DE2519664A1 - Raeumliches fachwerk - Google Patents

Raeumliches fachwerk

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Description

Ed. Züblin Aktiengesellschaft 24. Apri] 1975
7000 Stuttgart 1, Jägerstr. 22 ΤΛ Fa/B - P 1064
Patentanmeldung RÄUMLICHES FACHWERK
Die Erfindung betrifft ein räumliches Fachwerk zum Herstellen von demontierbaren Decken und Wänden.
Räumliche Fachwerke finden eine zunehmende Verbreitung, nicht nur, weil sie mit geringem Materialaufwand in statisch sehr günstiger V/eise große Flächen stützenfrei überspannen können, sondern auch weil sie den Architekten reizvolle Möglichkeiten bieten.
Es sind eine ganze Reihe von Systemen zur Herstellung von räumlichen Fachwerken bekannt. Allen gemeinsam ist, daß sie aus Gurt- und Diagonalstäben bestehen, die in Knotenpunkten entweder direkt oder mit Hilfe von besonderen Verbindungselementen miteinander verbunden werden.
Eine raumabschließende Funktion übernehmen diese räumlichen Fachwerke nicht, wohl dienen sie als Stützkonstruktion für raumabschließende Platten.
Der Eindruck der Eleganz und Leichtigkeit eines räumlichen Fachwerks wird ganz wesentlich beeinflußt von der Schlankheit seiner Fachwerkstäbe.
Bei den auf Zug beanspruchten Gurtstäben lassen sich durch schlanke Profile große Kräfte aufnehmen. Da die Kräfte in den Diagonalstäben im Vergleich zu denen der Gurtstäbe stets klein
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ORIGINAL INSPECTED
sind, sind bei Ihnen auch bei Beanspruchung auf Druck schlanke Konstruktionen möglich.
Bei den auf Druck beanspruchten Gurtstäben kommt man jedoch wegen der Knickgefahr oft aui plumpe und unwirtschaftliche Querschnittsformen.
Die meisten räumlichen Fachwerke dienen in Form von Decken und Wänden dem Raumabschluß, den sie allerdings nicht unmittelbar herstellen können, sondern nur als Unterstützung für raumabschließende Platten. Dazu werden z. B. an den Knoten der auf Druck beanspruchten Gurte kleine Aufständerungen angebracht, die als Unterstützung von Pfetten dienen, auf die Platten z.B. als Trapezbleche aufgelagert werden. Da diese Art des Raumabschlusses ästhetisch nicht besonders befriedigend ist., wird häufig unter den Pfetten noch eine untergehängte Decke angebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile bekannter Raumfachwerke, nämlich die schlechte Eignung der auf Druck beanspruchten Gurtstäbe und den unbefriedigenden Raumäbschluß auf der Druckgurtseite, zu beseitigen.
Die Lösung der Erfindungsaufgabe besteht darin, daß pyramidenförmige Elemente, bei denen an den Ecken einer quadratischen Stahlbetonplatte auf Zug und Druck belastbare, pyramidenförmig in einem Knoten zusammenlaufende Stahlprofile befestigt sind, an den Ecken der Stahlbetonplatte durch Verbindungselemente zu einer raumabschließenden, in ihrer Ebene zur Aufnahme von Druckkräften geeignetenFläche zusammengesetzt werden, während die Knoten an deren Pyramidenspitzen mit parallel zu den Stahlbetonplatten verlaufenden Zuggliedern verbunden werden.
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Das erfindungsgemäße räumliche Fachwerk besteht also in seiner Druckgurtebene aus Stahlbetonplatten, die in der Lage sind, große Druckkräfte aufzunehmen und dabei gleichzeitig noch eine, raumabschließende Funktion auszuüben.
Die Fähigkeit der Stahlbetonplatten, große Druckkräfte aufzunehmen, ermöglicht auch die Konstruktion unterspannter räumlicher Fachwerke, bei denen die Spannglieder innerhalb des Fachwerkraums polygonförmig verlaufen und ihre Verankerungskräfte an die Stahlbetonplatten abgeben.
Erfindungsgemäß können die Stahlbetonplatten der pyramidenförmigen Elemente auch im Grundriß dreieckig oder rechteckig ausgeführt werden.
Die zweckmäßigste Form der Stahlbetonplatten ist die Kassettenplatte, also eine sehr dünne Betonplatte mit einem verstärkten Rand, die nur ein geringes Gewicht aufweist. Da das Eigengewicht des räumlichen Fachwerks bei großen Spannweiten von ausschlaggebender Bedeutung ist, ist es erfindungsgemäß und vorteilhaft, als Material für die Platten Leichtbeton zu verwenden.
Gut eignen sich die Platten auch zum Einbau von Lichtkuppeln und Entlüftungen. Wenn eine Isolierung verlangt wird, können die Platten in bekannter Weise, mehrschichtig' ausgeführt werden.
Bei räumlichen Fachwerken ist es zur Vermeidung von Biegemomenten, die die schlanken Stäbe nicht aufnehmen können, wichtig, daß die Schwerachsen der Stäbe mit den Systemlinien kongruent sind. Dies führt bei Auflagerung der räumlichen Fachwerke auf Wänden dazu, daß die Auflagerknotenpunkte in die Wandebene verlegt werden müssen, was bei sichtbaren Fachwerken eine äsibstisch unbefriedigende Lösung ist.
Bei dem erfindungsgemäßen räumlichen Fachwerk ist es zweckmäßig, die Stahlbetonplatte am Auflagerrand so auszubilden, daß der äußerste Fachwerk-Systempunkt auf der Innenseite der Auflagerwand liegt und die Auflagerkraft über die für die Aufnahme der Biegung
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besonders bemessenen Stahlbetonrandplatte übertragen wird. Bei unterspannten räumlichen Fachwerken wird die Randplatte so verdickt und bewehrt, daß sie auch noch die aus der Unterspannung herrührende Vertikalkomponente aufnehmen kann.
Eine wesentliche Voraussetzung für ein räumliches Fachwerk ist, daß die Längen der Stäbe sehr genau mit den theoretisch sich aus der Geometrie des Systems ergebenden Längen übereinstimmen. Die erforderliche Genauigkeit ist im Betonbau - selbst bei Betonfertigteilen - nicht erreichbar. Deshalb wird bei dem erfindungsgemäßen Fachwerk so vorgegangen, daß nicht die ungenügend genauen Stahlbetonplatten an den Fugen aneinanderliegen, sondern daß in den Ecken der Stahlbetonplatten Stahldübel einbetoniert werden für den maßgenauen und kraftschlüssigen Anschluß an das Verbindungselement. Der genaue Sitz der Stahldübel läßt sich durch in. der Schalung angebrachte Lehren, die die Dübel während des Betonierens der Platte aufnehmen, erreichen.
Die Erfindung wird nachstehend noch anhand einiger Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
Pig. 1 eine isometrische Ansicht eines Ausschnitts aus einem räumlichen Fachwerk,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Eckpunkt zweier Platten,
Fig. 3 * einen Schnitt durch ein räumliches Fachwerk mit Unterspannung, ·
Fig. 4 einen Schnitt senkrecht zu Fig. 3.
In Fig. 1 ist eine isometrische Ansicht eines Ausschnitts aus einem räumlichen Fachwerk dargestellt. Zur deutlicheren Darstellung ist ein pyramidenförmiges Element kräftig hervorgehoben,
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während im übrigen nur die Systemlinien und diese auch nur gestrichelt gezeichnet sind. Die Stahlbetonplatte (1) ist - wie die Pfeile es andeuten - in der Lage, in beliebiger Richtung ■■ in ihrer Ebene Druckkräfte aufzunehmen. An den Ecken der Stahlbetonplatte, die hier quadratisch dargestellt ist, die aber auch dreieckig oder rechteckig sein kann, sind Stahlprofile (2) befestigt, die im Knoten (3) pyramidenförmig zusammenlaufen. Am Knoten (3) greifen parallel zu der Stahlbetonplatte die Zuggurte (4) an.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Eckpunkt zweier Stahlbetonplatten (5). Mittels an der Schalung befestigter Lehre sind die Stahldübel (6) sehr maßgenau in die Stahlbetonplatte einbetoniert worden. Unvermeidliche Ungenauigkeiten in der Ausführung des Plattenrandes (7) haben also keinen Einfluß, da die Platten an ihren Rändern nicht aneinanderstoßen. Wohl kann es zweckmäßig sein, die Fugen (8) nach der Montage des Fachwerks zu vergießen, so daß nicht die bei Maximalbelastung auftretenden Gurtkräfte voll über diese Verbindungskonstruktion übertragen werden müssen. Der Diagonalstab (9) - hier ein Stahlwinkel besitzt an seinem Ende eine gelochte Platte (10), mit der er durch die Mutter (11) und das Gewindebolzenende (12) des Dübels (6) an der Platte (5) befestigt ist. Das Verbindungselement zwischen den Platten (5) ist die quadratische Stahlplatte (13), mit der also vier Stahlbetonplatten an ihren Eckpunkten miteinander verbunden werden. Dazu besitzt die Stahlplatte (13) vier konusförmig erweiterte Bohrungen (14), in die die konischen Muttern (11) hineinpassen, wobei die Befestigung durch den Bolzen (15) erfolgt.
Die dargestellte Verbindung zwischen den pyramidenförmigen Elementen an den Ecken der Stahlbetonplatten ist nur ein Beispiel. Der erfindungsgemäße Grundgedanke ist, nicht die Stahlbetonplattenunmittelbar aneinanderstoßen zu lassen, da die dabei erzielbare Genauigkeit nicht ausreichend ist, sondern die Verbindung über ein Verbindungselement zu bewerkstelligen, das in an den Ecken der Stahlbetonplatten sehr genau mittels Lehren einbetonierten Dübeln eingreift.
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Fig. 3 und 4 zeigen Schnitte durch ein unterspanntes Fachwerk bestehend aus Stahlbetonplatten (16 und 17) in Druckgurt ebene, Diagonalstäben (18) und Untergurtstäben (19). Die Unterspannung besteht aus einem Spannglied (20), bei dem in einem Rohr hochfeste Drähte längsverschieblich untergebracht sind, die nach Anspannen in einer Endverankerung (21) in der Betonplatte (17) verankert werden. Die Unterspannung ist polygonförmig mit Knickpunkten über den Untergurtknotenpunkten. Die in den Knickpunkten wirkenden Umlenkkräfte (2 2) werden durch Zugglieder (23) an die Untergurtknotenpunkte (24) abgegeben. Die Unterspannung wird parabelförmig geführt, so daß in jedem Polygonpunkt die gleiche, nach oben wirkende Umlenkkraft (2 2) wirkt. Die Zugglieder (23) werden mit Verbindungsschrauben an den Untergurtknoten befestigt. Bei flach verlaufender Unterspannung ist es schwierig, die Länge der Zugglieder (23) von vornherein so einzustellen, daß in jedem Untergurtknoten (24) eine gleich große Umlenkkraft (2 2) abgegeben wird. Erfindungsgemäß geschieht deshalb die Einstellung von gleich großen Umlenkkräften durch das Anziehen der Verbindungsschrauben der Zugglieder (23) zum Untergurtknoten (24) mittels eines Drehmomentenschlüssels.
Fig. 3 zeigt auch einen Schnitt durch eine Auflagerung des räumlichen Fachwerks auf einer Wand (25) , wenn es aus architektonischen Gründen erwünscht ist, daß der Randknoten (26), an dem die Diagonalen (18) an der Randplatte (17) angeschlossen werden, auf der Innenseite der Wand (25) liegt. Die Platte (17) wird durch eine Randverstärkung (2 7) und/oder entsprechende Bewehrung so ausgebildet, daß sie die Auflagerkraft über Biegung übertragen kann. Bei einem unterspannten Fachwerk läßt sich die Randverstärkung (27) zweckmäßigerweise dazu benutzen, die Vertikalkomponente der Verankerung (21) der Unterspannung (20) aufzunehmen sowie in der Verdickung die Verankerung (21) unterzubringen.
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Claims (10)

  1. Ed. ZSUi.i AkÄJ::-^^sii5che,ft
    Pat ent ansprüche
    Räumliches Fachwerk zum Herstellen von demontierbaren Decken und Wänden, dadurch gekennzeichnet, daß es aus pyramidenförmigen Elementen besteht, bei denen an den Ecken einer quadratischer Stahlbetonplatte (1) auf Zug und Druck belastbare, pyramidenförmig in einem Knoten (3) zusammenlaufende Stahlprofile (2) befestigt sind, und die an den Ecken der Stahlbetonplatten (1) durch Verbindungselemente zu einer raumabschließenden, in ihrer Ebene zur Aufnahme von Druckkräften geeigneten Fläche zusammengesetzt werden, während die Knoten (3) an den Pyramidenspitzen mit parallel zu den Stahlbetonplatten verlaufenden Zuggliedern (4) verbunden werden.
  2. 2. Räumliches Fachwerk gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatten im Grundriß rechteckig oder dreieckig sind.
  3. 3. Räumliches Fachwerk gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatten als Kassettenplatten ausgebildet sind.
  4. 4. Räumliches Fachwerk gemäß Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Stahlbetonplatten der pyramidenförmigen Elemente Leichtbeton benutzt wird.
  5. 5. Räumliches Fachwerk gemäß Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatten der pyramidenförmigen Elemente am Rand des räumlichen Fachwerks über die Fachwerk-Systemlinie auskragen und diese Auskragung statisch so bemessen ist, daß sie als Auflager des räumlichen Fachwerks dienen kann.
  6. 6. Räumliches Fachwerk gemäß Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatten der pyramidenförmigen Elemente Aussparungen besitzen zum Einbau von Entlüftungen, Lichtkuppeln oder ähnlichem.
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    - ir-
    % 2513664
  7. 7. Räumliches Fachwerk gemäß Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatten der pyramidenförmigen Elemente mehrschalig ausgeführt werden zur Erzielung einer Wärme- und/oder Schallisolierung.
  8. 8. Räumliches Fachwerk gemäß \nspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlbetonplatten der pyramidenförmigen Elemente in jedem ihrer Eckpunkte Stahldübel besitzen für den maßgenauen und kraftschlüssigen Anschluß an ein Verbindungselement .
  9. 9. Räumliches Fachwerk gemäß Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stahlbetonplatten der pyramidenförmigen Elemente am Rand des räumlichen Fachwerks Spannglieder verankert werden, die zwischen der durch die Stahlbeton- . platten gebildeten Fläche und den Knoten an den Pyramidenspitzen polygonförmig verlaufen und ihre in den Polygonpunkten wirkenden Umlenkkräfte durch zwischen den Polygonpunkten und den Knoten an den Pyramidenspitzen angeordnete Zugglieder übertragen.
  10. 10. Räumliches Fachwerk gemäß Anspruch 1 -9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fachwerken mit Unterspannung die die Umlenkkräfte zwischen den Polygonpunkten und den Pyramidenspitzen übertragenden Zugglieder mit Verbindungsschrauben angeschlossen werden und die an den Pyramidenspitzen angreifenden vertikalen Umlenkkräfte mittels Anziehen der Verbindungsschrauben .mit Drehmomentenschlüssel alle auf den gleichen Wert eingestellt werden.
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