DE2505049C2 - Knotenverbindung für Stabwerke - Google Patents

Knotenverbindung für Stabwerke

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Description

30
Die Erfindung bezieht sich auf eine Knotenverbindung für Stabwerke mit einem Knotenstück, bestehend aus einem mit einer erhärtenden -. ergußmasse gefüllten metallischen Hohlkörper mit drei oder mehreren Öffnungen, durch welche die Stäbe in die Vergußmasse ragen, wobei die Stabenden sich zum Ende hin vergrößernde Oberflächenabschnitte aufweisen.
Eine derartige Knotenverbindung ist aus der US-PS 16 03 623 bekannt. Hierbei ist im Zentrum des Knotens ein massiver Block mit Anlageflächen und Zentrierstiften für die Stäbe vorgesehen, während die Stabenden flaschenhalsähnlich verjüngt und anschließend wieder aufgeweitet sind. Im Bereich ihrer Verjüngung sind die Stäbe von einem Gehäuse umgeben, welches aus einer Mehrzahl von kugeligen Schalen besteht. Diese Schalen werden nach dem Aufsetzen der Stabenden auf den Block miteinander verschraubt oder verschweißt, worauf der Knoten mit einer erhärtenden Vergußmasse gefüllt wird.
Wesentliche Nachteile dieser Knotenverbindung bestehen in der schwierigen und zeitaufwendigen Montage an Ort und Stelle und darin, daß sie praktisch nur für räumliche, total vernetzte Stabwerke verwendbar ist. Dies liegt daran, daß die Knotenverbindung praktisch keine Biegemomente aufnehmen kann, daß die Stäbe an der Eintrittsstelle in den Knoten sogenannte Fließgelenke bilden, und daher insbesondere bei ein- oder zweilagigen Stabwerken stets die Gefahr eines Umschlagens in den zweiten Stabilitätszustand besteht. μ
Der Erfindung lag daher demgegenüber die Aufgäbe zugrunde, eine Knotenverbindung zu schaffen, welche insbesondere für ein- oder zweilagige Stabwerke, beispielsweise für Kuppeln großer Spannweite, geeignet ist und dementsprechend eine starre, biegesteife Verbindung von drei oder mehreren Stäben ermöglicht, und welche möglichst einfach und mit geringem Arbeitsaufwand an Ort und Stelle herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird hierzu ausgehend von einer Knotenverbindung der eingangs genannten Gattung vorgesehen, daß der Hohlkörper einteilig ausgebildet ist und die öffnungen größer als der maximale Stabquerschnitt im Bereich der Stabenden sind, daß das Widerstandsmoment der Stäbe bis zum Eintritt in den Hohlkörper zumindest gleichbleibend ist, und daß die Stabender* einen gleichbleibenden Materialquerschnitt aufweisen.
Dadurch wird erreicht, daß die Stäbe für Druck- oder Zugbelastung keine Schwachstellen aufweisen, und daß die Knotenverbindung nicht kippgefährdet ist, da die Stabenden biegesteif eingespannt sind.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die sich vergrößernden Oberflächenabschnitte durch Verquetschen der Stabenden hergestellt sind.
Zur Abdichtung des Hohlkörpers während des Einfüllens der Vergußmasse können in die öffnungen des Hohlkörpers von den Stäben durchdrungene Zentrierscheiben, welche gegebenenfalls zweiteilig ausgebildet sind, eingesetzt werden.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäben Knotenverbindung liegt darin, daß auf der Baustelle die Stäbe rasch und sicher mit den Verbindungskörpern verbunden werden können und der Aufbau eines Stabwerkes keinen komplizierten Montageplan erfordert, da es, wie beispielsweise bei einer Schweißkonstruktion, unerheblich ist, welches Ende des Stabes in den en isprechenden Verbindungsknoten eingeführt wird.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Hohlkörper.
Fig.2 und 3 Ausgestaltungen der Endbereiche der Stäbe,
Fig.4 und 5 Beispiele für die Ausbildung von Zentrierscheiben.
In F i g. 1 ist der vorgefertigte, einteilige Hohlkörper 1 im Schnitt dargestellt, wobei in der oberen Hälfte Ansätze 3 und 4 zur besseren Verklammerung des Hohlkörpers 1 mit der Vergußmasse eingezeichnet sind und in der unteren Hälfte ein Beispiel für die Einfügung einer Bewehrung 5 dargestellt ist. Der Ansatz 3 weist ein geteiltes freies Ende auf und ist an der Innenseite des Hohlkörpers 1 angeschweißt. Die zur Verklammerung der Vergußmasse mit dem Hohlkörper 1 dienenden Ansätze können auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise entsprechend dem Ansatz 4 in Fig. 1, dessen Schaft außerdem noch mit einer Spirale 4' umwunden ist, durch die eine sehr gute Verklammerung erzielbar ist.
Die Bewehrung 5 besteht aus konzentrischen Ringen, die durch Brücken verbunden sind. Um eine besonders hohe Festigkeit zu erzielen, ist die Bewehrung 5 über Streben 6 mit dem Hohlkörper 1 verbunden. Die Bewehrung 5 wird bereits bei der Herstellung des Hohlkörpers 1 eingelegt bzw. mit diesem verbunden. Bewehrungen sind insbesondere dann angebracht, wenn es sich um hochbeanspruchte Knotenverbindungen handelt und Vergußmassen verwendet werden, die zwar eine hohe Druckfestigkeit, aber nur geringe Zugfestigkeit aufweisen, wie beispielsweise Betonmörtel.
Die Stäbe 8 werden durch die Öffnungen 2 in den Hohlkörper 1 eingeführt, wobei eine öffnung freibleibt und als Eingießöffnung 7 dient. Selbstverständlich ist es auch möglich, hochbeanspruchte Stäbe durch den Verbindungskörper hindurchzuführen.
Nachdem die Stäbe 8, die an sich beliebige Querschnittsform aufweisen können, in den Verbindungskörper eingeführt sind, wird dieser mit der Vergußmasse ausgegossen oder unter Druck ausgespritzt. Vorteilhafterweise werden Vergußmassen ver- s wendet, die während der Aushärtung nicht schrumpfen, sondern eher wachsen. Bei Verwendung von heiß zu vergießenden Massen ist es vorteilhaft, den Hohlkörper 1 aus einem Material herzustellen, das sich bei den zur Anwendung kommenden Gießtemperaturen der Ver- ι ο gußmasse mehr ausdehnt als die Vergußmasse während ihrer Erstarrung schrumpft, so daß der Hohlkörper 1 stets auf Zug belastet ist Durch die Verwendung von im Verhältnis zum Hohlkörper 1 wachsenden Vergußmassen wird außerdem eine hohe Haftspannung an den Stäben 8 und damit eine hohe Auszugsfestigkeit erzielt, so daß die Knotenverbindung entsprechend auf Zug belastet werden kann. Bei reinen Druck- oder Biegeanschlüssen dagegen stützen sich die Stäbe durch Aufsitzen der Stabenden bzw. der Seitenflächen am Ausgußkörper ab.
Beispiele für die formschlüssige Verbindung /.wischen den Stabenden und der Vergußmasse sind in der F i g. 2 und 3 dargestellt Bei dem Beispiel nach F i g. 2 ist der Endbereich des Stabes 8, der rohrförmig ausgebildet ist, axial eingeschnitten und der Schlitz 24 aufgeweitet bzw. die geteilten Enden 14 sind auseinandergebogen. Zum Verschluß des Rohres und zur Sicherung der Spreizung ist ein Spreizpfropfen 19 vorgesehen. Um eine örtliche Festigkeitserhöhung der Vergußmasse zu erzielen, ist jo der Stab 8 mit einer doppelten spiralförmigen Bewehrung 20 versehen, deren Enden 22 um die gespreizten Enden 14 des Stabes 8 geschlungen sind und deren andere Enden 23 in einer Zentrierscheibe 9 verankert sind. Diese weist an ihrem innerhalb des Hohlkörpers 1 liegenden Bereich Rillen 18' auf und sitzt in einer glatten Bohrung des Hohlkörpers 1. Vor ihrer Montage hat die spiralförmige Bewehrung 20 einen Außendurchmesser, der kleiner als der Durchmesser der öffnung 2 ist. Nach dem Einführen des Stabes 8 in den Hohlkörper wird die lose am Stab 8 sitzende, einstückige Zentrierscheibe 9, die mit den Enden 23 an den aufgespreizten Stabenden 14 befestigten Bewehrung 20 verbunden ist, in Steigungsrichtung gedreht, wodurch sich der Durchmesser der Bewehrung 20 vergrößert und sie eine birnenförmige Gestalt annimmt. Auf diese Weise wird eine bei Einwirkung von Zugkräften auf den Stab 8 günstige Ausbildung eines Druckkegels innerhalb der Vergußmasse erreicht.
Bei rohrförmigen Stäben 8 ist es auch möglich, die Rohrenden flachzudrücken und umzubiegen. Dabei ist die Verwendung von Zentrierscheiben 9 vorteilhaft, die entweder als geteilte Scheiben radial auf den fertig verformten Stab aufgesetzt und in die Bohrung des Hohlkörpers eingedrückt oder eingeschraubt werden kann, oder als einstückige Scheibe vor der Verformung der Enden auf den Stab aufgeschoben und nach dessen Einführung in den Verbindungskörper in die Bohrung eingesetzt wird.
Bei Stäben 8 mit unrundem Querschnitt ist der Einsatz von Zentrierscheiben 9 ebenfalls sehr vorteilhaft, da dadurch dem Querschnitt der Stäbe angepaßte Durchbrüche im Hohlkörper 1 vermieden werden, die in ihrer Herstellung sehr aufwendig und daher teuer sind. Derartige Ausnehmungen für die Stäbe 8 sind 6·> insbesondere in geteilten Zentrierscheiben 9, deren Teile mittels federnden Ringen 24' zusammengehalten werden können, wie in Fig.4 und 5 beispielsweise dargestellt, wesentlich leichter und billiger erzielbar. Zur Erzielung der formschlüssigen Verbindung zwischen einem Stab 8 mit unrundem Querschnitt und der Vergußmasse kann man das Ende 13 verformen, beispielsweise wie in F i g. 3 anhand eines L-Profilstabes dargestellt, in dem der Endbereich geschlitzt und die Profilteile gespreizt werden.
Mit den erfindungsgemäßen Verbindungen werden sehr starre und biegesteife Knotenverbindungen erzielt Damit ergeben sich insbesondere in Hinblick auf die Stabilitätsprobleme bei einlagigen Stabrosten und einlagigen Stabkuppeln große Vorteile, da die Kniehebelwirkung bei Einzellasten, die ein Durchschlagen der Knoten in den anderen Stabilitätszustand verursachen können, durch biegesteife Knoten vermieden werden kann. Außerdem entfällt bei den erfindungsgemäßen Knoten verbindungen die Exzentrizität des Stabanschlußpunktes gegenüber dem Knotenmittelpunkt Zum Unterschied zu den meisten der bekannten Knotenverbindungen sind daher die erfindungy-emäßen Verbindungen auch nicht kippgefährdet, d~ sie keine Gelenkpunkte oder gelenkartige Punkte (Fließgelenke) außerhalb des Knotenmittelpunktes aufweisen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Knotenverbindung ist es auch, daß eine Querschnittsverminderung der Stäbe an den kritischen Anschlußstellen vermieden wird.
Als Vergußmasse können Kunststoffe, insbesondere glasfaserverstärkte Kunststoffe, hochwertige Betonoder Kunststoffmörtel, eventuell mit Asbestfaserverstärkung oder mit Beimengungen von Metallgranulat, Metallote, Glas und ähnliche Werkstoffe verwendet werden. Die Vergußmassen können sowohl unter Schwerkrafteinwirkung eingegossen als auch unter Druck eingespritzt werden.
Beispielsweise kann für Knoten, ir. die vorwiegend Druckstäbe einlaufen, wie es z. B. bei einschaligen Stabrostkuppeln und einschaligen Stabrostdomen der Fall ist, herkömmlicher Betonmörte! mit Druckfestigkeitswerten von 60 bis 80 N/mm2 nach 28 Tagen Aushärtung verwendet werden. Die Zusammensetzung eines derartigen Betonmörtels könnte z. B. 1 Gewichtsteil hochwertigen Portlandzement (vorzugsweise ÖNORM PZ 475), 2,5 bis 4 Gewichtsanteile Sand in den Korngrenzen 0,06 bis 2 mm umfassen, die mit ca. 0,6 Gewichtsteilen Wasser angerührt werden können. Zur Erhöhung der Scherfestigkeit können die grobkörnigen Sandanteile mit 1 bis 2 mm Korngröße teilweise durch gleich große Volumsanteile Stahlgranulat ersetzt werden. Die für jeden spezifischen Fall erforderlichen Mischungsverhältnisse und Sieblinien können je nach Anforderung durch Eignungsprüfungen an Probekörpern ontimal ausgelegt werden.
Diese Betonmörtel können vorzugsweise mit höheren Drücken in die HWIe eingepreßt statt eingegossen werden, um einerseits einen durch den geringen Wasseranteil bedingten, möglichst schrumpffreien und andererseits einen möglichst luftporenfreien Ausguß zu erreichen.
Für Knoten mit höher zugbelasteten Stäben sollen besonders schrumpffreie Mörtelmischungen verwendet werden, um eine entsprechend feste Verbindung zwischen Vergußmasse und Hülle zu erzielen. Beispielsweise kann für einen derartigen Zweck eine Zementmischung gemäß AT-PS 2 98 32! verwendet werden, doch sind auch andere auf dem Markt befindliche schrumpffreie Betonmörtelmischungen geeignet.
Statt Betonmörtel kann auch ein vorzugsweise auf
Lpoxidharz basierender Kunststoffmörtel verwendet werden. Ein derartiger Kunststoffmörtel umfaßt beispielsweise ein Bindemittel, dessen Anteil 15 bis 20 Volumsprozent beträgt, und das mit Quarzsand, dessen Kornverteilung nach Regelsieblinien abgestuft und der je nach dem erwünschten £-Modul teilweise oder zur Gänze durch Stahlgranulat ersetzt ist. vermischt ist und diesen bindet. Die Füllstoffe Quarzsand bzw. Stahlgranulat weisen vorzugsweise sine Korngröße bis zu ca. 3 mm auf und dienen zur Verbesserung des f-Moduls. des Kricchvcrhaltens. der Temperaturbeständigkeit und der günstigen Beeinflussung des Reaktionsschwundes, wobei .Stahlgranulat außerdem die Scherfestigkeit erhöht.
Mit den erfindungsgemäßen Knotenverbindungen lassen sich mehrere Tragglieder unter verschiedenen Winkeln verbinden, wobei sowohl Zug- und Druckkräfte als auch Biegemomente übertragen werden können. Diese Verbindungen können unter anderem bei mehrgurtigen Fachwerkträgern, Fachwerkscheiben räumlichen Stabwerken, Roststabwerken, Fachwerk.-tonnen, Fachwerksfaltwerken, ein- und mehrlagi^n Fachwerkskuppeln und Stabwerkskuppeln. Stabrost- und Flächentragwc ken verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Knotenverbindung für Stabwerke mit einem Knotenstück, bestehend aus einem mit einer erhärtenden Vergußmasse gefüllten metallischen Hohlkörper mit drei oder mehreren öffnungen, durch weiche die Stäbe in die Vergußmasse ragen, wobei die Stabenden sich zum Ende hin vergrößernde Oberflächenabschnitte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1) einteilig ausgebildet ist und die öffnungen (2) größer als der maximale Stabquerschnitt im Bereich der Stabenden sind, daß das Widerstandsmoment der Stäbe (8) bis zum Eintritt in den Hohlkörper (1) zumindest gleichbleibend ist, und daß die Stabenden einen gleichbleibenden Materialquerschnitt aufweisen.
2. Knotenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich vergrößernde Oberflächenquersrhnitt durch Verquetschen des Stabendes hergestellt ist
3. Knotenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Öffnungen (2) des Hohlkörpers (1) von den Stäben (8) durchdrungene Zentrierscheiben (9), welche gegebenenfalls zweiteilig ausgebildet sind, eingesetzt sind.
DE2505049A 1974-02-20 1975-02-06 Knotenverbindung für Stabwerke Expired DE2505049C2 (de)

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