, wobei eine Verankerung mittels einer quellenden Erstarrungsmasse (z. B. Vergussmörtel) nicht erforderlich ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbrahmens ist auf einer dem Riegelabschnitt entgegen gesetzten Seite des Stützenabschnitts ein mit einem Vordachriegel verbundener Vordachriegelabschnitt angeformt. Diese Maßnahme ermöglicht in besonders einfacher und kostengünstiger Weise die Ausbildung eines Vordaches. In diesem Fall kann es von Vorteil sein, wenn der Vordachriegelabschnitt in Form eines plattenförmigen Flächenkörpers mit einer Vielzahl Durchbrechungen ausgebildet ist, wobei der Vordachriegelabschnitt mittels die Durchbrechungen durchsetzender Befestigungselemente, insbesondere Stabdübel, am Vordachriegel befestigt ist. Diese Maßnahme ermöglicht eine besonders einfache Befestigung des Vordachriegelabschnitts am Vordachriegel.
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Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf einen Dreigelenkrahmen in Verbundbauweise mit zwei wie oben beschrieben ausgebildeten Halbrahmen, wobei die beiden Riegel an ihren freien, entgegen gesetzt zu den Stützen angeordneten Riegelenden durch einen als Kopplungsgelenk wirkenden Firstverbinder miteinander verbunden sind.
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Ein Verfahren zur Montage eines Halbrahmens eines Dreigelenkrahmens umfasst die folgenden Schritte:
Einen Schritt zum Bereitstellen einer in einem Fundament verankerten Stütze aus einem Erstarrungsmaterial, beispielsweise Beton oder Stahlbeton, wobei beispielsweise eine vorgefertigte Stütze im Fundament verankert wird. Selbstverständlich wäre es auch möglich zur Formung der Stütze eine Schale mit Erstarrungsmaterial auszugießen. Einen weiteren Schritt zum Bereitstellen eines Riegels aus einem vom Erstarrungsmaterial der Stütze verschiedenen Material, beispielsweise Holz, wobei am Riegel ein Metalleinsatz aus beispielsweise Stahl befestigt ist, wobei der Metalleinsatz aus einem vollständig im Riegel versenkten Riegelabschnitt und einem insbesondere von einer stirnseitigen Endfläche des Riegels abstehenden Stützenabschnitt zusammengesetzt ist. Einen Schritt zum Einfügen eines Riegelendes in eine Ausnehmung der Stütze, wobei der Stützenabschnitt vollständig in der Ausnehmung versenkt wird. Vorteilhaft wird der Stützenabschnitt des Metalleinsatzes hierbei in einen Hinterschnitt der Ausnehmung eingefügt. Besonders vorteilhaft wird der Riegel von oben her in die Ausnehmung eingefügt, insbesondere eingehängt. Gegebenenfalls einen weiteren Schritt zum Verankern des Stützenabschnitts in der Ausnehmung der Stütze mittels eines Erstarrungsmaterials, beispielsweise Vergussmörtel.
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Ein Verfahren zur Montage eines Dreigelenkrahmens umfasst die folgenden Schritte:
Einen Schritt zum Bereitstellen von zwei Halbrahmen, die durch das oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Einen Schritt zum Verbinden der freien Riegelenden durch einen als Kopplungsgelenk wirkenden Firstverbinder. Vorteilhaft wird vor dem Verbinden der freien Enden der beiden Riegel ein die beiden Riegel miteinander verbindendes Montagezugelement in Stellung gebracht, welches nach Verbinden der freien Riegelenden durch den Firstverbinder wieder entfernt wird.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiel
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Gleiche bzw. gleich wirkende Elemente sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dreigelenkrahmens;
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2 eine perspektivische Ansicht der Rahmenecke (Detail ”A”) des Dreigelenkrahmens von 1;
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3 eine Ansicht von oben der Rahmenecke des Dreigelenkrahmens von 1;
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4 eine Seitenansicht der Rahmenecke des Dreigelenkrahmens von 1;
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5 eine perspektivische Ansicht der Rahmenecke eines zweiten Ausführungsbeispiels des Dreigelenkrahmens im nicht-montierten Zustand;
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6 eine perspektivische Ansicht der Rahmenecke von 5 im montierten Zustand.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichneten Dreigelenkrahmens in Verbundbauweise zur Montage einer Rahmentragkonstruktion (Tragwerk) für eine Halle beschrieben. Die Rahmentragkonstruktion umfasst eine Vielzahl solcher Dreigelenkrahmen 1, die in einer Reihe nach- bzw. nebeneinander angeordnet sind. Zur Fertigung der Halle werden an der Rahmentragkonstruktion Wand- und Dachelemente (nicht gezeigt) befestigt, welche eine raumabschließende Funktion erfüllen. Die Dreigelenkrahmen 1 haben keine raumabschließende, sondern nur eine statische (tragende) Funktion. Durch die Wand- und Dachelemente wird ein Innenraum der Halle von der äußeren Umgebung abgegrenzt.
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Der selbsttragende Dreigelenkrahmen 1 umfasst zwei in Verbundbauweise ausgeführte Halbrahmen 2, die jeweils aus einer vertikalen Stütze 3 aus Beton oder Stahlbeton und einem Riegel 4 aus Holz zusammengesetzt sind. Im Dreigelenkrahmen 1 laufen die beiden Riegel 4 aufeinander zu und gelangen zur gegenseitigen Anlage an inneren Stirnflächen 19, die als Montagestoßflächen dienen.
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Durch einen Firstverbinder 14, der als Kopplungsgelenk dient, sind die beiden Riegel 4 an ihren Montagestoßflächen fest miteinander verbunden. Der Firstverbinder 14 ist hier beispielsweise in Form zweier Bänder 15 ausgebildet, die sich jeweils auf Ober- und Unterseite 23, 24 von inneren Riegelenden 6 der beiden Riegel 4 befinden. Die Bänder 15 sind jeweils mit Bandlöchern 16 versehen, wobei jeweils zwei Bandlöcher 16 fluchtend zur einer zwischenliegenden ersten Riegelbohrung 18 angeordnet sind. Mittels erster Stabdübel 17, welche jeweils zwei Bandlöcher 16 und die zwischenliegende Riegelbohrung 18 durchsetzen, sind die beiden Bänder 15 miteinander und mit den beiden Riegeln 4 verbunden, wodurch die beiden Riegel 4 aneinander befestigt sind.
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Die vertikalen Stützen 3 haben hier beispielsweise eine Quaderform mit einer quadratischen oder rechteckigen Querschnittsfläche. Mit einem unteren Stützenende 8 können die Stützen 3 jeweils in einem Fundament (nicht gezeigt), beispielsweise ein Betonfundament, fest verankert werden, wobei eine Verankerung der Stützen 3 beispielsweise durch Schraubbolzen erfolgen kann, die mit den Stützen 3 verbunden sind und in das Fundament eingedreht werden. Ein gegenüberliegendes oberes Stützenende 7 mit einer oberen Stirnfläche 20 dient für eine Verbindung mit dem zugehörigen Riegel 4.
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Die Riegel 4 haben hier beispielsweise eine rechteckige Querschnittsfläche, die sich zur Montagestoßfläche 19 hin verkleinert, entsprechend einer sich verjüngenden Quaderform.
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Die Riegel 4 sind jeweils mit einem entgegengesetzt zum inneren Riegelende 6 angeordneten, äußeren Riegelende 5 am oberen Stützenende 7 befestigt, wodurch eine biegesteife Rahmenecke 21 gebildet wird. Dabei ist jeder Riegel 4 schräg zur Stütze 3 angeordnet, wobei die beiden Riegel 4 zum Kopplungsgelenk hin ansteigen und im Kopplungsgelenk einen stumpfen Winkel bilden.
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In den Rahmenecken 21 ist jeweils das äußere Riegelende 5 in einer Ausnehmung 12 der Stütze 3 aufgenommen, wobei die Ausnehmungen 12 an den einander zugewandten inneren Seitenflächen 13 der beiden Stützen 3 und den oberen Stirnflächen 20 offen sind. An den voneinander abgewandten äußeren Seitenflächen 53 der Stützen 3 sind die Ausnehmungen 12 jeweils geschlossen. Insbesondere erstrecken sich die Ausnehmungen 12 jeweils bis zur oberen Stirnfläche 20 und verfügen dort über eine Öffnung 22, so dass der Riegel 4 von oben her in die Ausnehmung 12 eingehängt werden kann.
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Zur biegesteifen Verbindung zwischen Riegel 4 und Stütze 3 ist in jedem Halbrahmen 2 ein Stahleinsatz 9 im Bereich der Rahmenecke 21 angeordnet. Der Stahleinsatz 9 setzt sich aus zwei jeweils als plattenförmige Flächenelemente ausgebildeten Abschnitten zusammen, nämlich ein im Riegel 4 vollständig versenkter Riegelabschnitt 10 und ein stirnseitig vom Riegel 4 abstehender Stützenabschnitt 11, der quer zum Riegelabschnitt 10 angeordnet ist und einer äußeren Stirnfläche 30 des Riegels 4 anliegt. Gegenüber dem Riegel 4 ist der Stützenabschnitt 11 (quer zu dessen Erstreckungsrichtung) verbreitert. Sowohl der Riegelabschnitt 10 als auch der Stützenabschnitt 11 sind vertikal orientiert, wobei der Riegelabschnitt 10 in Erstreckungsrichtung der Stütze 3 und der Stützenabschnitt 11 senkrecht zum Riegelabschnitt 10 angeordnet ist. Der Stahleinsatz 9 ist im Riegel 4 und in der Stütze 3 vollständig versenkt, so dass im montierten Zustand kein Teil des Stahleinsatzes 9 frei liegt bzw. vom Halbrahmen 2 hervorsteht.
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Zu diesem Zweck ist in der Rahmenecke 21 der Riegelabschnitt 10 in eine schlitzförmige Aussparung 25 im äußeren Riegelende 5 eingesetzt und darin versenkt. Zur Verankerung des Riegelabschnitts 10 im Riegel 4 ist der Riegelabschnitt mit einer Vielzahl über die Platte verteilt angeordneter Durchbrechungen 26 versehen, die jeweils fluchtend zu zweiten Riegelbohrungen 27 angeordnet sind und von zweiten Stabdübeln 28 durchsetzt werden.
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Bei montiertem Riegel 4 ist das äußere Riegelende 5 in einem inneren Ausnehmungsabschnitt 31 und in einem äußeren Ausnehmungsabschnitt 32 der Ausnehmung 12 aufgenommen. Der gegenüber dem Riegel 4 verbreiterte Stützenabschnitt 11 des Stahleinsatzes 9 ist nur im äußeren Ausnehmungsabschnitt 32 der Ausnehmung 12 aufgenommen, wobei der äußere Ausnehmungsabschnitt 32 gegenüber dem inneren Ausnehmungsabschnitt 31 (in einer Horizontalebene quer zur Erstreckungsrichtung des Riegels) verbreitert ist, so dass der Stützenabschnitt 11 einen Absatz 49 hintergreift. Der Riegel 4 kann somit bei der Montage in einfacher Weise mittels des Stahleinsatzes 9 in die Ausnehmung 12 eingehängt werden.
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Das äußere Riegelende 5 ist im inneren Ausnehmungsabschnitt 31 zumindest annähernd passgenau bzw. mit geringem Spiel aufgenommen. Im Unterschied hierzu verbleibt im äußeren Ausnehmungsabschnitt 32 bei aufgenommenem Stützenabschnitt 11 ein Hohlraum 33, der abgesehen von seiner oberen Öffnung 22 zumindest annähernd geschlossen ist. Der Hohlraum 33 wird durch einen quellenden Vergussmörtel 34 verfüllt, wodurch der Stützenabschnitt 11 form- und kraftschlüssig im äußeren Ausnehmungsabschnitt 32 verankert und der Riegel 4 mit der Stütze 3 zur biegesteifen Rahmenecke 21 verbunden wird. Um die Biegesteifigkeit zu unterstützen, sind auf beiden Seiten des Riegelabschnitts 10 jeweils zwei übereinander liegende Versteifungsrippen 35 angeordnet, welche als plattenförmige Flächenelemente ausgebildet sind und sowohl senkrecht zum Stützenabschnitt 11 als auch senkrecht zum Riegelabschnitt 10 angeordnet sind. Die Versteifungsrippen 35 sind sowohl mit dem Stütz- als auch mit dem Riegelabschnitt verbunden.
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Wie insbesondere 4 entnehmbar ist, befindet sich der Stützenabschnitt 11 im Bereich einer Einsenkung 38 der äußeren Stirnfläche 30 des Riegels 4, so dass eine stirnseitige Oberfläche 39 des Stützenabschnitt 11 in etwa fluchtend mit dem außerhalb der Einsenkung 38 befindlichen Teil der äußeren Stirnfläche 30 des Riegels 4 abschließt. Dabei hat der Stützenabschnitt 11 in vertikaler Richtung eine geringere Abmessung (ca. 1/3) als das in der Ausnehmung 12 aufgenommene äußere Riegelende 5.
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Für eine Montage des Dreigelenkrahmens 1 werden zunächst die beiden Stützen 3 im Fundament verankert, anschließend werden die beiden Riegel 4 mit den Stahleinsätzen 9 jeweils in der Ausnehmung 12 der zugehörigen Stütze 3 von oben her eingehängt und die beiden Riegel 4 an den inneren Riegelenden 6 durch den Firstverbinder 14 miteinander verbunden. Weiterhin wird ein horizontaler Montagezugstab 36 (1) in Stellung gebracht, der jenseits der beiden Rahmenecken 21, d. h. koppelungsgelenkseitig der Stahleinsätze 9, an den Riegeln 4 befestigt ist. Der Montagezugstab 36 ist durch eine Ablängung 37 am Firstverbiner 14 angebracht. Die Länge des Montagezugstabs 36 kann durch eine Klemmlasche 29 verändert werden, so dass die Schräge bzw. der Winkel zwischen den beiden Riegeln 4 in gewünschter Weise eingestellt und fixiert werden kann. Anschließend wird in jeder Rahmenecke 21 der Stahleinsatz 9 durch Verfüllen der äußeren Ausnehmungsabschnitte 32 mit quellendem Vergussmörtel 34 verankert. Nach Aushärten des Vergussmörtels 34 ist der Dreigelenkrahmen 1 belastbar.
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An der Tragkonstruktion, welche sich aus den anhand der 1 bis 4 veranschaulichten Dreigelenkrahmen 1 zusammensetzt, können flächige Wand- und Dachelemente, welche eine raumabschließende Funktion haben und eine Außenhülle der Halle bilden, an den Riegeln 4 bzw. Stützen 3 befestigt werden. Beispielsweise werden vertikale Wandelemente in etwa im Bereich einer Mittenlängsebene der Stützen 3 angeordnet und an diesen befestigt. Die Dachelemente werden zur Bildung eines Firstdaches an den schrägen Riegeln 4 befestigt. In den Dreigelenkrahmen 1 sind die Stahleinsätze 9 zum Ausbilden der steifen Rahmenecken 21 vollständig innerhalb der Halbrahmen 2 versenkt, so dass sie im Brandfall gegen Hitzeeinwirkung geschützt sind.
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In den 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dreigelenkrahmens 1 in Verbundbauweise veranschaulicht. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, werden lediglich die Unterschiede zum Dreigelenkrahmen 1 der 1 bis 4 beschrieben und ansonsten wird auf die dort gemachten Ausführungen Bezug genommen.
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Demnach umfasst der Stahleinsatz 9 den in der schlitzförmigen Aussparung 25 des Riegels 4 aufgenommenen Riegelabschnitt 10, der hier über einen Verlängerungsabschnitt 40 verfügt, durch den erreicht wird, dass der Stützenabschnitt 11 von der äußeren Stirnfläche 30 beabstandet ist. Auf der einen Seite des Stützenabschnitts 11 ist der Riegelabschnitt 10 angeformt, auf der anderen Seite des Stützenabschnitts 11 ist ein Vordachriegelabschnitt 41 angeformt, welcher in Entsprechung zum Riegelabschnitt 10 ausgebildet ist und sich in vertikaler Orientierung in Erstreckungsrichtung des Riegels 4 erstreckt. Der Stützenabschnitt 11 ist quer zum Riegelabschnitt 10 und quer zum Vordachriegelabschnitt 41 angeordnet.
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Der Vordachriegelabschnitt 41 ist in eine schlitzförmige Vordachriegelaussparung 43 eingesetzt und darin vollständig versenkt. Zur Verankerung des Vordachriegelabschnitts 41 im Vordachriegel 42 ist der Vordachriegelabschnitt 41 mit einer Vielzahl verteilt angeordneter Vordachriegeldurchbrechungen (nicht gezeigt) versehen, die jeweils fluchtend zu Vordachriegelbohrungen 44 angeordnet sind und von nicht näher dargestellten Stabdübeln durchsetzt werden. Zur Verbesserung der Biegesteifigkeit sind Vordachriegel-Versteifungsrippen 45 an den Stützenabschnitt 11 angeformt, die sowohl senkrecht zum Vordachriegelabschnitt 41 als auch senkrecht zum Stützenabschnitt 11 angeordnet sind. An den Vordachriegeln 42 können flächige Dachelemente (nicht gezeigt) zur Formung eines Vordachs befestigt werden.
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Die Ausnehmung 12 der Stütze 3 verfügt am oberen Stützenende 7 über den inneren Ausnehmungsabschnitt 31 und den äußeren Ausnehmungsabschnitt 32, wobei der äußere Ausnehmungsabschnitt 32 gegenüber dem inneren Ausnehmungsabschnitt 31 (in einer Horizontalebene quer zur Erstreckungsrichtung des Riegels) nicht verbreitert ist, sondern eine gleiche Breite aufweist. Zwischen den beiden Ausnehmungsabschnitten 31, 32, befindet sich ein Übergangsabschnitt 46 mit einer schlitzförmigen Einsenkung 47 für den Verlängerungsabschnitt 41 des Stahleinsatzes 9. Der Übergangsabschnitt 46 bildet eine innere Stützfläche 52 und eine äußere Stützfläche 48. Die Ausnehmung 12 ist an der inneren Seitenfläche 13, der gegenüberliegenden äußeren Seitenfläche 53 und der oberen Stirnfläche 20 der Stütze 3 offen.
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Zur Formung der biegesteifen Rahmenecke 21 wird das äußere Riegelende 5 des Riegels 4 mit dem Stahleinsatz 9 in der Ausnehmung 12 der zugehörigen Stütze 3 von oben her eingehängt. Hierbei wird das äußere Riegelende 5 (bzw. ein endständiger Abschnitt hiervon) im inneren Ausnehmungsabschnitt 31, der Verlängerungsabschnitt 40 in der Einsenkung 47 und der Stützenabschnitt 11 im äußeren Ausnehmungsabschnitt 32 aufgenommen. Dabei gelangt die äußere Stirnfläche 30 des Riegels 4 zur Anlage gegen die innere Stützfläche 52 und der Stützabschnitt 11 zur Anlage gegen die äußere Stützfläche 48, wodurch der Riegel 4 in Erstreckungsrichtung fixiert wird. Auf die Verwendung eines Vergussmörtels 34 kann verzichtet werden. Zur Fixierung in vertikaler Richtung ist eine Deckplatte 50 vorgesehen, die an einer Verstärkungsplatte 51 an der oberen Stirnfläche 20 der Stütze 3 befestigt wird.
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Auch in dieser Ausführungsform des Dreigelenkrahmens 1 sind die beiden Stahleinsätze 9 zum Ausbilden der steifen Rahmenecken 21 vollständig innerhalb des jeweiligen Halbrahmens 2 versenkt, so dass sie im Brandfall gegen Hitzeeinwirkung geschützt sind.
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Die Erfindung stellt einen Halbrahmen für einen Dreigelenkrahmen zur Verfügung, bei dem ein nicht frei liegender Metalleinsatz für eine biegesteife Verbindung von Stütze und Riegel vorgesehen ist. Somit wird der Metalleinsatz vor Hitze und Feuer abgeschirmt ist, so dass rechtliche Bestimmungen bezüglich einer ausreichenden Feuerbeständigkeit, insbesondere hinsichtlich der Feuerwiderstandsklasse F90, einfach und zuverlässig erfüllt werden können. Der Halbrahmen bzw. der Dreigelenkrahmen können in der industriellen Serienfertigung einfach und kostengünstig hergestellt und montiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dreigelenkrahmen
- 2
- Halbrahmen
- 3
- Stütze
- 4
- Riegel
- 5
- äußeres Riegelende
- 6
- inneres Riegelende
- 7
- oberes Stützenende
- 8
- unteres Stützenende
- 9
- Stahleinsatz
- 10
- Riegelabschnitt
- 11
- Stützenabschnitt
- 12
- Ausnehmung
- 13
- innere Seitenfläche
- 14
- Firstverbinder
- 15
- Band
- 16
- Bandloch
- 17
- erste Stabdübel
- 18
- erste Riegelbohrung
- 19
- innere Stirnfläche
- 20
- obere Stirnfläche
- 21
- Rahmenecke
- 22
- Öffnung
- 23
- Oberseite
- 24
- Unterseite
- 25
- Aussparung
- 26
- Durchbrechungen
- 27
- zweite Riegelbohrung
- 28
- zweite Stabdübel
- 29
- Klemmlasche
- 30
- äußere Stirnfläche
- 31
- innerer Ausnehmungsabschnitt
- 32
- äußerer Ausnehmungsabschnitt
- 33
- Hohlraum
- 34
- Vergussmörtel
- 35
- Versteifungsrippen
- 36
- Montagezugstab
- 37
- Ablängung
- 38
- Einsenkung
- 39
- Oberfläche
- 40
- Verlängerungsabschnitt
- 41
- Vordachriegelabschnitt
- 42
- Vordachriegel
- 43
- Vordachriegelaussparung
- 44
- Vordachriegelbohrung
- 45
- Vordachriegel-Versteifungsrippe
- 46
- Übergangsabschnitt
- 47
- Einsenkung
- 48
- äußere Stützfläche
- 49
- Absatz
- 50
- Deckplatte
- 51
- Verstärkungsplatte
- 52
- innere Stützfläche
- 53
- äußere Seitenfläche
