DE2736635C2 - Schraubverbindung zwischen den Rohrstäben und einem Knotenstück von Knotenpunktverbindungen eines Raumfachwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubverbindung zwischen den Rohrstäben und einem Knotenstück von Knotenpunktverbindungen eines Raumfachwerks, bei der in einer Bohrung in einem am Stirnende jedes Rohrstabs befestigten Anschlußelement ein in eine der Gewindebohrungen des Knotenstücks eindrehbarer, mit seinem Kopf an der vom Knotenstück abgewendeten Seite des Anschlußelementes im Rohrstab anliegender Gewindebolzen dreh- und schiebbar gehalten ist, auf dessen aus dem Anschlußelement ragenden Bolzenschaft eine zwischen einer um die Gewindebohrung des Knotenstücks vorgesehenen ringartigen Abflachung und der Stirnfläche des Anschlußelementes einklemmbare Treibmuffe begrenzt schiebbar, jedoch drehfest angeordnet ist.

Eine derartige Knotenpunktverbindung ist durch die DE-PS 9 01955 bekannt geworden. Um einerseits relativ kleine Knotenstücke verwenden zu können und andererseits die Möglichkeit zu eröffnen, zahlreiche Rohrstäbe an solchen Knotenstücken anzuschließen, hat man bei dieser Konstruktion die Anschlußelemente an den Rohrstabenden aus kegel- oder pyramidenstumpfförmig verjüngten Teilen gebildet, wobei die stirnseitigen Anlageflächen der Treibmuffen entsprechend relativ geringe Durchmesser aufweisen. Aufgrund der verjüngten Anschlußelemente an den Rohrstabenden und der im Durchmesser dem kleinsten Durchmesser der Anschlußelemente angepaßten Treibmuffen kann eine solche Schraubverbindung jedoch nur relativ

ίο geringe Biegekräfte aufnehmen, so daß sie z. B. für einschalige Raumfachwerke oder einschalige Kuppeln nicht geeignet ist, da hier neben dem üblichen Zug- und Druckkräften auch ganz erhebliche Biege- und Torsionsmomente auftreten, welche durch die Schraubverbindungen zwischen den Rohrstäben und Knotenstükkevi aufgenommen werden müssen. Selbst eine Vergrößerung der Durchmesser der bekannten Treibmuffen t'uhri nichi zur Losung obiger rrobieme, sondern wurde u. a. nur zu schweren, unhandlichen, die Montagearbeit behindernden Teilen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochfeste Schraubverbindung zwischen Rohrstäben und Knotenstücken von Knotenpunktverbindungen bei Raumfachwerken zu schaffen, die außer Zug- und Druckkräfte auch extrem hohe Biege- und Torsionskräfte aufnehmen kann, wie sie z. B. bei einschaligen großen Raumfachwerken auftreten, und die ferner gleichwoiil einfach hergestellt werden kann und somit die Montagearbeit erleichtert.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Schraubverbindung der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß der Außendurchmesser des zylinderabschnittförmig ausgebildeten Anschlußelements dem des Rohrstabs entspricht, daß die Treibmuffe einen den Bolzenschaft umgreifenden Nabenteil und einen in einem Abstand um das Nabenteil angeordneten felgenartigen Ringteil aufweist, die durch speichenartig angeordnete Streben miteinander verbunden sind, und daß der kleinste Außendurchmesser des Ringteils gleich oder größer als der des Rohrstabes bzw. des Anschlußelementes ist.

Zwar ist durch die FR-PS 10 39 734 eine Verbindung zwischen Rohrstäben und einem Knotenstück bekannt geworden, die durch eine Treibmuffe betätigt wird, deren Außendurchmesser dem des Rohrstabes entspricht. Die Verbindung des Endes eines Rohrstabes mit dem Knotenstück erfolgt hier jedoch durch eine über die Treibmuffe aufgeweitete Klemmvorrichtung ausschließlich durch Reibungsschluß, was bedeutet, daß eine solche Verbindung nur relativ geringen Beanspruchungen standhält und keinesfalls in der Lage ist, hohe Biege- und Torsionskräfte zu übertragen, wie sie z. B. bei einschaligen großen Raumfachwerken, etwa Kuppelkonstruktionen auftreten.

Die hohe Biegefestigkeit einer Schraubverbindung mit den Merkmalen gemäß der Erfindung wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß sich der Rohrstab über das Anschlußelement und den felgenartigen Ringteil der Treibmuffe mit im wesentlichen gleichem Außendurchmesser ungeschwächt fortsetzt bis zur ringartigen Abflachung am Knotenstück, wobei ein hochfester starker Gewindebolzen als zuverlässiges Verbindungsglied verwendet werden kann. Da ferner bei einschaligen weitgespannten Raumfachwerken Rohrstäbe mit relativ großem Außendurchmesser eingesetzt werden, ist die radähnliche Ausbildung der Treibmuffe deshalb von großem Vorteil, weil dadurch eine Treibmuffe relativ geringen Gewichts erzielt wird, die die

Montagearbeit erleichtert, während zugleich ohne weiteres die Forderung erfüllt werden kann, den kleinsten Außendurchmesser des felgenartigen Ringteils gleich oder größer als den des Rihrstabes bzw. Anschlußelementes zu halten. Aufgrund dieser Ausbildung des felgenartigen Ringteils kann auch z. B. ein motorisch angetriebenes Schraubwerkzeug einfach seitlich an der Treibmuffe angesetzt werden, um das zur Herstellung der hochfesten Schraubverbindung erforderliche Drehmoment auf den Gewindebolzen zu übertragen. Neben den üblichen Zug- und Druckkräften kann die erfindungsgemäße Schraubverbindung aber auch erhebliche Torsionskräfte von den Rohrstäben auf ein Knotenstück und umgekehrt übertragen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Durch die spezielle Ausbildung der Mantelfläche des felgenartigen Ringteils

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"*" ^Λ · w. »*···—..w ^w....--. ww.. w ..*w. «·...»£** uwaix.ll d. UlIwI ^ wird z. B. das Ansetzen von Schranbwerkzeugen erleichtet Die Ausgestaltung der Erfindung nach dem Unteranspruch 4 bringt den Vorteil, daß ein einwandfreier Klemmsitz des felgenartigen Ringteils der Treibmuffe zwischen der Stirnfläche des Anschlußelementes und der ringartigen Abflachung am Knotenstück bei gleichzeitiger baulicher Vereinfachung und entsprechend weiterer Reduzierung des Gewichts der Treibmuffe erreicht wird.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Schraubverbindung mit einem Teil eines Rohrsvabes und einem Knotenstück in stark verkleinertem Maßstab,

F i g. 2 eine Stirnsansicht der Treibmuffe in Pfeilrichtung H-II der Fig. 1, wobei der Gewindebolzen im Bereich seines Sechskantabschnittes im Schnitt gezeigt ist und

Fig.3 einen schematischen Ausschnitt aus einer einschaligen Raumfachwerkkuppel, bei der die Schraubverbindung gemäß der Erfindung angewendet werden kann.

Der in F i g. 3 abgebildete Teil einer Raumfachwerkkuppel läßt erkennen, daß an jedem Knotenstück 10 drei Rohrstäbe 11 unter verschiedenen Winkeln angeschlossen sind, und daß die einzelnen Schraubverbindungen zwischen den Rohrstäben und Knotenstücken Zug-, Druck- Biege- und Torsionskräfte aufzunehmen haben.

In F i g. 1 ist ein Teil eines hohl ausgebildeten Knotenstückes 10 mit einer radialen Gewindebohrung 110 gezeigt, das entsprechend der Ausführung nach F i g. 3 noch zwei weitere, nicht abgebildete, derartige Gewindebohrungen aufweist. Ferner zeigt F i g. 1 das eine Ende eines Rohrstabes 11 mit kreisringförmigem Querschnitt, an welches mittels einer Ringschweißung 11a ein zylinderabschnittförmiges Anschlußelement 12 angeschweißt ist, dessen Außendurchmesser dem des Rohrstabes 11 entspricht. Das Anschlußelement 12 ist mit einer mittigen Längsbohrung 13 versehen, durch welche sich drehbeweglich und axial verschiebbar ein Gewindebolzen 14 mit seinem Sechskantabschnitt 15 erstreckt. Der Gewindebolzen 14 weist im Anschluß an seinen Sechskantabschnitt 15 einen Gewindeabschnitt 16 auf, der mittels einer Treibmuffe 17 in die Gewindebohrung 110 im Knotenstück 10 eingedreht ist.

Die Treibmuffe 17 enthält einen Nabenteil 18, der durch vier speichenartig angeordnete Streben 19 mit b5 einem felgenartigen Ringteil 20 verbunden ist. Am Außenumfang des felgenartigen Ringteils 20 sind im Querschnitt dreieckige Angriffsflächen 21 für ein vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch angetriebenes Schraubwerkzeug vorgesehen.

Der lichte Querschnitt des Nabenteils 18 ist dem Umfang des Sechskantabschnittes 15 eng angepaßt, um eine drehfeste Verbindung zwischen dem Gewindebolzen 14 und der Treibmuffe 17 herzustellen, die jedoch eine axiale Relativverschiebung zwischen Gewindebolzen und Treibmuffe zuläßt

Um die Treibmuffe 17 unverlierbar mit dem Gewindebolzen 14 und somit mit dem Rohrstab 11 zu verbinden, ist der Gewindebolzen an seinem Sechskantabschnitt 15 mit einer achsparallelen Längsnut 22 versehen, in die das innere Ende einer Madenschraube 23 eingreift, die in den Nabenteil 18 eingedreht ist Die Länge dieser Längsnut 22 ist ausreichend bemessen, um uic beim Anziehen eier Schraubverbindung erforderliche Längsbewegung des Gewindebolzens 14 in Richtung K notenstück 10 zu ermöglichen.

F i g. 1 läßt erkennen, daß der Nabenteil 18 einschließlich der Streben 19 gegenüber dem felgenartigen Ringteil 20 axial zurückgesetzt ist Folglich bilden lediglich die Stirnflächen des felgenartigen Ringieils 20 die Anlageflächen 24 und 25 der Treibmuffe, deren Außendurchmesser untereinander gleich, jedoch geringfügig größer als derjenige des Anschlußelementes 12 und des Rohrstabes 11 ist. Die Anlagefläche 25 wirkt mit der rechtwinklig zur Rohrstabachse ausgebildeten Stirnfläche 26 des Anschlußelementes 12 zusammen, während die Anlagefläche 24 der Treibmuffe 17 auf einer ringartig ausgebildeten Abflachung 27 am Kiiotenstück 10 sitzt.

Das Festziehen der in F i g. 1 gezeigten Schraubverbindung gemäß der Erfindung erfolgt durch Drehen der Treibmuffe 17 mittels eines bereits oben erwähnten hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Schraubwerkzeugs üblicher Bauart (nicht gezeigt), mit dessen Hilfe ein Rohrstab mit erheblicher Kraft gegen ein Knotenstück vorgespannt werden kann. Bei einer einlagigen Raumfachwerkkuppel, deren größter Durchmesser etwa 60 m beträgt, und für die Rohrstäbe mit z. B. einem Außendurchmesser von 127 mm und einer Wanddicke von z.B. 10mm verwendet werden, kann diese Vorspannung bis zu 600 kN je Schraubverbindung betragen, um über diese Biegemomente bis zu 15 kNm, Torsionsmomente bis 7,5 kNm sowie zusätzliche Zug- und Druckkräfte von mehreren kN auf ein Knotenstück zu übertragen. Da die Angriffsflächen 21 radial außerhalb des Umfangs des Anschlußelementes 12 liegen, kann das Schraubwerkzeug bei Herstellung der Schraubverbindung einfach seitlich wiederholt an der Treibmuffe 17 angesetzt werden.

Bei fertiggestellter Schraubverbindung (Fig. 1) ist durch den Gewindebolzen 14 die Treibmuffe 17 fest zwischen der Stirnfläche 26 des Anschlußelementes 12 und der ringartigen Abflachung 27 am Knotenstück 10 eingespannt, wobei die bezogen auf die Rohrstabachse relativ großen Hebelarme in Richtung der in Eingriff miteinander stehenden Anlagefläche 24 und Abflachung 27 am Knotenstück 10 die Abtragung auch extrem großer Biegemomente ermöglichen. In diesem Sinne wirksam ist auch das Merkmal, daß die ringartige Abflachung 27 und Anlagefläche 24 in einer Ebene senkrecht zur Rohrstabachse verlaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schraubverbindung zwischen den Rohrstäben und einem Kuotenstück von Knotenpunktverbindungen eines Raumfachwerks, bei der in einer Bohrung in einem am Stirnende jedes Rohrstabs befestigten Anschlußelement ein in eine der Gewindebohrungen des Knotenstücks eindrehbarer, mit seinem Kopf an der vom Knotenstück abgewendeten Seite des Anschlußelementes im Rohrstab anliegender Gewindebolzen dreh- und schiebbar gehalten ist, auf dessen aus dem Anschlußelement ragenden Bolzenschaft eine zwischen einer um die Gewindebohrung des Knotenstückes vorgesehenen ringartigen Abflachung und der Stirnfläche des Anschlußelementes einklemmbare Treibmuffe begrenzt schiebbar, jedoch drehfest angeordnet ist, d:düit.u tjckennzeicnnet, daß der Außendurchmesser des zylinderabschnittförmig ausgebildeten Anschlußelements (12) dem des Rohrstabs (11) entspricht, daß die Treibmuffe

(17) einen den Bolzenschaft umgreifenden Nabenteil

(18) und einen in einem Abstand um das Nabenteil

(18) angeordneten felgenartigen Ringteil (20) aufweist, die durch speichenartig angeordnete Streben

(19) miteinander verbunden sind, und daß der kleinste Außendurchmesser des Ringteils (20) gleich oder größer als der des Rohrstabes (11) bzw. des Anschlußelementes (12) ist.

2. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Ringteils (20) unrund ausgebildet ist.

3. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche zwölf im Querschnitt dreieckige Angriffsflächen (21) für ein Schraubwerkzeug bildende Erhöhungen aufweist.

4. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stirnseiten des Nabenteils (18) der Treibmuffe (17) gegenüber dem felgenartigen Ringteil (20) soweit zurückversetzt sind, daß die Stirnflächen des felgenartigen Rihgteils (20) die Anlageflächen (24, 25) der Treibmuffe (17) bilden.