DE2840402C2 - Ebenes oder räumliches Fachwerk aus Knoten, Stäben und Platten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein ebenes oder räumliches Fachwerk aus Knoten, Stäben und Platten, die dem die Platten mit den Knoten und Stäben des Fachwerks bzw. Raumfachwerks einen statischen Verbund bilden.

Ein derartiges Raumfachwerk ist z. B. durch die DE-PS 1928840 bekanntgeworden. Die Herstellung der Verbundwirkung zwischen den Platten sowie den Stäben und Knoten bzw. der erforderlichen Pressung der Plattenränder mit den benachbarten Stäben läßt sich jedoch bei dieser bekannten Konstruktion relativ schwierig herstellen. Sie erfordert zunächst nämlich zusätzliche Verbindungselemente zwischen Platten und Stäben und andererseits die Einhaltung hoher Maßgenauigkeiten sowohl bei den Platten als auch bei den Stäben. Zu diesen Problemen tritt die Frage der statischen Erfassung der Kräfte bei der Verbundkonstruktion hinzu. Bei der hier vorgesehenen Auflagerung der Platten auf den zu den Plattenrändern parallel laufenden Stäben muß nämlich davon ausgegangen werden, daß bei Belastung der einzelnen Platten auch auf die Stäbe Querkräfte einwirken. Die Stäbe müssen daher zusätzlich zu der aus der Gesamtfunktion herrührenden Längsbeanspruchung auch für die Querkräfte auf Biegung berechnet und entsprechend stark bemessen werden. Insgesamt wird dadurch die Wirtschaftlichkeit des prinzipiell guten Grundgedankens der Herstellung der Verbundwirkung doch einigermaßen beeinträchtigt.

Es ist ferner durch die DE-OS 2558108 bei Raumfachwerken bekanntgeworden, die Verbundwirkung zwischen den Platten sowie Stäben und Knoten des Raumfachwerks dadurch herzustellen, daß die Platten ausschließlich mit ihren Ecken an die Knoten des Raumfachwerks angeschlossen werden. Dabei ist je- '-■ doch die randseitige Pressung der Platten nicht sichergestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei ebenen und räumlichen Fachwerken der eingangs bezeichneten Art die Verbundwirkung zwischen den ι» Platten sowie Stäben und Knoten des Fachwerks bzw. Raumfachwerks bautechnisch zu verbessern sowie wirtschaftlicher zu gestalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Plattenquerr> schnitten Stäbe und Knoten des Fachwerks bzw. Raumfachwerks angeordnet sind, die in den Plattenebenen Druckvorspannungen erzeugen und benachbarte Platten raudseitig gegeneinanderpressen. Dadurch werden folgende Vorteile erzielt:
J» 1. Die Platten müssen nicht mehr mit der hohen Maßgenauigkeit ausgeführt werden, die bei den bisher bekannten Konstruktionen zwingend erforderlich ist.

2. Es ist nicht mehr erforderlich, bei Verwendung :> von Betonplatten eine hochwertige Stahlbewehrung anzuordnen und diese mit maßgenauen und hochbelastbaren Anschlüssen zu versehen. Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen können nunmehr Platten, z. B. aus Leichtbeton, in ohne Stahlbewehrung angewandt werden, die gleichwohl die statische Funktion hinsichtlich der Aufnahme der Druckkräfte aus der Gesamtkonstruktion übernehmen. Die in den Platten selbst liegenden Stäbe dienen lediglich dazu, die )j Druckvorspannung zum Zwecke der Randpressung hervorzurufen. Jegliche Biegebeanspruchung der Stäbe durch Randauflagerung von Platten entfällt; ferner werden diese Stäbe nicht mehr durch Druck aus der Gesamtkonstruktion belastet; vielmehr tritt bei der Überlagerung der Druckbeanspruchung aus der Nutzlast sogar eine Reduzierung der Zugkräfte in diesen Stäben auf. Infolgedessen können diese Stäbe sparsam bemessen und preiswert ausgeführt werden.
Durch die gewünschte Randpressung der Platten untereinander können die üblichen Toleranzen der Platten ausgeglichen werden, die bei wirtschaftlich ausgeführten Betonplatten notwendigerweise in Kauf genommen werden müssen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnung in Ausführungsbeispielen erläutert.

Fi g. 1 zeigt zwei Platten la und Ib mit den zugehörigen innenliegenden Stäben und Knoten. Bei der Platte la liegen auf der Hinterseite zwei Knoten 3a, vorne sichtbar zwei Knoten 3b, die mit den im Inneren der Platte bzw. in Hohlräumen 8 angeordneten Stäben 2a so zusammenwirken, daß sie über Widerlager 4a und Ab einen Druck auf die Platte ausüben. Sinngemäß wird dann Platte Ib mit zwei Knoten 3c und zwei Widerlagern Ac sowie zwei Stäben 2b gegen die benachbarte Stirnseite der Platte la gepreßt, wenn man den Gewindezapfen 6 der Stäbe 2 b in die Gewin_b5 delöcher.-S der Knoten 3b einschraubt. Mit 7 sind Aussparungen in der Platte Ib zur Aufnahme der Knoten 3ö bezeichnet.

Um diese Kombination der Bauelemente deutlicher

zu machen, ist der Zusammenhang nochmals in vergrößertem Maßstab in Fig. 2 dargestellt, jedoch ohne die Platte la, deren Lage lediglich durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Man erkennt, daß der Stab Za mit Hilfe des Knotens 36 mit seinen Gewindezapfen 6 in eine Gewindebohrung des Knotens 3a eingeschraubt wird, wobei die Platte la zwischen die Widerlager 4a und 46 eingespannt wird.

Die Achsen der in den Fi g. 1 und 2 gezeigten Stäbe sind mit y bezeichnet. Die dargestellten würfelförmigen Knoten haben jedoch auch Bohrungen in der senkrecht dazustehenden Ar-Achse, wobei beide Achsen innerhalb der Platten liegen. Infolgedessen besteht grundsätzlich die Möglichkeit, an die in den Zeichnungen nicht besetzten Innengewinde der Knotenstücke in Richtung der λ:-Achse zusätzliche Stäbe anzuschließen, die es erlauben, die Platten auch zweiachsig zu spannen. Dies ermöglicht es, auch in Richtung der a:-Achse Platten anzuschließen.

Fig. 3 zeigt schließlich schematisch die Ansicht von der Seite, wie die Platte Ib an die Platte la angeschraubt wird, nachdem zuvor gemäß Fig. 2 die Platte la mit Hilfe des Stabes 2a zwischen den Knoten 3a und 3b sowie den Widerlagern 4a und 4b eingespannt wurde. Zur Verdeutlichung ist die noch nicht festgeschraubte Platte Ib teilweise im Schnitt gezeichnet. Man erkennt hier auf der rechten Seite im Schnitt einen Hohlraum 8 für den Stab Ib sowie eine vergrößerte Aussparung 7, die zur Aufnahme des Knotens 36 dient, links neben der Platte Ib das Widerlager 4c und daneben links wiederum den Stab 2b mit dem Knoten 3c. In diesem Falle ist angenommen, daß vor der Ausführung der Montage der Knoten 3c mit dem Stab 2b verschraubt ist, so daß der Knoten 3c wie der Kopf einer Vierkantmutter benutzt werden kann, um den Stab 26 zu drehen, wenn er über das Widerlager 4c in den Hohlraum 8 der Platte 16 eingesetzt ist, damit der Gewindezapfen 6 in das passende Gewindeloch des Knotens 36 eingeschraubt werden kann.

Fig. 4 zeigt in etwa natürlicher Größe den Querschnitteiner Platte la mit den dazugehörigen Bauelementen, nämlich auf de rechten Seite das Knotenstück 3a mit dem Widerlager 4a, auf der linken Seite das Knotenstück 36 mit dem Widerlager 46. In diesem Falle ist angenommen, daß der Stab 2a auf beiden Seiten mittels Endstücke 10 drehfest angeordnete Gewindezapfen 11 aufweist, so daß der Knoten 36 mit dem linken Gewindezapfen 11 fest verschraubt werden kann, um die Drehung des Stabes 2 a in der Platte la mit Hilfe des Knotens 36 zu ermöglichen. Auf der rechten Seite hat der Stab 2 α ein entsprechendes Endstück 10 mit Gewindezapfen 11, der in das Knotenstück 3 a eingeschraubt ist. Wichtig dabei ist, daß stets, auch im Spannungszustand, zwischen dem Endstück 10 des Stabes 2 a und dem Knotenstück 3 a ein kleiner Zwischenraum 12 verbleibt, damit unabhängig von geringfügigen Maßabweichungen der Platte la die angestrebte hohe Pressung zwischen den beiden Knotenstücken 3 a und 36 einerseits über die Widerlager 4a und 46 sowie die Druckvorspannung der Platte la andererseits erreicht wird.

Während in den Fig. 1 bis 4 zunächst zur Vereinfachung lediglich der Zusammenbau der Platten und die Erzeugung der Randpr^ssung durch die innenliegenden Knoten und Stäbe dargestellt ist, zeigt nun Fig. 5 ein vollständiges FachVerk in Verbindung mit vier Platten la bis Id. Tut Vereinfachung ist hier lediglich

eine durchgehende Bohrung in jeder Platte zur Aufnahme der Knotenstücke 3 und der Stäbe 2 gezeichnet In diesem Fall sind die Platten auf der Unterseite mit zusätzlichen Bohrungen versehen, durch die Druckstäbe 136,13c, 13d an die Knoten 36, 3c, 3d angeschraubt sind, die sich im Innern der Platten befinden. Sinngemäß sind die Knoten 3 a und 146 durch einen Stab 15a/6 und die Knoten 14d und 3e durch einen Stab ISaVe verbunden. An einem Knoten 14c schließen Stäbe 15c/d und 156/c an. Fig. 6 zeigt im Schnitt die Verbindung der Knoten 3 und 14 durch die Stäbe 13 mit einer geschnittenen Platte 1 und Fig. 7 schließlich in perspektivischer Darstellung die Kombination dieser Bauelemente. Hier erkennt man, daß auf diese Weise z. B. ein einachsig gespanntes und durch das Fachwerk unterspanntes Dachelement entsteht, das beispielsweise mit Hilfe der außenliegenden Knoten 3a und 3e an Stützen angeschlossen oder auf Umfassungswände aufgelagert werden kann. Wesentlieh dabei ist, daß die Platten-Paare la und 16 sowie 16 und If usw. durch die im Platteninnern angeordneten Stäbe und Knoten so stark gegeneinandergepreßt werden, daß praktisch jeweils eine geschlossene Fuge XaJb oder 16/c entsteht, und daß dabei die aus der Belastung herrührenden Druckkräfte von einer Platte zur anderen unmittelbar übertragen werden, ohne daß schädliche Fugen vorhanden sind, die zu unerwünschten Verformungen der Gesamtkonstruktion Anlaß geben könnten.

Während bei dem Fachwerk der Fig. 5 bis 7 an den in den Platten liegenden Knotenstücken Stäbe angreifen, die senkrecht zur Platten-Unterseite gerichtet sind, ist in Fig. 8 ein Fachwerk dargestellt, bei dem die Stäbe unterhalb der Platten schräg zur Plattenunterseite angreifen. In diesem Falle sind die im Innern der Platte liegenden Knoten 3 mit »Zusatz-Knoten« 20 verbunden, die unterhalb der Platte liegen und mit Anschlüssen für je zwei schrägliegende Stäbe 19 versehen sind. So entsteht zusammen mit den unleren Knotenstücken 17 und den unteren Horizontalstäben 18 ein Fachwerk mit Diagonalstäben 19. Fig. 8 veranschaulicht ferner die Möglichkeit, das Durchhängen einer belasteten Dachkonstruktion durch Einwirkung der Nutzlast zu verhindern. Geht man von einer ursprünglich vollkommen ebenen Dach-Oberfläche aus, so kann bei Nutzlast (P₁ bis P₄) durch die zulässige elastische Verformung eine Vertiefung in der Mitte gegenüber den beiden äußeren Auflagern nicht vermieden werden. Das Durchhängen kann aber vermieden werden, wenn man die Oberfläche leicht bombiert, wie dies durch die gestrichelte Linie 16 dargestellt ist. Schließlich kann durch entsprechend ausgeführte Stäbe 18 im Untergurt eine Vorspannung in der Gesamtkonstruktion erreicht werden, die die Gesamtwirtschaftlichkeit erhöht.

Fig. 9 zeigt schließlich einen »Dreiecksbinder« bei dem in jeder Platte la, 16 usw. nicht nur ein System von Stäben und Knoten angeordnet ist, sondern ein Paar. Es entsteht hier ein räumliches Fachwerk mit Untergurtstäben 24. Dabei treten im Obergurt durch die gespreizten Diagonalstäbe 21 und 22 Zugkräfte auf, die in vereinfachter Weise dadurch ausgeglichen werden können, daß statt einzelner Widerlager 4 für die is.notenstücke 3 ein durchgehender Flachstab 23 angeordnet wird, der mit den Stäben 2 und den Knoten 3 zusammenwirkt.

Im Sinne des in Fig. 2 bereits dargestellten Prinzips der zweiachsigen Vorspannung von räumlichen Fach-

werken zeigt Fig. 9 die Möglichkeit, an Untergurt- Es ist auch möglich, Raumkonstruktionen zu ;_:

knoten 25, die durch die Stäbe 24 in der _y-Achse ver- bauen, die aus Platten la, Ib usw. zusammengesetzt Q

bunden sind, zusätzlich auch Stäbe 26 in der Ar-Achse sind, wobei alle Stäbe 2 und Knoten 3 innerhalb der $,'

anzuschließen, um eine zweiachsige Konstruktion Platten liegen und infolgedessen nach außen nicht §

herzustellen. '> sichtbar sind. fs

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ebenes oder räumliches Fachwerk aus Knoten, Stäben und Platten, bei dem die Platten mit den Knoten und Stäben des Fachwerks bzw. Raumfachwerks einen statischen Verbund bilden. dadurch gekennzeichnet, daß in den Plattenquerschnitten Stäbe (2) und Knoten (3) des Fachwerks bzw. Raumfachwerks angeordnet sind, die in den Plattenebenen Druck-Vorspannungen erzeugen und benachbarte Platten (la, Ib usw.) randseitig gegeiieinanderpressen.

2. Fachwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Platten (la, Ib usw.) durch eine Mehrzahl von Stäben (2) und Knoten (3) gleichzeitig Druckvorspannungen in einer oder mehreren Achsen (x, y) erzeugt werden.

3. Fachwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die in den Platten (la, Ib usw.) liegenden Knoten (3) zusätzliche Stäbe (13, 19,21,22) angeschlossen werden, die die Verbindung zu weiteren Knoten (14, 17, 25) und über diese den Verbund zu weiteren Stäben (26) des Fachwerks außerhalb der Platten herstellen.

4. Fachwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der Druckkräfte in die Platten (la, Ib usw.) letztere und/oder die Stäbe mit Widerlegen (4) versehen sind.