DE2716388A1 - Verbindung von platten - Google Patents

Verbindung von platten

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DE2716388A1 DE19772716388 DE2716388A DE2716388A1 DE 2716388 A1 DE2716388 A1 DE 2716388A1 DE 19772716388 DE19772716388 DE 19772716388 DE 2716388 A DE2716388 A DE 2716388A DE 2716388 A1 DE2716388 A1 DE 2716388A1
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Description

Ρ/λΤ -Ξ N TA INJ \/>/ A U Γ E
Consecco AG riarktgasse 6 CH-Glaru s
A. GRUNECKER
t>PL INQ
H. KINKEUDEY
DH-ING.
W. STOCKMAIR
DH -WG. AeH «CALrEO*
K. SCHUMANN
DR HEft NAT ■ C*R_-FWYS
P. H. JAKOB
DI13L-ING.
G. BEZOLD
Dft RER NAT - ΟΚ,-ΟβΛ
8 MÜNCHEN 22
MAXlMIt-IANSTRASSE 43
13. April 1977 P 11 544
Verbindung von Platten
Die Erfindung betrifft die Verbindung von Platten und Trägern, vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff, durch Aufeinanderverlegen zweier Teile der Platten und Verklemmen mittels Schrauben oder Nieten.
Zur Erläuterung der Erfindung werden die Platten und Träger im folgenden nur Platten genannt und die Klemmmittel, wie Schrauben mit Mutter oder Nieten, nur Schrauben genannt.
Zum Aufstellen von industriell vorfabrizierten Hallen in Elementbauweise wird das Traggerippe oder die · Tragkonstruktion in Einzelteilen, d.h. Einzelelementen, geliefert und am jeweiligen Standplatz der zu errichtenden Halle zusammengebaut. Solche Hallen in Elementbau-
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weise können in zerlegtem Zustand ohne Schwierigkeiten mit konventionellen Transportmitteln an Ort und Stelle gebracht werden.
Zum Aufrichten d.h. Zusammenbauen der Halle aus den angelieferten Einzelelementen wird das allgemein bekannte Verfahren des kranunabhängigen "Aufbauens vom Boden aus" benützt. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen aus der drehbaren Befestigung des ersten Hallenbogenelementes mit einem Ende an einer senkrechten Plattenebene des Bogenauflagers. Dabei liegt das andere, freie Ende des ersten Bogenelementes frei auf dem Boden. Durch Anheben des freien Endes des ersten Bogenelementes wird
die Möglichkeit zum Anschliessen des zweiten Bogenelementes durch Verschraubung mit dem ersten Bogenelement geschaffen .
Durch Wiederholung dieses Vorganges mit allen für die Erstellung des Bogens erforderlichen Elementen wird der Hallenbogen in seiner ganzen Abmessung ohne Gerüst und ohne Montagekran vom Boden aus montiert und sukzessive auf seine volle Höhe aufgerichtet. Dabei kann zur Vermeidung von lokalen Ueberanspruchungen im Bogen der teilweise montierte Bogen durch Anbringen von provisorischen Zuggliedern, in Form von Drahtseilen, zwischen
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dem ersten Auflagergelenk und entsprechend zu wählenden Punkten des bereits montierten Bogenteiles versteift werden. Dabei wird der jeweilige Bogen-Horizontalschub durch die vorgenannten provisorischen Zugglieder aufgenommen. Nach dem Anschliessen des letzten Bogenelementes und Befestigen desselben im zweiten Bogenauflager können die provisorischen Zugglieder entfernt werden.
Bei Anwendung dieser Montagetechnik ist es naheliegend, sämtliche Tragbögen der Halle gleichzeitig zu montieren. Die jeweils zuletzt montierten Bogenelemente werden vor dem Anschliessen der nächsten Bogenelemente mit den vorgesehenen Anbauteilen, wie Dachhaut, Isolation, Installationen, Befestigungsvorrichtungen etc, sowie evtl. vorgesehenen Innenauskleidungen versehen.
Nach Anschluss der letzten Bogenelemente und Einsetzen derselben in die zweiten Bogenlager ist somit die gesamte Hallenkonstruktion ohne Stirnfronten erstellt und ausgebaut.
An die Verbindungen der Hallenbogenelemente im Gerippe werden grosse Anforderungen an Festigkeit und Kraftübertragung, Genauigkeit der Bogenachsenführung, insbesondere bezüglich Achshaltigkeit, sowie an Einfachheit und Sicherheit der Montagearbeit gestellt. Diesem
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Sicherheitsfaktor bezüglich einer ordnungsgemässen Montage wird grosses Gewicht gelegt, da die Montage oft unter Mithilfe von angelerntem Personal erfolgt.
Erfindungsgemäss weist die Verbindung der eingangs genannten Art im Bereich um die Schrauben oder Nieten einander zugeordnete, gleichartige, satt ineinanderpassende, vorfabrizierte Verankerungen in Form von Erhebungen/Versenkungen in beiden Platten auf, welche die von einer Platte auf die andere in der Plattenebene zu übertragenden Kräfte in Form von Schubkräften aufnehmen.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Verbindungsstelle zweier Platten,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1,
Fig. 3 in grösserem Massstab einen Schnitt durch ein einzelnes Verankerungselement und
Fig. U einen Schnitt nach der Linie IV - IV in
Fig. 1 durch eine bekannte Schraubenverbindung .
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Die beiden Platten 1, 2 sind durch fünf Schrauben miteinander verbunden, wobei gemäss den Fig. 1 und 2 auf je einem Kreis um vier der fünf Schrauben 3 oder Nieten sechs Erhebungen 6 der einen Platte 2 in sechs gleichartige Versenkungen 5 der anderen Platte 1 als Verankerungen 4 eingreifen. Durch die Klemmwirkung der Schrauben erhält man einen satten Sitz der vorfabrizierten Erhebungen 6 der einen Platte in den Versenkungen 5 der anderen Platte. Durch diese Verankerungen entsteht eine absolut spielfreie Verbindung der beiden Platten 1, 2, welche die Uebertragung grösserer Schubkräfte in der Plattenebene erlaubt, als dies eine normale Schraubverbindung gestattet.
Die Fähigkeit dieser Verbindung, grössere Schubkräfte zu übertragen als die normale Schraubenverbindung gleichen Durchmessers und gleicher Festigkeit der Schraube, kommt durch folgende Eigenschaften der Verbindung zustande:
a) Die Summe der Lochleibungsflächen der einzelnen Erhebungen/Versenkungen um eine Schraube ist grosser als die Lochleibungsfläche der Schraube allein.
b) Die Summe der Scherquerschnitte der einzelnen Erhebungen/Versenkungen längs der Linie S - S in Fig. 3
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ist grosser als der Scherquerschnitt der Schraube allein. Von besonderer Bedeutung hierbei ist der Umstand, dass die Erhebungen/Versenkungen nur auf die halbe Dicke der zu verbindenden Platten \, 2 ausgeführt wird. Hierdurch wird der volle Schubquerschnitt der Einzelerhebungen mit dem Durchmesser D längs der Linie S - S in Fig. 3 erhalten. Bei einer Ausführung der Erhebungen/Versenkungen in der Höhe/Tiefe um ein Mass gleich der Dicke der zu verbindenden Platten wäre nur mehr ein Schubquerschnitt längs der Linie S - S in Fig. 3 im Betrage von F= (D2 - d2) χ -^- für die Kraftübertragung wirksam.
c) Die Verwendung von sogenannten HV-Schrauben (High Strenght Friction Bolt) erlaubt ebenfalls die Uebertragung grösserer Kräfte als eine normale Schraubenverbindung gleichen Durchmessers. Bei der Verbindung relativ dünner Platten mittels HV-Schrauben muss infolge der relativ geringen Steifheit solcher dünnen Platten immer ein Verlust an übertragbarer Kraft in Kauf genommen werden.
Die vorbeschriebene Verbindung beseitigt diesen Nachteil und erlaubt die volle Ausnützung der grossen zulässigen
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Uebertragungskräfte der HV-Schraubenverbindungen auch in relativ dünnwandigen Platten.
In Fig. 1 sind pro Schraube 3 sechs Verankerungen 4 in Form von Erhebungen/Versenkungen angeordnet, und zwar gleichmässig verteilt auf einem konzentrischen Kreis um die Achse der zugeordneten Schraube. Es ist auch eine andere Verteilung möglich. Die Erhebungen/Versenkungen sollten aber vorzugsweise als geometrische Form um die Schraube verteilt sein.
Die Anzahl der Verschraubungen kann den jeweiligen Bedürfnissen und Erfordernissen angepasst werden.
Auf der Zeichnung weisen die Verankerungen 4 mit den Erhebungen/Versenkungen die Form je eines Kegelstumpfes auf. Halbe Ellipsoide, Halbkugeln oder Kugelkalotten ergeben je nach Material der Platte ebenfalls gute Ergebnisse. Wichtig ist, dass Erhebung und Versenkung gleichartige Querschnittsformen haben, so dass ein gutes Ineinandergreifen und ein sattes Aneinanderliegen sowohl der Seitenwände als auch der Grund- bzw. Kopfwände der Verankerungen gewährleistet sind.
In Fig. 4 ist eine in der Technik als "Tellersitz" bekannte Verbindung zweier Platten mit Schraube 30 und
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Erhebung/Versenkung 40 dargestellt. Die anhand der Fig. 1-3 vorbeschriebene neue Verbindung unterscheidet sich in vorteilhafter Weise durch folgende wesentlichen Punkte vom bekannten "Tellersitz":
a) Die Erstellung der Absenkung 40 des Tellersitzes erfordert je die Umformung einer relativ grossen, in sich geschlossenen Fläche der zu verbindenden Platten 1, 2. Dies bedingt den Einsatz sehr starker Pressen. Die Genauigkeit und das satte Ineinandergreifen der Absenkungen wird durch die als Rückfederung in der Umformtechnik bekannte Eigenart vieler Werkstoffe stark beeinträchtigt. Hierdurch ist auch die Grosse, insbesondere bezüglich des Durchmessers, der in gewissen Materialien mit konventionellen Umformtechniken überhaupt herstellbaren Absenkungen, stark beschränkt. Durch die Umformung relativ grosser, in sich geschlossener Teile der zu verbindenden Platten entstehen starke Spannungen, welche durch die Geschlossenheit der Form sehr schlecht in die angrenzenden Bezirke der Plattenebene abfliessen, und somit nur beschränkt abgebaut werden. Dies beeinträchtigt die zur Kraftübertragung zur Verfügung stehenden zulässigen Spannungswerte. Im beschriebe-
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nen Erfindungsgegenstand ist dieser relativ grossflächige Tellersitz (Fig. h) in mehrere kleine Einzelsitze (Fig. 2) aufgelöst. Dadurch reduzieren sich in bedeutendem Masse die Verformungskräfte, welches den Einsatz kleinerer Stanz- oder Ziehpressen erlaubt. Die aus der Verformung resultierenden Spannungen sind ebenfalls viel kleiner als beim Tellersitz und können viel besser in die angrenzenden Bereiche der Plattenebene abfliessen.
b) Die wirksame Lochleibungsfläche des Tellersitzes (Fig. 4) wird bei gleichem Aussendurchmesser der Verbindung von der Summe der wirksamen Lochleibungsfläche der einzelnen Erhebungen/Versenkungen des Erfindungsgegenstandes (Fig. 2) übertroffen.
c) Das Verhältnis zwischen zulässiger Uebertragungskraft aus den Scherflächen multipliziert mit den zugehörigen zulässigen Schubspannungen einerseits und den zulässigen Uebertragungskräften aus den zulässigen Lochleibungsdrücken multipliziert mit den zugehörigen Lochleibungsflächen ist im beschriebenen Erfindungsgegenstand viel ausgeglichener als beim konventionellen Tellersitz in relativ dünnen Platten. Hierdurch wird die Wirtschaftlichkeit der Verbindung erhöht.
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Die erfindungsgemässen Verbindungen eignen sich besonders für die Montage von Tragkonstruktionen von Bauwerken, wie z.B. von Hallenbauten, welche aus industriell vorfabrizierten, serienmässig hergestellten Einzelelementen bestehen, und am Standort zu Gesamttragwerken, Einzeltragwerken oder Skeletten von Hallenbauten zusammengefügt werden. Solche Elemente können industriell, leicht und in Serie hergestellt werden, und lassen sich ohne grosse Hilfsmittel von ungelernten Arbeitern mit einer grösstmöglichen Sicherheitsquote unter Einhaltung grösster, zwangsweise zustandekommender Genauigkeit zusammenbauen.
Insbesondere können mit der Verbindung Bogenträger aus Einzelsegmenten aufmontiert werden, wobei die einzelnen Segmente durch einfache, erfindungsgemässe Verschraubungen miteinander zum Gesamtbogen zusammengefügt werden.
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Claims (10)

  1. Patentansprüche
    Π?.j Verbindung von Platten und Trägern, vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff, durch Aufeinanderverlegen zweier Teile der Platten und Verklemmen mittels Schrauben oder Nieten, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich um die Schrauben oder Nieten (3) einander zugeordnete, gleichartige, satt ineinanderpassende, vorfabrizierte Verankerungen (4-) in Form von Erhebungen/Versenkungen in beiden Platten (1, 2) angeordnet sind, welche die von einer Platte auf die andere in der Plattenebene zu übertragenden Kräfte in Form von Schubkräften aufnehmen.
  2. 2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen/Versenkungen (4) gleichmässig verteilt um die Schraube oder Niete (3) angeordnet sind.
  3. 3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen/Versenkungen (4-) auf einem konzentrischen Kreis um die Achse der Schraube oder Niete (3) angeordnet sind (Fig. l).
  4. 4·. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Erhebungen/Versenkungen (4-) der beiden Platten (1, 2)
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    OPSGlNAL INSPECTED
    gleichartig sind und jede Erhebung/Versenkung auf einer Plattenseite als Erhebung (6) und auf der anderen Plattenseite als Versenkung (.5) ausgebildet int.
  5. 5· Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen/Versenkungen (4) in ihrer maximalen Verformung gegenüber der Platte (1, 2) annähernd die halbe Dicke der Platte erreichen.
  6. 6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen/Versenkungen (4-) je die Form eines Kegelstumpfes aufweisen.
  7. 7· Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen/Versenkungen (4-) in der Form aines halben Ellipsoides ausgeführt sind.
  8. 8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen/Versenkungen OO in der Form einer Halbkugel oder Kugelkalotte ausgeführt sind.
  9. 9. Aufbau eines stützenlosen Hallenskelettes aus einzelnen Trägern von länglicher, gebogener Form, die unter Verwendung der Verbindung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 zu Skelettbögen vereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger einerends
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    gelenkig auf einer Grundachse befestigt wird, worauf er anderends angehoben wird, bis der nächste Träger mit seinem ersten Ende unter Verwendung der Verbindung daran befestigbar ist usw., bis das Ende des letzten Trägers an einer Stütze oder einer zweiten Grundachse befestigt wird.
  10. 10. Hallenskelett aufgebaut nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Hallentragrahraens ein Halbkreis oder ein Kreisabschnitt ist, und die Tragbögen in relativ kleinen Abständen, vorzugsweise in 1,50 m Abstand, angeordnet sind.
    1O377J
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