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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Knotens für mehrere
in diesem Knoten zusammenstoßende säulenförmige Bauelemente.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Herstellung eines Knotens für mehrere in diesem Knoten zusammenstoßende säulenförmige
Bauelemente, Won der Anmelderin wurde bereits vorgeschlagen, zur Rationalisierung
der Bauweise Grundkonstruktionen aus genormten säulenförmigen Bauelementen vorzusehen,
aus denen Träger- und Zugelemente herstellbar sind, Derartige Bauelemente eignen
sich hervorragend zum Bauen in einer Rasterbauweise.
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Bei einer derartigen Bauweise tritt jedoch der Fall auf, daß in einzelnen
Knotenpunkten jeweils wenigstens zwei oder mehrere Enden von säulenförmigen Bauelementen
zusammenstoßen,
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt,
ein geeignetes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen
Knotens in einfacher Weise anzugeben.
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Dies wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die säulenförmigen Bauelemente jeweils mit einem Ende eines
an der Stelle des zu erstellenden Knotens angeordneten sternförmigen Halte- und
Justierelementes verbunden werden, daß die gegen das Halte- und Justierelement weisenden
Endflächen der säulenförmigen Bauelemente so einjustiert werden, daß sie auf einer
vorbestimmten, gedachten Fläche liegen, und daß der von dieser Fläche umschlossene
Raum unter Verwendung der Endflächen der säulenförmigen Bauelemente als Schalungen
mit einem sich verfestigenden Baumaterial auagegossen wird.
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Ein derartiges Verfahren weist den Vorteil auf, daß die einzelnen
säulenförmigen Bauelemente bereits in ihre richtige Lage einjustiert werden können,
bevor der eigentliche Knoten ausgebildet wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß zur Herstellung des Knotens im wesentlichen keine besondere Schalung verwandt
werden muß, da die Enden der säulenförmigen Bauelemente selbst als Schalungen dienen.
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Vorzugsweise besteht die gedachte Fläche, auf der die Enden der Bauelemente
angeordnet werden, aus einer Kugelschale. Dies bringt den Vorteil, daß eine möglichst
gleichförmige Krqftverteilung im Knoten erreicht wird.
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Stoßen an einem Knoten weniger säulenförmige Baublemente zusammen,
als maximal für einen Knoten vorgesehen sind, so können an den von Endflächen der
säulenförmigen Bauelemente freien Stellen auf der gedachten Fläche des Knotens zusätzliche
Verschalungskappen vorgesehen werden. Hierbei werden diese Schalenkappen vorzugsweise
bereits in der Form der Endflächen der säulenförmigen Bauelemente ausgebildet,
Um
gleichzeitig in einem Knoten Aussparungen für das spätere Auflegen von Deckenelementen
auszubilden, werden zweckmäßigerweise entsprechende Schalungseinsätze vorgesehen.
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Als Vorrichtung für die Erstellung des Knotens dient vorzugsweise
ein an der Stelle des zu erstellenden Knotens anzuordnendes sternförmiges Halte-
und Justierelement, das wenigstens so viele in die Richtung der Bauelemente weisende
Verbindungsarme aufweist, wie Bauelemente an dem jeueiligen Knoten zusammenstoßen.
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Bei einer vorzugeweisen Ausführungsform eines derartigen sternförmigen
Halte- und Justierelementes wird dieses aus vier parallel im Abstand zueinander
verlaufenden Winkeleisen gebildet, deren Winkelkanten aufeinander zu gerichtet sind,
wobei die Winkeleisen jeweils über die Verbindungsarme bildende Eisenstäbe miteinander
verbunden sind, die in den zwischen den Winkeleisen gebildeten Spalten in vorbestimmten,
gagenseitigen Winkelstellungen angeordnet sind und über die Spalten hinaus vorstehen.
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Vorzugsweise wird jeweils eine Anschlußbefestigung eines an eine Knotenkugel
stoßenden säulenförmigen Bauelementes mit einem Verbindungsarm des sternförmigen
Halts- und Justierelementes verbunden. Um hierbei eine bequeme Justierung eines
Bauelementes 'gegenübsr dem sternförmigen Halte- und Justierelement vornehmen zu
können, sind die außenliegenden Enden der Verbindungsarme vorzugsweise jeweils mit
einem Gewinde versehen,so daß jeweils winde Anschlußbefestigung eines Bauelementes
mit einem Verbindungsarm über eine Gewindemuffe verbunden werden kann.
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Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung
dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeichnung
zeigen: Fig. 1 eine schematische Teilschnittansicht eines kugelförmig ausgebildeten
Knotens, in dem drei Bauelemente zusammenstoßen,
Fig. 2 eine schematische
Teilschnittansicht eines Knotens zur Erläuterung der Verschalungsweise, Fig. 3 eine
Draufsicht auf eine Ausführungsform eines sternförmigen Halte- und Justierelementes
für einen Knoten, und Fig. 4 eine Vorderansicht des in Fig, 3 gezeigten sternförmigen
Halte- und Justierelementes.
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In Fig. 1 ist ein Knoten 43 in Form einer Kugel dargestellt, in dem
drei säulenförmige Bauelemente 40, 41 und 42 zusammenstoßen, von denen jeweils lediglich
die gegen den Knoten 43 verbreiterten Enden dargestellt sind, Der Knoten könnte
natürlich auch anstatt in Form einer Kugel in etwa der Form eines Polyeders oder
etwa eines Ellipsoids oder Paraboloids ausgebildet sein.
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Die dem Knoten zugewandten Endflächen 44, 45 bzw, 46 der säulenförmigen
Bauelemente 40, 41 bzw. 42 sind vorzugsweise jeweils in Form einer Teilfläche der
-Fläche ausgebildet, die der späteren äußeren Oberfläche des Knotens entspricht.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Endflächen 44, 45, 46 in Form von Kugelteilflächen
ausgebildet, die vorzugsweise denselben Radius aufweisen wie die zu erstellende
Knotenkugel 43, Die Oberflächen der Kugelteilflächen 44, 45 bzw. 46 der drei Bauelemente
40, 41 bzw, 42 liegen jeweils über Kunststoffschichten 47, 48 bzw. 49 gegen die
fertige Oberfläche der Knotenkugel 43 an, Hierdurch wird zwischen den Oberflächen
der säulenförmigen Bauelemente sowie der Knotenkugel eine gewisse Schmierfläche
bzw, eine gelenkige Verbindung geschaffen. Der Vorteil der Ausbildung des Knotens
in Form einer Kugel ist hierbei darin zu sehen, daß auch bei einer sich ändernden
Winkelstellung des oder der Bauelemente gegenüber der Knotenkugel 43 jeweils eine
gleich große Auflagefläche erhalten bleibt, so daß zu jeder Zeit und in jeder Winkelstellung
eine gleichmäßige Kraftübertragung zwischen der Knotenkugel- und einem Bauelement
40 bis 42 gewährleistet ist
Zur Ausbildung des Knotens wird zunächst
an der Stelle, an der der Knoten später zu liegen kommen soll, ein sternförmiges
Halte-und Justierelement 52 angeordnet, von dem ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel
weiter unten noch anhand-der Fig. 3 und 4 erläutert werden soll. Das sternförmige
Halte- und Justsrelement 52 weist wenigstens soviele Verbindungsarme 53 bis 55 auf,
wie Bauelemente in einem Knoten zusammenstoßen. Die Verbindungsarme 53 bis 55 sind
jeweils in die Richtung der Knotenkugel 43 ausgerichtet, in der die Längsrichtung
des diesem Verbindungsarm zugeordneten Bauelementes verlaufen soll, Maximal können
achtzehn Verbindungsarme für achtzehn in einem Knoten zusammenstoßende Bauelemente
vorgesehen werden. Die Anschlußrichtungen werden dabei durch die positiven und negativen
Achsrichtungen eines räumlichen kartesischen Koordinatensystems sowie jeweils die
Richtungen der Flächendiagonalen bestimmt, die in den Flächen liegen, die jeweils
durch zwei aneinander grenzende Achsenrichtungen des räumlichen kartesischen Koordinatensystems
aufgespannt werden.
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Da somit auch maximal achtzehn Kugelteilflächen 44 bis 46 an der Oberfläche
einer Knotenkugel 43 anliegen können, werden diese Kugelteilflächen 44 bis 46 vorzugsweise
so groß und mit jeweils der gleichen Form und Abmessung gewählt, daß die Oberfläche
der Knotenkugel 43 gerade durch achtzehn dieser Kugelteilflächen 44 bis 46 etwa
vollständig bedeckt wird, Zur Verbindung der säulenförmigen Bauelemente 40 bis 42
sind vorzugsweise an den Enden dieser säulenförmigen Bauelemente vorgesehene, in
Längsrichtung der Bauelemente verlaufende, und jeweils über die Endflächen 44 bis
46 hinaus vorstehende Anschlußbefestigungen 59 bis 61 vorgesehen. Diese Anschlußbefestigungen
weisen ebenso wie die Verbindungsarme 53 bis 55 des sternförmigen Halte-und Justierelementes
52 Gewinde auf, Zunächst werden nunmehr die Bauelemente 40 bis 42 mit Hilfe von
Hilfshalterungen in den Richtungen ihrer Längsachse angeordnet, in denen sie später
in dem zu bildenden Knoten zusammenstoßen sollen, Sodann werden die Anschlußbefestigungen
59 bis 61 der Bauelemente 40 bis 42 über Muffen 56 bis 58 mit den Verbindungsarmen
53 bis 55 des sternförmigen
Verbindungsstückes 52 verbunden. Mit
Hilfe der Gewindemuffen 56 bis 58 können hierbei die Bauelemente 40 bis 42 so in
ihrer Längsrichtung verschoben und einjustiert werden, daß ihre Kugelteilflächen
44 bis 46 eine durchgehende Kugeloberfläche bilden, Die Kunststoffschichten 47 bis
49 liegen in dieser Stellung der Bauelemente 40 bis 42 mit ihren Seitenrändern vorzugsweise
dicht gegeneinander an. Siril alle an einem Knoten zusammenstoßende Bauelemente
auf diese Weise mit ihren Kugelteilflächen auf einer imaginären Kugeloberfläche
angeordnet, so wird der durph die Kugelteilflächen 44 bis 46 umschlossene Hohlraum
mit Beton ausgefüllt, der zur Herstellung der Knotenkugel 43 dient. Nach dem Aushärten
des Betons sind sodann das sternförmige Halte- und Justierelement 52, die Verbindungsarme
53 bis 55, die Gewindemuffen 56 bis 58 sowie die hiermit verbundenen Teile der Anschlußbefestigungen
59 bis 61 in dem Beton eingeschlossen. Damit ist der Knoten für die Bauelemente
40 bis 42 fertiggestellt, Der Knoten kann also an Ort und Stelle auf der Baustelle
als Ortbetonkugel bzw. Ortbetonknoten ausgebildet werden.
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Bei dem-Herstellungsvorgang der Knotenkugel 43 dienen die Kugelteilflächen
44 bis 46 der einzelnen Bauelemente 40 bis 44 sozusagen als Verschalung, die nicht
wieder entfernt zu werden braucht.
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Stoßen in einem Knoten nur sinige Bauelemente zusammen, so wird durch
deren Kugelteilflächen keine vollständige Kugelfläche gebildet. In diesem Falle
werden für die Ausbildung der Knotenkugel zusätzliche Hilfsverschalungen verwandt,
von denen zwei Ausführungsformen in Fig. 2 dargestellt. sind.
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In Fig. 2 ist ein Bauelement 40a gezeigt, das an eine Knotenkugel
43a stößt. Da diese Anordnung der Verbindung des in Fig, 1 gezeigten Bauelementes
40 mit der Knotenkugel 43 entspricht, sind die weiteren entsprechenden Teile jeweils
mit dems91ben Bezug9-zeichen wie in Fig. 1, jedoch mit der nachgestellten Bezeichnung
a
numeriert.
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In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, daß die im Uhrzeigersinn in Fig.
2 an das Bauelement 40a angrenzenden Bauelemente nicht vorgesehen sind, so daß die
Ausschalungsfläche für die Knotenkugel 43a an diesen Stellen nicht geschlossen wäre.
Zum Verschließen der von der Kugelteilfläche eines Bauelementes eingenommenen Fläche
kann in diesem Falle eine Kappe 65 verwandt werden, deren Form etwa der Form einer
Kunststoffschicht 47 bis 49 entspricht, wie sie in Fig, 1 verwandt wurde. Das heißt,
die Kappe 65 besteht im wesentlichen aus einem Teil 66, der im wesentlichen der
Kugelteilfläche des fehlenden Bauelementes entspricht, sowie einem Rand 67, der
im wesentlichen in radialer Richtung von dem Teil 66 absteht und diesen Teil der
Kappe im wesentlichen vollständig- umgibt.
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Eine derartige Kappe 65 kann sodann auf einfache Weise mit Hilfe eines
Bolzens 68 und einer Flügelmutter 69 an dem Rand der nächstfolgenden Kappe eder
einem anderen Verschalungsglied 70 befestigt werden.
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Das Verschalungsglied 70 besteht im Gegensatz zu der Kappe 65 aus
einem Kugelsegment 71 sowie dem Rand 72, der in ähnlicher Weise wie der Rand 67
der Kappe 65 in radialer Richtung nach außen absteht0 Das Verschalungsglied 70 dient
zur Ausbildung von Aussparungen in der Knotenkugel 43a, Derartige Aussparungen können
erwünscht sein, um die Knotenkugel in den späteren Räumen nicht in Erscheinung treten
zu lassen, oder um eine Auflagefläche für später anzubringende Deckenglieder zu
erhalten, Als Halterung sowohl einer Kappe 65 als auch eines Verschalungsgliedes
70 an einem Bauelement kann eine einfache Klemmvorrichtung 73 dienen, die an dem
Bauelement 40a, z. B. durch einen Gurt (nicht dargestellt) befestigt wird, und die
den Rand 72 des Verschalungsgliedes -?0 gegen das Bauelement 40a preßt, Sowohl an
einer Kappe als auch an einem Verschalungsglied 70 können Einfüllstutzen zum Einfüllen
des Materials zur Ausbildung
der Knotenkugel 43a vorgesehen sein,
In den Figuren 3 und 4 ist eine Ausführungsform für das sternförmige Halte- und
Justierelement 52 angegeben. 8ei der hier dargestellten Ausführungsform sind vier
Winkeleisen 73 bis 76 vorgesehen, die im Abstand voneinander so parallel zuEinander
angeordnet sind, daß sie mit ihren Spitten aufeinander zu gerichtet sind. Die Winkeleisen
sind' selbst über Verbindungsarme 77 bis 84, die vorzugsweise aus Rundstäben bestehen,
miteinander verbindbar, die in die durch die Winkeleisen gebildeten Spalte eingesetzt
und mit'den Winkeleisen und untereinander verschweißt werden. In dieser Weise sind
in den Figuren 3 und 4 sechs Verbindungsarme und zwar die Arme 77, 79, 80, 81, 82
und 83 in den Richtungen angeordnet, die den positiven bzw. negativen Achsrichtungen
eines räumlichen kartesischen Koordinatensystems entsprechen, Zusätzlich sind zwei
derbindungsarme 78 und 84 vorgesehen, die in den Diagonalen der Flächen liegen,
die durch die Verbindungsarme 79 und 81 bzw, 82 und 83 aufgespannt werden, In gleicher
Leise sind Verbindungsarme in Richtung der anderen Flächendiagonalen anbringbar.
An den körperfernen Enden der Verbindungsarme 77 bis 84, die jeweils über die Winkeleisen
73 bis 76 hinaus vorstehen, werden vorzugsweise Außengewinde angebracht, um auf
diese Enden die oben bereits beschriebenen Gewindemuffen aufschrauben zu können.
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Natürlich können auch anders aufgebaute Halte- und Justierelemen te
mit anderen Verbindungen zu den säulenförmigen Bauelementen verwandt werden.