DE2743269A1 - Flansch-schraubverbindung fuer staebe bei raumfachwerken - Google Patents
Flansch-schraubverbindung fuer staebe bei raumfachwerkenInfo
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Description
Würzburg 22# 9# 1g77
Flansch-Schraubverbindung für Stäbe
bei Raumfachmerken
Die Erfindung bezieht sich auf eine Flansch-Schraubverbindung zwischen
Stäben, vorzugsweise Rohrstäben einerseits und mit entsprechenden Anlageflächen
versehenen Knotenstücken andererseits bei Raumfachwerken.
Durch die OT-OS 2 423 464 ist es bei Raumfachwerkkonstruktionen bekannt,
die Rohrstabenden mittels eines Flansches und zahlreicher Schrauben an einem kugelförmigen Knotenstück zu befestigen, bei dem die Anlageflächen
an individuellen, vom Knotenstück abstehenden Ansätzen ausgebildet sind.
Dadurch wird jedoch ein solches Knotenstück verhältnismäßig voluminös und teuer, und da ferner bei dieser bekannten Konstruktion die Rohrstabenden,
dem bisherigen allgemeinen Trend folgend, konisch verjüngt sind, können solche Flansch-Schraubverbindungen nur relativ geringe Biegekräfte
aufnehmen, so daß sie z.B. für einschalige Raumfachwerke oder Kuppeln
nicht geeignet sind. Hier können nämlich neben den üblichen Zug- und
Druckkräften auch ganz erhebliche Biege- und Torsionsmomente auftreten,
«eiche durch die Flansch-Schraubverbindungen zwischen den Rohretäben
und Knetenstücken aufgenommen werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanech-Schraubverbindung
zwischen Stäben und Knotenstücken bei Raumfachwerken zu schaffen, die
außer großen Zug- und Druckkräften auch hohe Biege- und Tersionskräfte
aufnehmen kann. Diese Aufgabe kann z.B. bei einschaligen Raumfachwerken
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von Kuppeln auftreten, wenn - wie in der Figur 1 dargestellt - die Polygene
des Kuppel-Raumfachwerks aus Sechsecken bestehen, die nicht formatabil
sind.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Flansch-Schraubverbindung der eingangsbezeichneten Art dadurch gelöst, daß der Flansch an einem
an den Stabenden vergesehenen Anechlußteil angeordnet ist, dessen
Querschnitt so bemessen ist, daß das Anschlußteil wenigstens das gleiche Wiederstandsmoment wie der Stab aufweist, und daß die Bohrungen im
Flansch zur Aufnahme der Befestigungsschrauben nahe am Außenumfang des Flansches angeordnet sind und in einem oder mehrere als Einfuhr-Hohlräume
für die Befestigungsschrauben ausgebildeten Räume münden. Eine derartige Flansch-Schraubverbindung kann unter Verwendung von im Vergleich
zum Stand der Technik relativ kleineren und somit preiswerteren Knotenstücken hergestellt werden und neben den üblichen Zug- und Druckkräften
auch extrem große Biege- und Torsionsnomente von einem Rohrstab auf ein Knotenstück und umgekehrt übertragen. Dabei besteht die Möglichkeit,
die Befestigungsschrauben mittels üblicher Werkzeuge so vorzuspannen, daß nicht nur die oben erwähnten Biege- und Torsisnsmomente sicher
aufgenommen werden können, sondern zugleich eine biegeateife Verbindungsoder Anschlußkonstruktion entsteht· Da die Bahrungen im Flansch zur Aufnahme
der Befestigungsschrauben nahe am ader dicht neben dem Außenumfang
des Flansches angeordnet sind, wird der Abstand zwischen der Stabachse und den Schraubachsen optimal groß gehalten, der als Hebelarm das Biegememsnt
an der Schraubverbindung beeinflußt. Dadurch, daß dia Bohrungen
V^OhI5/
im Flanech in EinfUhr-R^ume für die Befestigungsschrauben münden, können letztere einfach seitlich in dieaa Räume eingeführt, durch die Bohrungen im Flansch hindurchgeeteckt und schließlich in die Gewindebohrungen im Knotenstück eingedreht und feetgezegen werden. Das Einführen eines Rehrstabss zwischen zwei bereite fixierten Knetenetücken wird dedurch er-
im Flanech in EinfUhr-R^ume für die Befestigungsschrauben münden, können letztere einfach seitlich in dieaa Räume eingeführt, durch die Bohrungen im Flansch hindurchgeeteckt und schließlich in die Gewindebohrungen im Knotenstück eingedreht und feetgezegen werden. Das Einführen eines Rehrstabss zwischen zwei bereite fixierten Knetenetücken wird dedurch er-
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leichtert, daß achsial überstehende Befestigungsmittel vermieden sind.
Zweckmäßig weist das Anschlußteil Längsrippsn auf, zwischen denen sich
die Einfuhr-Hohlräume für die Befestigungsschrauben erstrecken.
Unter den Längsrippen im Anschlußteil sollen auch solche verstanden
werden, die sich nur etwa parallel zur Stabachse erstrecken.
Wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Außendurchmesser
des Anschlußteils, einschließlich des Flansches demjenigen des
Stabes entspricht, können die Anlageflächen an den Knotenstücken entsprechend
klein gehalten werden, was wiederum, gerade bei einschaligen Raumfachwerken, die Verwendung von relativ kleinen, wirtschaftlichen
Knotenstücken ermöglicht.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, das Anschlußteil an
den Stabenden auszuformen und den Flansch an diesem anzuschweißen. Die Verformung der Stabenden zu Anschlußteilen kann z.B. mittels üblicher
Schmiedetechnik erfolgen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es aber auch möglich,
das Anschlußteil als getrenntes Teil an den Stabenden anzuschweißen.
Eine Reduzierung der Fertigungskosten wird dadurch erreicht, daß der
Flansch mit einer ringförmigen Anschlußfläehe und das Knotanstück mit
einer entsprechend angepaßten ringförmigen Anlagefläche zur Aufnahme der Anschlußfläche des Flansches versehen wird.
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förmigen Anschlußfläche des Flansches eine Ausnehmung zur passenden
Aufnahme eines zentrierenden Vorsprungs am Knotenstück vorgesehen ist, wird die Montagearbeit erleichtert.
Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigern
Figur 1 einen schematischen Ausschnitt aus einer einschaligen Raumfachwerkkuppel,
bei der die Flansch-Schraubverbindung gemäß der Erfindung angewendet werden kann;
Figur 2 eine Längsschnittansicht der erfindungsgemäßen Flansch-Schraubverbindung
mit einem Teil eines Rohrstabes und einem Knotenstück;
Figur 3 eine Querschnittsansicht des Anschlußteils entlang der Linie
III - III der Figur 1;
Figur 5 eine Schrägansicht eines Rohrstabendes mit einstückig ausgeformte·
Anschlußteil und angeschweißtem Flansch;
Figur 6 eine weitere Schrägansicht eines Rohrstabendes mit einem abgeänderten,
angeschweißten Anschlußteil und angeschweißtem Flansch;
Figur 7 eine Teil-Längsschnittansicht des Anschlußteils der Figur 6
entlang der Linie VII - VII in Figur 6;
Figur 8 eine Teil-Längsschnittansicht des Anschlußteils der Figur 6
entlang der Linie VIII - VIII in Figur 6
e/
Bei dem in Figur 1 gzeigten Teil einer einschaligen Raumfachwerkkuppel sind an jedem Knotenstück 10 drei Rohrstäbe 11 unter verschiedenen Winkeln angeschlossen, wobei die einzelnen Flansch-Schraubverbindungen zwischen den Rohrstäben und Knotenstücken Zug- und Druckkräfte sowie Biege- und Tarsiensmomente aufzunehmen haben. Bei einer Raumfachwerkkuppel,
Bei dem in Figur 1 gzeigten Teil einer einschaligen Raumfachwerkkuppel sind an jedem Knotenstück 10 drei Rohrstäbe 11 unter verschiedenen Winkeln angeschlossen, wobei die einzelnen Flansch-Schraubverbindungen zwischen den Rohrstäben und Knotenstücken Zug- und Druckkräfte sowie Biege- und Tarsiensmomente aufzunehmen haben. Bei einer Raumfachwerkkuppel,
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deren größter Durchmesser etwa 60 m beträgt und für die Rohrstäbe mit
z.B. einem Außendurchmesser von 159 mm und einer Wanddicke von z.B. 8 mm verwendet werden, können an den Anschlußstellen Biegemomente bis
zu 1,5 Mpm, Torsionsmomente bis o,75 Mpm sowie zusätzliche Zug- und Druckkräfte von mehreren Mp auftreten.
In Figur 2 ist ein Teil eines kugelförmigen Knotenstückes 10 gezeigt,
das an jeder Rohrstab-Anschlußstelle jeweils vier Gewindebohrungen 110 enthalt. Ferner zeigt Figur 2 das eine Ende eines Rohrstabes 11 mit
kreisringförmigem Querschnitt, an welchem mittels einer Ringschweißung 11a ein Anschlußteil 12 befestigt ist, dessen Außendurchmesser demjenigen
des Rohrstabes 11 entspricht. An dem gegenüberliegenden nicht gezeigten Ende des Rohrstabes 11 ist ein gleichartiges Anschlußteil angeschweißt.
Das Anschlußteil 12 ist mit einer durchgehenden Längsbohrung 13 versehen, um z.B. auch den Innenumfang der Rohrstäbe aus Stahl mit
einem Korrosionsschutz-Überzug versehen zu können. Das Anschlußteil 12 kann aus einem Schmiedeteil bestehen, das einen einstückig angeformten
Flansch 14 mit einer ringförmigen Anschlußfläche 15 aufweist. Diese ringförmige Anschlußfläche sitzt bei montiertem Rohrstab auf einer entsprechend
angepaßten ringförmigen Anlagefläche 16 am Knotenstück 10. Es sei bemerkt, daß an jeder Rohrstabanschlußstelle des Knotenstücks eine
solche ringförmige Anlagefläche vorgesehen ist.
Innerhalb der ringförmigen Anschlußfläche 15 weist der Flansch 14 eine
kenische Ausnehmung 17 auf, die mit einem zentrierenden kegelstumpfförmigen
Vorsprung 1Θ am Knotenstück 10 zusammenwirkt, um die exakte Montage
eines Rohrstabs an einem Knotenstück zu erleichtern.
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I
kreuzförmig angeordnete Längsrippen 19 in Umfangsrichtung voneinander getrennte Einfuhr-Hohlräume 20 für Befestigungsschrauben 21, deren Länge gleich oder kleiner als diejenige der Einfuhr-Hohlräume 20 ist. Bei der Montage eines Rohrstabes 11 werden dessen Anschlußteile 12 zunächst durch die Vorsprünge 18 an den betreffenden Knotenstücken 10 gehalten und dann können die Befestigungsschrauben 21 nacheinander in die Einfuhr-Hohlräume 20 eingesetzt, durch die Bohrungen 22, die dicht neben dem Außenumfang des Flansches 14 angeordnet sind, hindurchgesteckt sowie in die Gewindebohrungen 110 im Knotenstück 10 eingedreht und festgezogen werden* Zur Schaffung dee hochfesten biegesteifen Rohrstabanschlussee können genormte Befestigungsschrauben verwendet werden, die mittels gängiger Schraubwerkzeuge festgezogen werden können.
kreuzförmig angeordnete Längsrippen 19 in Umfangsrichtung voneinander getrennte Einfuhr-Hohlräume 20 für Befestigungsschrauben 21, deren Länge gleich oder kleiner als diejenige der Einfuhr-Hohlräume 20 ist. Bei der Montage eines Rohrstabes 11 werden dessen Anschlußteile 12 zunächst durch die Vorsprünge 18 an den betreffenden Knotenstücken 10 gehalten und dann können die Befestigungsschrauben 21 nacheinander in die Einfuhr-Hohlräume 20 eingesetzt, durch die Bohrungen 22, die dicht neben dem Außenumfang des Flansches 14 angeordnet sind, hindurchgesteckt sowie in die Gewindebohrungen 110 im Knotenstück 10 eingedreht und festgezogen werden* Zur Schaffung dee hochfesten biegesteifen Rohrstabanschlussee können genormte Befestigungsschrauben verwendet werden, die mittels gängiger Schraubwerkzeuge festgezogen werden können.
Ein modifiziertes Anschlußteil 12a, das vorteilhaft preiswert als Drehteil
hergestellt werden kann, ist in Figur 4 dargestellt. Das Anschlußteil 12a wird zweckmäßig aus einem starkwandigen Rohr herausgedreht,
und zwar unter Auebildung eines ringförmigen Flansches 14a an seinem
einen Ende, der Bohrungen 22a zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 21 aufweist. Auch in diesem Fall ist das Anschlußteil 12a mittels einer
RingschweiGung 11a mit dem Rohrstab 11 verbunden. Der Einfuhr-Hohlraum
20a für dia Befestigungsschrauben 21 besteht aus einer ringförmigen Ausdrahunf.
Stattdessen können jedoch auch vier Ausfräsungen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die nur auf den Raum beschränkt sind, der unmittelbar
durch die Größe der Befestigungsschrauben vorgegeben ist.
Von Bedeutung ist die Abstimmung des Außendurchmessers D und dee Innendurchmessers
D , derart, daß das Widerstandsmoment an dieser schwächsten Stelle des Anschlußteils 12a mindestens so groß ist wie das Widerstandsmoment
des Rohretabes 11 mit dem Außendurchmesser D und dem Innendurch-
Ol
messer D-..
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Der Durchmesser D des Flansches 14a und des Anschu/eißteils entspricht
wieder dem Außendurchmesser D . des Rohrstabas 11. Wesentlich ist ferner,
daß der Abstand "β" der Achsen der Befestigunsschrauben 21 von der neutralen
Achse des Anschlußteils bzw. Längsachse des Rohrstabes so groß
wie möglich ist, damit die Befestigungsschrauben möglichst klein gehalten
werden können, gleichwohl das auftretende Biegemoment aufnehmen und die notwendige Anprs3sung des Flansches an das Knotenstück gewährleisten.
Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform ist das AnschluQteil 12 b
durch einen Schmiedevorgang aus dem Ende des Rohrstabes 11 ausgeformt. Das AnschluQteil 12 b weist gleich dem Ausführungsbeispiel der Figuren
2 und 3 vier kreuzförmig angeordnete Längsrippen 19 b auf, die in Umfangsrichtung
zwischen sich Einfuhr-Hohlräume 20 b für nicht gezeigte
Befestigungsschrauben begrenzen. An der außenliegenden Stirnseite des
Anschlußteils 12 b ist ein Flansch 14 b angeschweißt, der vier nahe seinem Außenumfang angeordnete Bohrungen 22 b zur Aufnahme der Befestigungsschrauben
aufweist. Der Außendurchmesser des Anschlußteils und des Flansches entsprechen auch in diesem Fall demjenigen des Rohrstabes 11. Der
Flansch 14 b kann ferner gleich der Ausführungsform nach den Figuren 2
und 3 wahlweise mit einer ringförmigen Anschlußfläche und einer konischen Ausnehmung zur Aufnahme eines zentrierenden Vorsprungs am Knotenstück
versehen sein. Mit S ist die normale Wanddicke des Rohrstabes 11 bezeichnet.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 2, 3 und 5 ist das Anschlußteil
12 bzw. 12 b vorzugsweise durch Warmverformung so ausgebildet, daß
sein Querschnitt an der schwächsten Stelle wenigstens das gleiche Widerstandsmoment
wie der Rohrstab 11 aufweist.
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Die in den Figuren 6-8 abgebildete Ausführungsform der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem in Form einer Scheibe
ausgeführten Flansch 14 c und dem Rohrstab 11 ein Anschlußteil 12 c
in der Art eines kalt- oder warmverformen dickwandigeren Rohrstücks
angeordnet ist. Dieses Anschlußteil 12 c wird durch SchweiOnähte 11 c
und 11 d einerseits mit dem Flansch 14 c und andererseits mit dem
Rohrstab 11 verbunden. Das Anschlußteil 12 c ist im Ausführungsbeispiel mit vier eingepreßten muldenartigen Einfuhr-Hohlräumen 20 c für
die Befestigungsschrauben 21 versehen, die so geformt sind, daß die Befestigungsschrauben seitlich eingeführt, durch die Bohrungen 22 c
im Flansch hindurchgesteckt und in die Gewindebohrungen in dem Knotenstück eingedreht und festgezogen werden können. Die Wanddicken S.und
S des Anschlußteils 12 c sind so bemessen, daß das Widerstandsmoment
an jeder Stelle desselben mindestens so graß ist wie das Widerstandsmoment
des Rohrstabee 11 mit der Wanddicke SQ. Fertigungstechnisch
hat diese Lösung den Vorteil, daß die verformten Anschlußteile 12 c in der Art von Rohrzwischenstücken mit einfachsten Mitteln aus steifwandigem
Rahr hergestellt und mit einer weitgehend mechanisierbaren Schweißvorrichtung jeweils an einem Flansch angeschweißt werden können.
Die zusammengesetzten Gebilde aus jeweils einem Anschlußteil und Flansch können dann ihrerseits maschinell und kostensparend durch Ringschweißungen
11 c mit dem Rohratab 11 verbunden werden.
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Leerseite
Claims (7)
1. J Flansch-Schraubverbindung zwischen Stäben, vorzugsweise Rohrstäben
einerseits und mit entsprechenden Anlageflächen versehenen Knotenstücken
andererseits bei Raumfachwerken, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flansch (14) an einem an den Stabenden vorgesehenen Anschlußteil
(12) angeordnet ist, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß das Anschlußteil (12) wenigstens das gleiche Widerstandsmoment
wie der Stab (11) aufweist, und daß die Bohrungen (22) im Flansch (14) zur Aufnahme der Befestigungsschrauben (21) nahe am Außenumfang
des Flansches angeordnet sind und in einem oder mehreB als
Einfuhr-Hohlräume (20) für die Befestigungsschrauben ausgebildeten
Räume münden.
2. Flansch-Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Anschlußteil (12, 12 b) Längsrippen (19, 19 b) aufweist, zwischen denen sich die Einfuhr-Hohlräume (20, 20 b) erstrecken.
3. Flansch-Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Außendurchmesser des Anschlußteils (12), einschließlich des Flansches (14) demjenigen des Stabes (11) entspricht.
4. Flansch-Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Anschlußteil (12 b) an den Stabenden einstückig ausgeformt und der Flansch (14 b) an diesem angeschweißt ist.
5. Flansch-Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Anschlußteil (12, 12 a, 12 c) an den Stabenden angeschweißt
ist.
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ORIGINAL INSPECTED
6. Flansch-Schraubverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flansch (14, 14 a) mit einer ringförmigen Anschlußfläche
(15, 15 a) und das Knotenstück (10) mit einer entsprechend angepaßten
ringförmigen Anlagefläche (16) zur Aufnahme der Anschlußfläche (15, 15 a) des Flansches (14, 14 a) versehen ist.
7. Flansch-Schraubverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb der ringförmigen Anschlußfläche (15, 15 a) des Flansches
(14, 14 a) eine Ausnehmung (17, 17 a) zur passenden Aufnahme eines zentrierenden Vorsprungs (18) am Knotenstück (10) vorgesehen
ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE2743269A Expired DE2743269C2 (de) | 1977-09-27 | 1977-09-27 | Knotenpunktverbindung für Raumfachwerke aus Stäben und kugelähnlichen Knotenstücken |
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| BR (1) | BR7806338A (de) |
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