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Knoten für räumliche Fachwerkkonstruktionen Die Erfindung betrifft
einen Knoten für räumliche Fachwerkkonstruktionen aus Stahlrohrstäben.
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Bei Fachwerkkonstruktionen, die nach dem Baukastensystem aus einem
Grundsortiment von Knoten und Stahlrohrstäben gefertigt werden, sind verschiedene
Arten der Knotenausbildung bekannt So gibt es bekannte Knoten, die aus zwei Klemmdeckeln
und einer Verbindungsschraube bestehen, die mittig beide Klemmdeckel zusammenhält.
Die so verbundenen Stäbe sind an ihren Enden mit angeschweißten Klonen versehen,
mit denen sie zwischen den Deckeln geklemmt und gehalten werden. Diese Knoten haben
den Nachteil, daß die relativ einfache Fertigung ihrer Einzelelemente mit einer
schwierigen Fertigungstechnologie verbunden ist, weil jeder Stab an seinem Ende
gequetscht und durch einen schiefen oder geraden Schweißnahtanschluß an unterschiedliche
Konenstücke angeschlossen werden muß. Hierbei ist auch die Gewährleistung der Gesamtlänge
aufwendig bzw.
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nur mit Hilfe von Vorrichtungen mdglich. Ein weiterer Bachteil dieses
Knotens besteht darin, daß die VariationamUgliehkeiten des Stabanschlusses dadurch
eingeschränkt sind, daß niemals zwei Stäbe in einer Richtung am Knoten angeschlossen
werden kennen und dadurch, daß die Stäbe oft nur stark außermittig am Knoten anschließbar
sind, können sie und auch alle anderen Bauelemente des Knotens nur mit einem Teil
ihres Tragvermögens zur Wirkung kommen.
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Der größte Nachteil dieses bekannten Knotens besteht Jedoch darin,
daß die Gesamtsicherheit von einem einzigen Element allein abhängt, und zwar von
der mittig angeordneten, den Knoten zusammenhaltenden Verbindungsschraube. Diese
Schraube muß deshalb mit einem DrehmomentenBchlSfflel angezogen werden, was zusätzlichen
Montageaufwand bedeutet.
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Ferner ist es ein Nachteil dieses Knotens, daß beim aus wechseln einzelner
Stahlrohrstäbe dieee nicht herausnehmbar
sind, ohne daß alle anderen
Stabanschlüsse eines Knotens und auch des zweiten, zu einem Stab gehörigen Knotens
mit gelöst werden.
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Bekannt sind auch Knoten mit einem Zentralansc-hlußelement, das aus
einer Kugel oder Halbkugel aus Vollmaterial besteht, in der sich in Stabanschlußrichtung
liegende Gewindeldcher befinden. Das 1entralanschlußeiement dieses Knotens hat Abflachungen,
an denen der Stabanschluß satt anliegen kann und die Stabenden besitzen Gewindeanschlüsse,
mit denen sie arretiert im Zentralanschlußelement sitzen.
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Ein anderer bekannter ähnlicher Knoten besteht aus einer EFlbkugelschale,
die an Jedem Stabdurchstoßpunkt ebenfalls abgeflachte Anschlagflächen aufweist.
Der Anschluß der Stäbe wird durch Je eine hochfeste Schraube hergestellt, die in
eine axiale Gewindeöffnung des Stabes eingreift.
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Der Nachteil dieser beiden Knoten liegt nicht nur in der Herstellung
der notwendigen Abflachungen zur Anlage des Stabes, sondern im wesentlichen in der
Anwendung von Gewindeanschlüssen, deren Herstellung an Stabenden und Anschlußstück
aufwendig ist. Obwohl sich diese Knoten gut zusammenbauen lassen, haben sie durch
ihre Ausbildung den Nachteil, daß bei Montage auf der Baustelle ihre Lage und auch
die Länge der Einzelteile, wenn auch minimal, beeinflußt werden können. Dabei erwächst
neben den erforderlichen Einmaßarbeiten auch noch die Gefahr, daß beim Zasammenbau
der Fachwerkkonstruktion stark unterschiedlich vorgespannte Stablinienzüge im Gesamttragwerk
entstehen.
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Dieser Nachteil wirkt sich noch stärker aus, wenn bei der Montage
die Konstruktion starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist.
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Es ist auch ein Knoten bekannt, der als Knotenpunkt einen Würfel oder
ein vielseitiges Prismenstück besitzt. Die Kanten dieses WUrfels oder des vielseitigen
PrismenBtUckes
sind wulstartig verstärkt, um die Stabenden mit zwei
klauenartigen Teilstücken aufnehmen zu können, die mit einer Schraube um die Wulstkanten
des Würfels bzw. des Prismenstückes geklemmt werden. Der Nachteil dieser Knotenverbindung
besteht darin, daß für Jedes System in der Konstruktion spezielle Knotenpunkt stücke
gefertigt werden müseen, deren Fertigung durch die wulstartigen Kanten aufwendig
ist.
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Zweck der Erfindung ist es, einen Knoten zu schaffen, dessen Ausbildung
konstruktiv einfach ist und der unter Vermeidung aller vorangeführten Nachteile
wirtschaftliche Fertigung und Montage sowie Demontage seiner Einzelelemente einschließlich
der Stäbe bei maximaler Ausnutzung des Tragvermögens all dieser Teile zuläßt und
dabei höchstmögliche Sicherheit garantiert.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, den o. a. Zweck mit an den Stabenden
befindlichen, über ein und mit einem Knotenzentrum in funktioneller Verbindung stehende
Bauelemente zu erreichen, die bei fester Verbindung mit Stäben und Knotenzentrum
in bestimmten Grenzen Elastizität des Knotens in sich und innerhalb eines räumlichen
Tragwerkes gewährleisten.
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Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Enden aller im
Knoten zu verbindenden Stahlrohrstäbe mit Bauelementen ausgerüstet sind, die in
Achsrichtung der Stäbe bei gelösten Knoten gegeneinander verschiebliche, Jedoch
untereinander bei montierten Knoten arretierbare Verbindungsteile haben, die einmal
fest an dem Stahlrohrstabende angeordnet und zum anderen lösbar in einem als Dentralanschlußstück
dienenden Hohlkugelzylinder befestigt sind. Im besonderen wird dies dadurch erreicht,
daß an Jedem Stahlrohrstab ein Stirnblech mit einem Rohrstück angeordnet ist, in
das ein Bolzen hineinragt, der mit seiner anderen Seite in einer Öffnung des Hohlkugelzylinders
sitzt und dort einen an der Wandung des Hohlkugelzylinders anliegenden Teller hat.
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Dieser Bolzen gehört zu einem stempelförmigen Verbindungselement,
das zwei sich gegenüberliegende Schlitze hat, die bei Montage mit einem Langloch
des Bolzens fluchten, der zu diesem Zeitpunkt im Rohrstück sitzt und mit einem Kerbstift
gesichert ist. Zum Zwecke der günstigsten Anlage der Verbindungselemente an der
Außenwand des Hohlkugelzylinders ist dabei zwischen dem Rohrstück und dem Hohlkugelzylinder
ein Unterlegstück angeordnet, dessen KrUmmungsradius der Außenwandung des Hohlkugelzylinders
entspricht.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel dargestellt
und beschrieben werden.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Knoten im
Schnitt Fig. 2 einen weiteren Schnitt des erfindungsgemäßen Knotens nach Fig. 1
gemäß Schnittverlaufslinie A-A Fig. 3 einen Schnitt durch ein erfindungsgema'ß ausgebildetes
Stahlrohrstabende Fig. 4 ein zum Knoten gehöriges stempelibrmiges Ver bindungselement
mit seinen Einzelbestandteilen.
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Der erfindungsgemäße Knoten besteht aus Stahlrohrstäben 1, an deren
senkrecht zur Stabachse geschnittenen Stirnflächen je ein Stirnblech 2 fest angeordnet
ist. Auf dem Stirnblech 2 sitzt mittig ebenfalls fest ein Rohrstück 3, das vornehmlich
aufgeschweißt ist. In der Wandung des Rohrstückes 3 befinden sich fluchtend zwei
gegenüberliegende Schlitze 4.
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Zur Zentralisierung aller am Knoten anzuschließenden Stäbe 1 hat der
Knoten einen als Zentralanschlußstück dienenden, aus der Hälfte einer Hohlkugel
und einem ylinderstück gebildeten Hohlkugelzylinder 5. Der Hohlkugelzylinder 5 besitzt
in Jeder Stabanschlußrichtung Öffnungen 6, in denen sich stempelförmige Verbindungselemente
7 befinden. Die Verbindungselemente 7 bestehen aus Je einen mit einem Langloch versehenen
Bolzen 8, an dem sich ein angearbeiteter Teller 9 befindet.
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Bei, am Rohlkugelzylinder 5 angeschlossenen Stahlrohrstäben 1 befindet
sich das Verbindungselement 7 mit seinem Bolzen 8 in einer Rffnung 6 des Hohlkugelzylinders
5. Dabei sitzt auf dem frei aus dem Hohlkugelzylinder 5 herausragenden Ende des
Bolzens 8 das Rohrstück 3 so, daß seine Schlitze 4 mit dem Langloch des Bolzens
8 fluchten. In den Schlitzen 4 sowie im Langloch des Bolzens 8 befinden sich Keilstücke
10, in deren fluchtenden Haiblöchern ein Kerbstift 11 sitzt. Darüber hinaus ist
auf dem Bolzen 8 zwischen dem EQhrstück 3 und dem Hohlkugelzylinder 5 ein Unterlegstück
12 angeordnet. Am Hohlkugelzylinder 5 ist ein Flansch 13 angearbeitet, an dem ein
Dünnblech 14 mit Schrauben 15, die in Gewindelöchern 16 des Flansches 13 sitzen,
angeordnet ist.
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Bei der Montage eines räumlichen Fachwerken wird der erfindungsgemäße
Knoten nunmehr wie folgt gebildet bzw. zusammengefügt.
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Am Ende eines Jeden, senkrecht zur Stabachse abgeschnittenen Stahlrohrstabes
wird das Stirnblech 2 befestigt, vorzugeweise angeschweißt. Mittig auf diesem wird
nun das Rohrstück 3 mit seinen Schlitzen 4 aufgeschweißt, wobei die Gesamtlänge
eines Jeden Stahlrohrstabes mit angeschweißtem Rohrstück 3 kleiner als der lichte
Abstand zwischen zwei als Zentralelement dienenden Hohlkugelzylindern 5 zweier Knoten
sein muß.
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Durch die Öffnungen 6 des Hohlkugelzylinders 5 werden nunmehr die
stempelförmigen Verbindungselemente 7 so angebracht, daß ihre Teller 9 an der Innenwand
des Hohlkugelzylinders anliegen und ihre Bolzen 8 aus dem Hohlkugelzylinder herausragen.
Auf diesem Teil der Bolzen 8 werden die Unterlegstücke 12 und danach die Rohrstücke
3 mit den Stahlrohrstäben 1 aufgeschoben, bis die Schlitze 4 mit dem Langloch des
Bolzens 8 fluchten. Nunmehr werden die Keile 10 gegenläufig
eingeschlagen
und mit dem Stift ii gesichert.
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Nach Montage aller Stäbe an einem Hohlkugelzylinder 5 wird das Dünnblech
14 am Flansch 13 befestigt und der Hohlkugelzylinder damit abgeschlossen.
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Es ist somit eine Knotenausbildung geschaffen, mit der es möglich
ist, die Dimensionierung der Stabquerschnitte im Baumtragwerk selbst auf ein Optimum
hinzuführen und den Stabaustausch einfach zu gestalten, da den Stäben das System
der konstanten Elementenlänge zugrunde liegt. Die Montage und Demontage des Knotens
ist einfach, ermöglicht den Austausch von Stahlrohrstäben aus fertigen Objekten
und gewährleistet eine weitestgehende automatische Herstellung aller Teile.