DE2206973C3

DE2206973C3 - Räumliches Bauelement zur Bildung von Trag- und Stützwerken

Info

Publication number: DE2206973C3
Application number: DE2206973A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: PHILIPP HOLZMANN AG 6000 FRANKFURT
Current assignee: PHILIPP HOLZMANN AG 6000 FRANKFURT
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1972-02-14
Publication date: 1980-03-06
Also published as: CH551541A; LU64830A1; DE2206973B2; FR2126384B1; IT949197B; FR2126384A1; BE779761A; DE2109088B2; DE2109088C3; NL171479C; DE2206973A1; DE2109088A1; NL7202485A; AT322798B

Description

Die Erfindung betrifft ein zur Bildung von Trag- und Stützwerken dienendes räumliches Bauelement, das aus einem prismatischen Hohlkörper mit paarweise einander gegenüberliegenden, zueinander parallelen Begrenzungsseiten besteht die fachwerkartig aus Tragteilen und Öffnungen oder Durchbrechungen aufgebaut sind und von denen mindestens zwei zueinander parallele Begre.izungsseiten als Trag- und Verbindungsflächen ausgebildet und mit Verbindungsmitteln zur zug-, druck-, schub- und biegefesten Verbindung mit Bauelementen gleicher oder ähnlicher Gestaltung versehen sind.
Ein Bauelement dieser Art ist durch das ältere Patent 21 09 088 vorgeschlagen worden.

Bei dem würfelförmigen Bauelement nach diesem älteren Vorschlag sind die die Kanten des prismatischen Hohlkörpers bildenden, fest miteinander verschweißten Stäbe als Winkelprofilstäbe mit in den Ebenen der Begrenzungsseiten verlaufenden Schenkeln ausgebildet, wobei in den als Haupttragebenen ausgebildeten Begrenzungsseiten die Winkelprofilstäbe ein stärkeres Profil aufweisen als in den anderen Begrenzungsseiten und wobei die Schenkel dieser stärkeren Winkelprofil-

stäbe mit Anschlußbohrungen zur Aufnahme von Verbindungsschrauben entsprechend den Lochungen von zur Verbindung mehrerer unmittelbar aneinander anliegenden Bauelemente dienenden Stoßlaschen versehen sind.

so Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei Vereinfachung seiner Herstellung und Verringerung seines Gewichtes in allen Begrenzungsseiten eine vergleichsweise gleich große hohe Tragfähigkeit mit scheibenartiger Wirkung aufweist und eine einfache Verbindung mit benachbarten Bauelementen gleicher Art ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß alle Begrenzungsseiten des Bauelementes jeweils aus gepreßten Blechen bestehen, die jeweils zur Bildung der wie in einem Fachwerk verbleibenden Durchbrechungen unter Belassung von gegeneinander versteiften tragfähigen Umfangsrändern mit entsprechenden Ausstanzungen versehen und in den belassenen Tragteilen

fr" profilartig verformt sind.

Ein in dieser Weise weiter ausgebildetes Bauelement erbringt den Vorteil einer einfachen und raschen Herstellung, da alle Begrenzungsseiten des Elementes in

reiner Maschinenarbeit hergestellt werden können und nicht mehr aus einzelnen Profilstäben zusammengesetzt, z.B. zusammengeschweißt werden müssen. Weiterhin sind dabei alle Begrenzun^sseiten ohne Mehraufwand als Trag- und Verbindungsflächen ausgebildet, die alle eine vergleichsweise große Tragfähigkeit mit scheibenförmiger Wirkung aufweisen und zu einer großen räumlichen Tragfähigkeit des Bauelementes führen, das im Vergleich zu einem aus einzelnen Profilstäben zusammengeschweißten Bauelement gleicher Form und Größe ein erheblich geringeres Gewicht haben kann. Bei einer Ausbildung des Bauelementes beispielsweise als Würfel mit einer Kantenlänge von etwa 60 cm kann das Bauelement bei hoher Tragfähigkeit in jeder der sechs Begrenzungsseiten sowie in jeder Richtung aus Stahlblech von nur 2 bis 3 mm Dicke hergestellt werden, das leicht gestanzt und zu Profilen rerformt werden kann. Dabei können die Ausstanzungen der Begrenzungsseiten so angeordnet sein, daß die Begrenzungsseiten Umfangsränder die Form von geradlinig verlaufenden Randstäben aufweisen und etwa rautenförmig angeordnete FuIistäbe gebildet sind, die zur gegenseitigen Versteifung der Randstäbe jeweils etwa im mittleren Bereich der Randstäbe mit diesen verbunden sind.

Die Herstellung eines würfelförmig gestalteten Bauelementes kann noch weiter vereinfacht werden, wenn gemäß der Erfindung jeweils drei aufeinanderfolgende Begrenzungsseiten des Bauelementes aus einem zusammenhängenden Blechstreifen von der dreifachen Länge einer Würfelkante bestehen, der zur Bildung von drei rechtwinklig hintereinander anschließenden Begrenzungsseiten U-förmig abgekantet ist und mit einem zweiten, zur Bildung der drei anderen rechtwinklig aufeinanderfolgenden Begrenzungsseiten mit gleicher U-förmjger Gestaltung abgekantetem Blechstreifen an den freien Kanten der abgekanteten Blechstreifen verschweißt ist.

Bei dieser Aasführungsform der Erfindung bestehen die weiteren Vorteile, daß die Tragfähigkeit der Begrenzungsseiten je für sich erhöht wird, und daß auch bei gegliederter Ausbildung der Begrenzungsseiten mit Randstäben und Füllstäben alle Stäbe bzw. tragenden Teile für jede Begrenzungsseite mit ihrer Außenseite in einer gemeinsamen Ebene liegen. Besonders vorteilhaft für die Tragfähigkeit ist es, wenn die tragenden Teile, wie Füllstäbe und die Randstäbe, im wesentlichen auf ihrer ganzen LJfnge mit einer Profiliemng in Form einer dem Innern des Bauelementes zugewendeten rinnenförmigen Aufwölbung und beiderseits an diese anschließenden Flanschen versehen sind, die mit ihrer Außenseite die Außenflächen jeder Begrenzungsseite bilden.

Die Ausbildung des Bauelementes gemäß der Erfindung schafft weiterhin die Voraussetzung einer einfachen kraftübertragenden Verbindung zwischen Bauelementen gleicher Art, ohne die Umfangsränder der Begrenzungsseiten zu sehr zu schwächen. Hierzu kann das Bauelement mit in seine Ecken eingeschweißten räumlichen Eckverstärkungen versehen sein, die z. B. bei würfelförmiger Gestaltung des Bauelementes jeweils drei im Bereich der Ecken desselben sich an die dort zusammenstoßenden drei Begrenzungsseiten des Bauelementes von innen anlegende Verstärkungsschenkel aufweisen und in jedem Verstärkungsschenkel mit mindestens einer Durchstecköffnurig zur Aufnahme eines hochfesten Verbindungsgliedes, z. B. einer Verbindungsschraube, versehen sind, die sich mit einer entsprechenden öffnung in jedem Eckenbereich jeder Begrenzungsseite des Bauelementes deckt Auf diese Weise wird ermöglicht, an den vier Ecken einer zwischen je zwei benachbarten Bauelemente verlaufenden Trag- und Verbindungsebene jeweils nur eine hochfeste Verbindungsschraube anzuordnen, deren Einzelkraft über die jeweilige Eckverstärkung einwandfrei in das räumliche Tragwerk dps Bauelementes eingeleitet wird, ohne daß eine Verformung des ίο verhältnismäßig dünnen Bleches zu befürchten ist

Infolge der Anordnung der Eckverstärkungen und der hierdurch erreichten guten Kraftübertragung ist aber auch die Möglichkeit geschaffen, mehrere entsprechend der Erfindung ausgebildete Bauelemente mittels Spannglieder in verschiedenen Richtungen zusammenzuspannen. Vorzugsweise ist hierzu jede Eckverstärkung in jedem ihrer Verstärkungsschenkel und jeder Eckenbereich jeder der drei in einer Ecke zusammenstoßenden Begrenzungsseiten auf einer in Richtung der Diagonalen jeder Begrenzungsseite verlaufenden Linie außer der Durchstecköffnung mit zwei zusätzlichen Durchstecköffnungen zur Durchführung je eines Spanngliedes versehen. Die Verwendung von Spanngliedern zur gegenseitigen Verbindung von Bauelementen zu einem Trag- oder Stützwerk, z. B. zu einer Rüstung, zu einer Schutzhalle für Winterbau, zu einer Tribüne od. dgl. hat den Vorteil, daß solche Trag- oder Stützwerke leicht und schnell mit den jeweils erforderlichen Abmessungen hergestellt werden können. Die Spannglieder werden hierzu in der oder den in Betracht kommenden Richtungen durch die Öffnungen in den Eckenbereichen aller zu verbindenden Bauelemente hindurchgesteckt und mit auf ihre Enden aufgesetzten Spannmuttern versehen, mittels der dann die Bauelemente zusammengespannt werden. Hierdurch wird gegenüber einer Verbindung von je zwei benachbarten Bauelementen durch Verbindungsschrauben ein erheblich schnellerer Zusammenbau der Bauelemente erreicht Außerdem besteht hierbei die Möglichkeit, z. B. einem aus würfelförmigen Bauelementen zusammengesetzten Träger über die für die normale Verbindung der Bauelemente erforderliche Kraft hinaus eine Vorspannung zu vermitteln, die sich für eine geringe Durchbiegung des Trägers günstig auswirkt. In der Zeichnung sind Ausführungsformen eines Bauelements nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. I ein würfelförmig ausgebildetes Bauelement in schaubildlicher Ansicht,

Fig. la eine Eckausbildung des Bauelementes in Ansicht,

F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Füllstab einer der Begrenzungsseiten des Bauelementes,

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen winkelförmigen Umfangsrand des Bauelementes,

F i g. 4 zwei zu dem würfelförmigen Bauelement nach F i g. 1 zusammensetzbare Teile in schaubildlicher Ansicht,

F i g. 5 und 6 eine der räumlichen Eckverstärkungen des Bauelementes in Draufsicht und Seilenansicht, F i g. 7 ein Bauelement mit im Vergleich zu F i g. 1 halber Größe in schaubildlicher Ansicht,

Fig.8 vier zu dem Bauelement nach Fig.7 zusammensetzbare Teile in schaubildlicher Ansicht,

F i g. 9 ein aus Bauelementen der F i g. 1 zusammengespanntes Tragwerk in schaubildlicher Ansicht und

Fig. 10 ein durch eine öffnung im Eckenbereich durchgestecktes Spannglied mit Spannmutter in Ansicht.

Das dargestellte räumliche Bauelement 1 weist die aus Fig. 1, 4, 9 und 10 ersichtliche würfelförmige Grundform mit den sechs Begrenzungsebenen bzw. -seiten d, e, f,g, h, /auf (vgl. F i g. 4). Die Kantenlänge des Bauelementes 1 beträgt bei der Grundform, die mit Bauelementen 1 der gleichen Art und Gestaltung zu Trag- und Stützwerken beliebiger Gestaltung, z. B. entsprechend Fig.9, zusammengesetzt werden kann, im allgemeinen 60 cm, so daß das würfelförmige Bauelement 1 eine Höhe, Breite und Tiefe von jeweils 60 cm aufweist und jede Begrenzungsseite eine Flächengröße von 60 χ 60 cm hat. Gemäß F i g. 7 kann das Bauelement auch eine halbe Grundform aufweisen, deren Höhe 30 cm beträgt. Bei der halben Grundform sind daher nur die Begrenzungsseiten / und g quadratisch und 60 χ 60 cm groß, während die Begrenzungsseiten d', e', h'imd /'nur 30 χ 60 cm groß sind. Bei dem Bauelement 1 sind die Begrenzungsseiten d, e, f, g, h, /bzw. d', e', f,g, A'und /'wie in einem Fachwerk mit öffnungen versehen.

Bei allen Ausführungsformen des Bauelementes 1 bestehen die Begrenzungsseiten d, e, f, g, h, /bzw. d', e', f, g, h' und /' aus gepreßtem Blech, z. B. Stahlblech, das eine Dicke von etwa 2 bis 3 mm hat Zur Bildung der fachwerkartigen oder sonstigen öffnungen in jeder Begrenzungsseite sind die Bleche mit entsprechenden Ausstanzungen 200, 201, 202 versehen, die in mehreren Arbeitsgängen hergestellt werden und eine solche Größe und Form haben, daß für jede Begrenzungsseite gegeneinander versteifte, kräftige Umfangsränder 203 bzw. 204 belassen werden. Die belassenen Restflächen sind zu Profilen 205 und 206 verformt, die z. B. gemäß F i g. 2 und 3 gestaltet sein können. Bei den 60 χ 60 cm großen Begrenzungsseiten können die Ausstanzungen 200,201 so gestaltet sein, daß in den Begrenzungsseiten Umfangsränder in Form von stabförmigen Restteilen bzw. Randstäben 2 und von rautenförmig angeordneten Füllstäben 3 verbleiben, die zur gegenseitigen Aussteifung der Randstäbe 2 jeweils im mittleren Bereich der Randstäbe mit diesen verbunden sind. Bei den 30 χ 60 cm großen Begrenzungsseiten d', e', h', /' können jeweils zwei Ausstanzungen 202 von z.B. kreisrunder Form nebeneinander angeordnet sein, zwischen denen jeweils eine stegförmige Restfläche 207 besteht Hierbei wird die gegenseitige Aussteifung der Umfangsränder 204 durch kräftige Eckausrundungen 208 zwischen den vier Umfangsrändern und zwischen diesen und der stegförmigen Restfläche 207 gebildet

Gemäß Fig.4 sind je drei zusammenstoßende

wvgi viit-tuigeeviivii XAf ν-, 1 WZ.VT. g_t Ii, 1 AUS ClIlGlIl JU zusammenhängenden Blechstreifen gebildet, der die dreifache Länge einer Würfelkante aufweist und nach dem Ausstanzen der öffnungen 200, 201 und dem Profilieren U-förmig abgekantet wird. Beim Zusammenschweißen der abgekanteten Blechstreifen in der aus Fig.4 ersichtlichen gegenseitigen Anordnung an ihren freien Umfangskanten wird dann das würfelförmige Bauelement 1 nach Fig. 1 gebildet Bei der in Fig.7 gezeigten halben Grundform des Bauelementes 1' können gemäß F i g. 8 die 60 χ 60 cm großen Begrenzungsseiten /und g jeweils aus einem Einzelblech und je zwei zusammenstoßenden, 30 χ 60 cm große Begrenzungsseiten d', A'und e', /'aus zwei Blechstreifen von je 30 cm Breite und 120 cm Länge gebildet werden, die, wie dargestellt, jeweils rechtwinklig abgekantet und dann miteinander und mit den beiden Begrenzungsseiten /und fan den freien Umfangskanten zu der halben Grundform verschweißt werden.

Bei der Bildung des Bauelementes 1 bzw. Γ entstehen bei der Abkantung der je zwei oder drei Begrenzungsseiten enthaltenden Blechstreifen und beim Zusammenschweißen des Bauelementes an den freien Umfangskanten der Begrenzungsseiten winkelförmige Doppelprofile 206 gemäß F i g. 3, die für jede Begrenzungsseite bzw. an jedem Schenkel gleiche Einzelprofile 203 haben können. Hier haben alle für jede Begrenzungsseite des Bauelements beim Ausstanzen belassenen Restteile das gleiche Einzelprofil 205. Auch ist es besonders günstig, wenn das Profil jeweils durch eine sich im wesentlichen über die ganze Länge der Umfangsränder 203 und der Füllstäbe 3 erstreckenden rinnenförmigen Aufwölbung 2iö und beiderseits an diese anschließenden Flanschen 211 gebildet ist Die rinnenförmige Aufwölbung 210 ist dabei dem Inneren des Bauelementes 1 zugewendet, während die Flanschen 211 mit ihrer Außenseite die Außenfläche jeder Begrenzungsseite bilden. Bei der Herstellung der Begrenzungsseiten aus gepreßten Blechen liegen alle Außenseiten der Flanschen 211 der Profile 205 für jede Begrenzungsseite in der gleichen Ebene. Dabei kann jede dieser Ebenen je nach der Zusammensetzung von mehreren Bauelementen zu einem Trag- oder Stützwerk, z. B. einem Tragwerk gemäß F i g. 9, eine Trag- und Verbindungsfläche bilden, da alle Begrenzungsseiten mit gleich hoher Tragfähigkeit ausgebildet sind. In den Trag- und Verbindungsflächen liegen alle Bauelemente durch die teilweise Erhabenheit 217 (Fig. la) der Ecken bei Verwendung von hochfesten Schrauben kraftschlüssig aneinander, wodurch eine zug-, druck- und schubfeste Verbindung der Bauelemente zu einem Trag- oder Stülzwerk mit geringer Durchbiegung begünstigt wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Bauelementes 1 ist dieses gemäß F i g. 1 und 1 a sowie 5 und 6 zur Verbesserung der Kraftübertragung sowie zur Vereinfachung der gegenseitigen Verbindung von Bauelementen in einem Trag- oder Stützwerk an den Ecken mit je einer räumlichen Eckverstärkung 212 nach Art von »Kofferecken« versehen. Diese Eckverstärkungen weisen jeweils drei Verstärkungsschenkel 213, 214 und 215 auf, die in drei zueinander rechtwinkligen Ebenen so angeordnet sind, daß sie sich an jeder Ecke des Bauelementes von innen an die drei an der jeweiligen Ecke zusammenstoßenden Begrenzungsseiten anlegen und mit diesen verschweißt werden können. Die rinnenförmigen Aufwölbungen 210 der Umfangsränder der Begrenzungsseiten enden zu diesem Zweck, wie in Fig. la gezeigt ist, in einigem Abstand vor der jeweiligen Ecke, jeder der drei Verstärkungsschenkel 213, 214 und 215 ist zur gegenseitigen Verbindung der Bauelemente mit mindestens einer Durchstecköffnung 218 zur Aufnahme bzw. zum Durchstecken eines Verbindungsgliedes, z.B. einer Verbindungsschraube, versehen, die auch durch eine entsprechende öffnung 221 an der Ecke der betreffenden Begrenzungsseite hindurchgesteckt ist Bei Anwendung von Verbindungsschrauben bestehen diese aus hochfestem StahL

Wie aus den Fig. 1, la, 5 und 6 ersichtlich ist, sind jedoch bei der dargestellten Ausführungsform in jedem Eckenbereich jeder Begrenzungsseite drei Durchstecköffnungen 218,219 und 220 angeordnet, die im gleichen Abstand voneinander auf der jeweiligen Diagonale jeder Begrenzungsseite liegen. Durch die Durchstecköffnungen 218, 219 und 220 und die diesen öffnungen entsprechenden Öffnungen 221,222,223 in jeder Ecke jeder Begrenzungsseite können Spannglieder 225 hindurchgesteckt werden, die ansteile von Verbindungs-

schrauben zur gegenseitigen Verbindung der Bauelemente in einem Trag- bzw. Stützwerk, z. B. entsprechend F i g. 9, durch Zusammenspannen der Bauelemente und gegebenenfalls zum Vorspannen eines Tragwerkes dienen können. Zum Spannen der Spannglieder 225

können, wie in Fig. 10 gezeigt, Spannmuttern 226 verwendet werden. Die Spannglieder 225 können dabei in einem etwa der F i g. 9 entsprechenden Tragwerk in drei verschiedenen Richtungen angeordnet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Räumliches Bauelement zur Bildung von Trag- and Stützwerken, bestehend aus einem prismatischen Hohlkörper mit paarweise einander gegenüberliegenden, zueinander parallelen Begrenzungsseiten, die fachwerkartig aus Tragteilen und Öffnungen oder Durchbrechungen aufgebaut sind und von denen mindestens zwei zueinander parallele Begrenzungsseiten als Trag- und Verbindungsflächen ausgebildet und mit Verbindungsmitteln zur zug-, druck-, biege- und schubfesten Verbindung mit Bauelementen gleicher oder ähnlicher Gestaltung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Begrenzungsseiten (d,e,f,g,h, /bzw. d', e', f, g, h\ i') des Bauelementes aus gepreßten Blechen bestehen, die jeweils zur Bildung der wie i<>. einem Fachwerk verbleibenden Duichbrechungen unter Belassung von gegeneinander versteiften tragfähigen Umfangsrändern (203,204) mit entsprechenden Ausstanzungen (200, 201, 202) versehen und in den belassenen Tragteilen profilartig verformt sind.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstanzungen (200, 201) so angeordnet sind, daß die Umfangsränder (203) die Form von breiten, im wesentlichen geradlinig verlaufenden Randstäben (2) aufweisen und etwa rautenförmig angeordnete Füllstäbe (3) gebildet sind, die zur gegenseitigen Versteifung der Randstäbe (2) etwa im mittleren Bereich der Randstäbe mit diesen verbunden sind.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2 in Würfelform, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils drei aufeinanderfolgende Begrenzungsseiten (d, e, f und g, h, i) des Bauelementes aus einem zusammenhängenden Blechstreifen von der dreifachen Länge einer Würfelkante bestehen, der zur Bildung von drei rechtwinklig hintereinander anschließenden Begrenzungsseiten (d, e, f) U-förmig abgekantet ist und mit einem zweiten, zur Bildung der drei anderen rechtwinklig aufeinanderfolgenden Begrenzungsseiten (g, h, i) mit gleicher U-förmiger Gestaltung abgekanteten Blechstreifen an den freien Kanten der abgekanteten Blechstreifen verschweißt ist

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Randstäbe (2) und die Füllstäbe (3) jeweils im wesentlichen auf ihrer ganzen Länge mit einer Profilierung in Form einer dem Innern des Bauelementes zugewendeten rinnenförmigen Aufwölbung (210) und beiderseits an diese anschließenden Flanschen (211) versehen sind, die mit ihrer Außenseite die Außenfläche jeder Begrenzungsseite bilden.

5. Bauelement in Würfelform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es mit in seine Ecken eingeschweißten räumlichen Eckverstärkungen (212) versehen ist, die jeweils drei im Bereich der Ecken des Bauelementes sich an die dort zusammenstoßenden drei Begrenzungsseiten von innen anlegende Verstärkungsschenkel (213, 214, 215) aufweisen und in jedem Verstärkungsschenkel mit mindestens einer Durchstecköffnung (218) zur Aufnahme eines hochfesten Verbindungsgliedes versehen sind, die sich mit einer entsprechenden Öffnung (221) in jedem Eckenbereich jeder Begrenzungsseite (d, e, f, g, h, i) des Bauelementes deckt.

6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eckverstärkung (212) in jedem ihrer Verstärkungsschenkel (213,214,215) und jeder Eckenbereich jeder der drei in einer Ecke zusammenstoßenden Begrenzungsseiten (d, e, f,g, h, i) auf eine in Richtung der Diagonalen jeder Begrenzungsseite verlaufenden Linie außer der Durchstecköffnung (218) und der sich mit dieser deckenden Öffnung (221) mit zwei zusätzlichen Durchstecköffnungen (219,220 und 222,223) zur Durchführung je eines Spanngliedes (225) zum Zusammenspannen und gegebenenfalls zum Vorspannen des aus mehreren Bauelementen gebildeten Tragwerkes versehen ist

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Begrenzungsseiten (d, e, f, g, h, i) des Bauelementes die gleichen Abmessungen aufweisen.