DE2500754C2

DE2500754C2 - Gebäude aus vorgefertigten Bauelementen

Info

Publication number: DE2500754C2
Application number: DE19752500754
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Alco Bauzubehoer & Co 3380 Goslar De GmbH; Alco Bauzubehoer & Co 3380 Goslar GmbH
Current assignee: Junior-Systembau 3380 Goslar De GmbH
Priority date: 1975-01-10
Filing date: 1975-01-10
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE2500754A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebäude aus vorgefertigten Bauelementen, bei dem die Deckenträger ein ebenes Fachwerk bilden und über Knotenelemente mit radial verlaufenden Armen verbunden sind, wobei die Knotenelemente wenigstens teilweise über hohle, an einem Fundament befestigte Säulenelemente abgestützt sind.

Bei den bekannten Gebäuden vorgenannter Art werden Säulenelemente verwendet, die aus einem mehreckigen Rohr bestehen und im Querschnitt der Form des Knotenelementes angepaßt sind (DE-OS 54 385). Der innere Durchmesser des vorzugsweise sechseckigen Säulenelementes entspricht dabei dem Äußeren Durchmesser des Knotenkerns. Das Säulenele- ω ment ist an seinem oberen Ende mit laschenartigen Fortsätzen ausgerüstet, die den Kern des Knotenelementes einschließen und mit diesem verbunden sind.

Bei den beschriebenenen Bauelementen sind die Deckenträger mit den Armen oder Flanschen der b5 Knotenelemente fest verschraubt, so daß diese gemeinsam eine starre Einheit bilden. In gleicher Weise sind bei den bekannten Systemen auch die abgestützten Knotenelemente mit den Säulenelementen zu einer starren Einheit verschraubt oder verschweißt

Die bekannten Bauelemente nut den beschriebenen starren Verbindungen sind praktisch nicht geeignet zur Herstellung von Gebäuden, bei denen eine unterschiedliche Grundrißform des von den Deckerträgern gebildeten Fachwerks gefordert wird, beispielsweise um dreieckige oder sechseckige Grundrißformen mit quadratischen oder rechteckigen zu kombinieren. Bei solchem Wechsel der Grundrißformen treten bei den bekannten Gebäuden erhebliche Biegekräfte in den Säulen- und Knotenelementen auf, so daß entsprechend den jeweiligen Belastungsverhältnissen angepaßte Elemente vorgesehen werden müssen, die durchweg sehr stabil und biegesteif ausgebildet sein müssen und daher ein großes Gewicht aufweisen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gebäude der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß auch bei unterschiedlichen mehrekkigen Grundrißformen des Gebäudes und des entsprechenden von Deckenträgern gebildeten Fachwerks weitgehend gleiche Kräfte in den Säulenelementen auftreten., so daß diese unabhängig von den Grundrißformen für alle Knotenpunkte gleich bemessen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß austauschbare Knotenelemente mit einem massiven Kern mix den Stirnenden der Säulenelemente gegenüber ihren Achsen in allen Richtungen kippbar verbunden sind.

Dadurch, daß der Knoten mit dem Stirnende des Säulenelements gegenüber dessen Achse in allen Richtungen kippbar verbunden ist, werden ausschließlich lotrecht wirkende Kräfte auf das Säulenelement übertragen, während die Horizontalkräfte als Längskräfte in den Deckenträgern aufgenommen werden. Dabei überträgt das Knotenelement die Längskräfte der einzelnen Deckenträger in horizontaler Richtung weiter, wobei die in einem Obergurt eines Deckenträgers auftretenden Druckkräfte in den oder die sich an das Knotenelement weiter anschließenden Deckenträger als Zugkräfte im Untergurt weitergeleitet werden. Auf diese Weise werden die Säulenelemente nicht durch Biegekräfte beansprucht. Daher können die Säulenelemente besonders schlank ausgebildet sein und in den Wänden des Gebäudes untergebracht werden, was nicht nur vom Aussehen sehr vorteilhaft ist, sondern vor allem eine wesentlich bessere Wärme- und Schallisolation ermöglicht. Dies ist besonders in den Außenwandbereichen von großer Bedeutung, wo sich an den Säulenelementen bei den bisherigen Konstruktionen häufig Schwitzwasserprobleme ergeben haben. Durch den Einbau der Säulenelemente in die Wände ergeben sich auch wesentlich günstigere Verhältnisse für den Fall, daß das Bauwerk feuerhemmend oder feuerfest ausgebildet werden muß.

Durch die Austauschbarkeit der Knotenelemente und die gleichzeitige Verwendung von Knotenelementen mit einem massiven Kern ist es möglich, unsymmetrische Anordnungen der radialen Arme an den Knotenelementen vorzusehen, die erforderlich sind, um die genannten Kombinationen verschiedener Grundrißformen zu erreichen. Dabei können an den Randsäulenelementen auch Knotenelemente verwendet werden, die keine Außenflansche aufweisen.

Dabei kann jedes Säulenelement wenigstens an dem einem Knotenelement zugewandten Stirnende eine Stirnplatte aufweisen, deren Außenfläche gegenüber

25 OO 754

der Deckenebene in radialer Richtung vom Knotenelement weggeneigt oder ballig ausgebildet ist und mit dem Kern des Knotenelementes fluchtend mit dem Säulenelement verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, daß auch in den gegenüber der Achse des Säuisnelementes geneigten Stellungen des Knotenelements die Lasteinleitung in die Säulenelemente senkrecht erfolgt, so daß diese nicht auf Biegung beansprucht werden. Die Stirnplatte kann dabei als das Stirnende des Säulenelements übergreifende Kappe ausgebildet und mit diesem durch Paßkerbstifte verbunden sein. Das Säulenelement kann beliebigen, insbesondere polygonalen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen und somit aus Abschnitten eines Rohrmaterials hergestellt sein.

Es ist zweckmäßig, das Knotenelement mit der Stirnplatte des Säulenelements in der Achse des Säulenelements mit relativ radialem Spiel zu verschrauben. Der hierbei vorgesehene Schraubbolzen ist in eine Sackbohrung des zugewandten Stirnendes des Knotenelements eingeschraubt. Aufgrund dieser Ausbildung erhält man zwischen dem Knotenelement und der Stirnplatte des Säulenelements eine Verbindung nach Art eines Pendellagers und erreicht eine zentrische Lasteinleitung in das Säulenelement, und zwar unabhängig davon, wie das Knotenelement ausgebildet ist

Es ist vorteilhaft, wenn eine das untere Stirnende des Säulenelements abdeckende Stirnplatte vorgesehen ist, die einen gegenüber einem entlang der Achse des Säulenelements schraubbares Stützelement aufweist. Diese Stirnplatte am Fußende eines Säulenelements kann in ähnlicher oder gleicher Art wie die beschriebene Stirnplatte am oberen Stirnende des Säulenelemeuts ausgebildet sein. Das schraubbare Stützelement am unteren Stirnende des Säulenelements dient zur Höhenjustierung bzw. Längenjustierung des Säulenelements. Das schraubbare Stützelement kann in Form eines Schraubbolzens mittig in einer Gewindebohrung in der bodenseitigen Stirnplatte des Säulenelements aufgenommen und mit einer im Fundament oder im Boden bzw. in der Geschoßdecke verankerten Bodenplatte drehsicher verbunden sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform erreicht man dadurch, daß das Knotenelement an den beiden Enden seines Kernes kippbar mit den Säulenelementen verbunden ist. Durch diesen spiegelbildlichen Anschluß von zwei fluchtenden Säulenelementen an das gleiche Knotenelement kann auch ohne weiteres mehrgeschossig gebaut werden, zumal aufgrund der Ausbildung die dabei auftretenden höheren Lasten stets zentrisch vom Knotenelement in das Säulenelement und von diesem in das nächste Knotenelement eingeleitet werden. Man erhält dabei eine hochbelastbare Konstruktion von eleganter und leichter Bauweise.

Mit den Maßnahmen nach der vorliegenden Erfindung erhält man praktisch einen Bauelementensatz zur Herstellung eines Gebäudes, dessen Bauelemente vorgefertigt und auf Lager genommen werden können. Jeder Satz besteht aus im wesentlichen gleichen Säulenelementen und auswechselbaren Knotenelementen und ggfs. aus im wesentlichen gleich ausgebildeten Halteelementen. Mit diesem Bausatz lassen sich Gebäude von verschiedenstem Grundriß und unterschiedlicher Raumaufteilung ein- oder mehrgeschossig leicht und schnell aufbauen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer perspektivischer Ansicht ein aus verschiedenen Knoteneiemenien und Deckenträgern gebildetes Tragwerk für eine Geschoßdecke;

Fig.2 im senkrechten Schnitt ein mit einem Knotenelement lösbar verbundenes Säulenelement; F i g. 3 die Anordnung nach F i g. 2 in Draufsicht;

F i g. 4 in Draufsicht jeweils verschieden ausgebildete Knotenelemente;

F i g. 5 im senkrechten Schnitt die Verbindungsstelle zwischen Knotenelement und Säulendementen bei mehrgeschossiger Ausbildung.

F i g. 1 läßt das Prinzip der Herstellung eines Gebäudes mit dem Bauelement gemäß der Erfindung erkennen. Wiedergegeben ist in perspektivischer Darstellung das Tragwerk 1 einer Geschoßdecke. Diese ist aus Deckenträgern 2, z. B. Profilblechen aus Aluminium oder Stahl und Knotenelementen 3 verschiedener Ausführungsform zusammengesetzt Einige der Knotenelemente 3 sind, wie durch strichpunktierte Linien angedeutet ist, durch Säulenelemente in lotrechter Richtung abgestützt Andere Knotenelemente 3 sind dagegen ohne eine solche Abstützung nur mit den angeschlossenen Deckenträgern 2 verbunden, wie dies beispielsweise bei dem mit a bezeichneten Knotenelement der Fall ist

Jedes Knotenelement 3 besteht aus einem Kern und von diesem in radialer Richtung ausgehenden Armen, die mit den anschließenden Enden der Deckenträger 2 fest verbunden, insbesondere verschraubt sind. Die Verschraubung erfolgt derart daß jedes Knotenelement

^iu 3 mit allen angeschlossenen Deckenträgern 2 eine starre Einheit bildet

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, unterscheiden sich die Knotenelemente durch unterschiedliche Anzahl und Richtung der radialen Arme.

³^ F i g. 4 gibt in Draufsicht Beispiele für verschiedene ausgebildete Knotenelemente 3a bis k wieder, wobei die in Fig.4 verwendeten kleinen Buchstaben auch in F i g. 1 dort angeführt sind, wo ein entsprechendes Knotenelement in dem Tragwerk 1 verwendet ist.

⁴⁽¹ Bei dem Beispiel nach F i g. 1 wird deutlich, daß die Deckenträger 2 einerseits miteinander gleichschenklige Dreiecke, andererseits Rechtecke oder Quadrate bilden. Dadurch erhält man im dargestellten Beispiel an einem Ende des Tragwerkes 1 ein aus gleichseitigen Dreiecken

aufgebautes Seckseck, das an seinen sechs äußeren Eckpunkten durch Säulenelemente 4 abgestützt ist. An eine Sechseckseite ist ein rechteckiger Grundriß angeschlossen, der nach einer Seite durch einen gleichen Grundriß ergänzt ist. An die beiden rechteckförmigen

Grundrisse schließt sich am anderen Ende ein trapezförmiger Grundriß an, der an seinen vier Eckpunkten durch Säulenelemente 4 abgestützt ist. Das ganze ist zu einem geschlossenen Rahmenwerk von unregelmäßigem Umriß ergänzt. Aus dem beschriebe-

nen Beispiel wird ohne weiteres deutlich, was man auf diese Weise verwirklichen kann.

In Fig.2 und 3 ist ein durch ein Säulenelement 12 abgestütztes Knotenelement 3 im senkrechten Schnitt wiedergegeben. Das Knotenelement 3 besteht aus einem massiven Kern 6 von z. B. kreisförmigem Querschnitt, von dem im dargestellten Beispiel in zwei aufeinander senkrechten Ebenen radial vorspringende Arme 7 bzw. 8 in Form von Flanschen ausgehen, die an dem gleichen Kern 6 zwei übereinanderliegende Sterne

^b:t bilden. Bohrungen 9 in den Armen 7 bzw. 8 dienen zum Verschrauben der Arme 7, 8 mit den anschließenden Enden der Deckenträger 2. Die Verschraubung erfolgt dabei in aller Regel so fest, daß nicht die Schrauben,

25 OO

sondern die unter hoher Reibung aneinanderliegenden Berührungsflächen die senkrechten Kräfte von den Deckenträgern 2 auf die Knotenelemente 3 übertragen.

Das Knotenelement 3 ist lösbar bzw. auswechselbar mit dem Stirnende 19 des Säulenelementes 12 > verbunden. Das Säulenelement 12 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Mantel 13 von beispielsweise kreisförmigem Querschnitt An beiden Stirnenden des rohrförmigen Mantels sind kappenförmige Stirnplatten 19a bzw. 196 vorgesehen. ι <>

Die Stirnplatte 19a übergreift mit ihrem Kappenrand den rohrförmigen Mantel 13 und ist mit diesem durch Paßkerbstifte 18 lösbar verbunden. Die außenliegende Stirnfläche 14 ist, wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, nach unten und außen allseitig geneigt oder ballig ausgebil- '' det Zur lösbaren Verbindung des Knotenelementes 3 mit dem Säulenelement 12 ist in der Stirnplatte 19a mit Spiel entlang der Achse 17 des Säulenelementes 12 ein Schraubbolzen 16 eingeführt, der in einem Sackloch 15 des Kerns 6 des Knotenelementes 3 einschraubbar ist. -° Diese Schraubverbindung ermöglicht, daß aufgrund der balligen Ausbildung der Stirnfläche 14 das Knotenelement 3, das mit den Deckenträgern eine starre Einheit bildet, gegenüber der Achse 17 des Säulenelementes 12 allseitig im begrenzten, jedoch ausreichenden Umfang ²> kippen kann. Dadurch wird gewährleistet, daß alle an dem Knotenelement 3 angreifenden Lasten oder Kräfte vom Knotenelement 3 zentrisch oder in Richtung der Achse 17 des Säulenelementes i2 in dieses eingeleitet werden. Weder die Verbindungsstelle noch das Säulenelement 12 werden dabei auf Biegung beansprucht. Aufgrund dieser optimalen Lasteinleitung kann das Säulenelement 12 entsprechend leicht und schlank ausgebildet werden.

Die Stirnplatte 196 am unteren Ende des Säulenelementes 12 ist ebenfalls durch Paßkerbstifte 20 angeschlossen und weist in der Achse 17 des Säulenelementes 12 eine Gewindebohrung von relativ großem Durchmesser auf, in welchem das Säulenelement 12 ein lotrechtes schraubbares Stützelement 21 aufnimmt, das bei 22 an einer Bodenplatte 23 festgeschweißt werden kann, die im Fußboden 24 verankert ist. Durch Drehen des Stützelementes 21 kann die Höhenlage des Knotenelementes 3 genau eingestellt werden, ehe das Stützelement 21 mit seinem der Bodenplatte 23 zugekehrten Ende verschweißt wird.

Aus der Darstellung nach F i g. 2 und 3 ist weiterhin ersichtlich, daß bei gleichbleibender Ausbildung des Säulenelementes 12 das Knotenelement 3 leicht gegen ein anderes Knotenelement 3 mit anderer Anzahl und/oder Anordnung der Arme 7, 8 ausgetauscht werden kann.

F i g. 5 veranschaulicht die Verbindung eines Säulenelementes 30 über dessen Stirnplatte 31 mit einem Knotenelement 32.

Dieses besteht wiederum aus einem mit der Stirnplatte 31 um den Schwenkwinkel 38 schwenkbaren Kern 33 und mehreren über die ganze Höhe des Knotenelementes 32 reichenden Armen 34. Durch diese Arme 34 ist die Berührungsfläche zwischen den Armen 34 und den Deckenträgern vergrößert, so daß größere Lasten ohne Scherbeanspruchung der Schraubbolzen aufgenommen werden können. Eine weitere Vergrößerung der Lastaufnahme kann auch durch Erweiterung der Arme 34 in radialer Richtung erreicht werden, wie dies gestrichelt bei 34a angedeutet ist.

Die Anordnung nach F i g. 5 entspricht einer mehrgeschossigen Ausbildung. Gezeigt ist die Verbindungsstelle im Bereich einer Geschoßdecke. Zu diesem Zweck ist spiegelbildlich zum Säulenelement 30 in der gleichen Achsrichtung 37 ein zweites Säulenelement 35 über dessen ballig ausgebildete Stirnplatte 36 angeschlossen, welche ein Knotenelement 32 der darüberliegenden nicht gezeigten Geschoßdecke in entsprechender gelenkiger Form abstützt. Alle Lasten werden also auch bei mehrgeschossiger Bauweise genau zentrisch und lotrecht in die Säulenelemente 30,35 eingeleitet, so daß diese weder selbst noch an den Verbindungsstellen auf Biegung beansprucht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

25 OO Patentansprüche:

1. Gebäude aus vorgefertigten Bauelementen, bei dem die Deckenträger ein ebenes Fachwerk bilden und über Knotenelemente mit radial verlaufenden s Armen verbunden sind, wobei die Knotenelemente wenigstens teilweise über hohle, an einem Fundament befestigte Säulenelemente abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß austauschbare Knotenelemente (3) mit einem massiven Kern ι ο (6) mit den Stirnenden (19) der Säulenelemente (12) gegenüber ihren Achsen (17) in allen Richtungen kippbar verbunden sind.

2. Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Säulenelement (12) wenigstens an dem einem Knotenelement (3) zugewandten Stirnende (19) eine Stirnplatte (i9a) aufweist, deren Außenfläche (14) gegenüber der Deckenebene in radialer Richtung vom Knotenelement (3) weg geneigt oder ballig ausgebildet ist und mit dem Kern (6) des Knotenelementes (3) fluchtend mit dem Säulenelement (12) verbunden ist

3. Gebäude nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatte (19a^ als das Stirnende (19) des Säulenelementes (12) übergreifende Kappe ausgebildet und mit diesem durch Paßkerbstifte (18) verbunden ist.

4. Gebäude nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenelement (3) mit der Stirnplatte (\9a) des Säulenelementes (12) in der Achse des Säulenelementes (12) mit relativ radialem Spiel verschraubt ist

5. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine das untere Stirnende (19) des Säulenelementes (12) abdeckende r> Stirnplatte (i9b) vorgesehen ist die ein gegenüber einem entlang der Achse (17) des Säulenelementes (12) schraubbares Stützelement (21) aufweist.

6. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenelement (32) an den beiden Enden seines Kernes (33) kippbar mit Säulenelementen (30 bzw. 35) verbunden ist.