DE2940030C2

DE2940030C2 - Knotenpunkt für lösbare biegesteife Eckverbindungen von Stäben

Info

Publication number: DE2940030C2
Application number: DE19792940030
Authority: DE
Inventors: Karl Ing.(grad.) 7313 Reichenbach Hauff; Peter 7302 Ostfildern Wilke
Original assignee: Thyssen Aufzuege GmbH
Current assignee: TK Aufzuege GmbH
Priority date: 1979-10-03
Filing date: 1979-10-03
Publication date: 1982-01-21
Also published as: DE2940030A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Knotenpunkt der im Oberbegriff der einander nebengeordneten Ansprüche 1 bz^r,v. 2 angegebenen bekannt gewordenen Art.

Bei einem aus der DE-OS 28 29 671 bekannten Knotenpunkt, von dem der Anspruch 1 ausgeht, ist ein Formkörper aus Blech, der zwei um 90 Grad zueinander versetzte Biegelinien und davon ausgehende, in drei unterschiedlichen Ebenen liegende Flächenabschnitte aufweist, mit den an seiner offenen Kante einander gegenüberliegenden Rändern dieser Flächenabschnitte an einen von drei anzuschließenden Stäben angeschweißt. In die beiden anderen, durch die Biegelinien gebildeten Eckbereiche des Formkörpers sind Winkelprofile eingeschweißt, um quadratische Aufnahmerohre für die aus quadratischen Rohrprofilen bestehenden Stäbe zu bilden. Der zur Herstellung dieses Knotenpunktes erforderliche Schweißaufwand ist erheblich. Außerdem kann aufgrund der Befestigung der Stäbe mit jeweils zwei Schrauben keiner der beiden anderen Stäbe für ständig wechselnde Querbelastungen und Biegemomente sicher und fest angeschlossen werden; denn schon der Querschnitt der durch die eingeschweißten Winkelprofile gebildeten Aufnahmerohre muß

so größer sein als der Querschnitt der Stäbe, damit der Forderung nach leichtem Zusammen- und Auseinanderbau genügt werden kann. Daraus folgt, daß in einem Belastungsfall nur diejenigen Schrauben tragen, die sich durch das Aufnahmerohr und den jeweils belasteten Stab erstrecken. Da die bekannte Eckverbindung für die einen Überrollschutz an Fahrzeugen bildenden, an einer Ecke zusammengeführten Träger oder Stützen dient, mag diese Bauart den dabei gestellten Sicherheitanforderungen, d. h. den bei einem einmaligen Unfall vorkommenden Beanspruchungen genügen, jedoch ist der bekannte Knotenpunkt nicht imstande, ständig wechselnde Belastungen und Biegemomente aufnehmen zu können.
Ein aus der DE-OS 25 20 510 bekanntes Knotenstück zum Anschluß rund-stabförmiger Elemente beim Aufbau von räumlichen Trag- oder Fachwerken besteht aus verschraubbaren Segmenten, die in zusammengebautem Zustand eine Kugel bilden und Aufnahmeöff-

nungen zur Klemmung der Stabelemente enthalten. Eine unter Verwendung eines solchen Knotenstückes aufgebaute Eckverbindung würde für Stäbe von gröSerem Durchmesser sehr aufwendig und schwer und ist im übrigen zum Anschluß von Stäben aus Winkelprofil ungeeignet Nachteilig ist außerdem, daß in das Knotenstück im wesentlichen nur Biegemomente und nur sehr geringe Druck- oder Zugkräfte eingeleitet werden können, da die Klemmung auf der dafür vorgesehenen kurzen Stablänge nicht ausreicht.

Weiterhin umfaßt ein aus der CH-PS 555 455 bekannter Fachwerk-Knotenpunkt mehrere Eckstücke, die je drei sektorförmige, längs dreier Kanten ineinander übergehende und jeweils ein Loch enthaltende Teile aufweisen, wobei mindestens zwei Eckstücke durch Schweißung oder als Gußstück unlösbar zu einem Knotenkörper derart vereinigt sind, daß zwischen ihren einander gegenüberliegenden Sektorteilen ein zum Einführen der Anschlußstücke von Fachwerkstäben ausreichender Abstand entsteht Die in diesem Abstand eingesteckten Anschlußstücke der Fachwerkstäbe werden mit durch die Löcher hindurchgehenden Schrauben oder Nieten festgeklemmt Bei diesem Vorschlag ist nachteilig, daß die jeweils in einem festen Abstand zueinander angeordneten Sektorteile zweier benachbarter Eckstücke mit Hilfe der sie durchgreifenden Schraube schon um ein gewisses Maß verbogen werden müssen, um überhaupt an dem Anschlußstück des Fachwerkstabes zur Anlage zu kommen, und daß folglich beträchtliche Schraubkräfte und dementsprechend ein großer Schraubenquerschnitt erforderiich sind, um das abgeflachte Anschlußstück des Stabes klemmen zu können. Falls auf den Stab eine senkrecht zur Schraubenlängsachse und in einem Abstand von dieser wirkende Querkraft aufgebracht wird, kann sich praktisch kein Biegemoment ausbilden, da der nur mit einer Schraube geklemmte Stab viel zu leicht um die Schraubenachse verdrehbar ist. Bei einer parallel zur Schraubenlängsachse wirkenden Beanspruchung ist das abgeflachte Anschlußstück des Stabendes durch seine reduzierte Höhe besonders gefährdet. Der bekannte Knotenpunkt ist folglich nur zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften in den Fachwerkstäben geeignet und kann selbst in dieser Beschränkung keinen nennenswerten Belastungen standhalten, da das an den Enden abgeflachte Rundstabprofil ein ungünstiges Verhältnis zwischen Widerstandsmoment und Gewicht besitzt.

Nach einem inerten Stand der Technik schließlich, von dem der Anspruch 2 ausgeht, ist es bei Eckverbindungen von sich in verschiedenen Hauptrichtungen erstreckenden Stäben bekannt, einen Knotenpunkt aus Blechen und/oder Profilen so zusammenzuschweißen, daß in jeder für den Anschluß eines Stabes erforderlichen Ebene eine Fläche zur Verfügung steht. Um bei einer Eckverbindung an einem zum Anschluß von zwei in verschiedene Richtungen gehenden Stäben ausreichenden flachen Knotenblech einen weiteren Stab anschließen zu können, der sich in einer dritten Hauptrichtung erstreckt, wird auf das Knotenblech ein Winkelprofil oder ein zweiflächig gebogener Blechzuschnitt aufgeschweißt, dessen vom Knotenblech winklig abgehender, freier Schenkel dann als Anschlußfläche für den dritten Stab dient, an der er seitlich angeschraubt und anschließend verstiftet wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Knotenpunkte entsprechend der in den Oberbegriffen der einander nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß bei verbesserter Möglichkeit die Einzelteile einfacher herstellt und die Einzelteile zusammen mit den Stäben leicht und schnell zu montieren und zu demontieren, darüber hinaus vor allem jeder angeschlossene Stab mit ständig wechselnden Kräften in Stablängsrichtung wie auch mit ständig wechselnden Biegemomenten belastet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die in den Kennzeichen der nebeneinander gestellten Ansprüche 1 und 2 angegebenen Gestaitungsmerkmale vorgesehen. In den Unteransprüchen sind für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht, die teilweise Merkmalsgleichheiten mit dem Stand der Technik aufweisen.

Die Entwicklung des Gestaltungsprinzips bei der Erfindung, ausgehend von dem zu verbessernden und im Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2 angegebenen Stand der Technik über die noch zu lösende, auf diesen Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. 2 angegebenen Lösungsmitteln, war nicht ohne weiteres und nicht ohne erfinderische Überlegungen möglich, da aus dem zu berücksichtigenden Stand der Technik für diese Entwicklung keine ausreichenden technischen Hinweise bekanntgeworden sind. Insoweit das Kennzeichen der Ansprüche 1 bzw. 2 Merkmalsgleichheiten mit dem Stand der Technik gemäß CH-PS 555 455 enthält, hat die Übertragung von Merkmalen aus diesem Stand der Technik ebenfalls nicht nahegelegen, weil diese Merkmale beim Stand der Technik in ganz anderem technischen Zusammenhang bekanntgeworden sind.

Durch die Lösungsvorschläge gemäß der Erfindung kann jeder Stab mit zwei winklig zueinander stehenden Profilflächen an den Knotenpunkt angeschraubt werden, der mindestens zwei mehrflächig gebogene, einander übergreifende Blechzuschnitte aufweist. Durch Verwendung einfacher Schrauben als Verbindungselemente einerseits und Blechzuschnitten sowie Stahlprofilen mit nicht unbedingt genau bemessenen, aber leicht herstellbaren Bohrungen andererseits wird die Montagezeit und die geforderte Herstellgenauigkeit der verwendeten Teile erheblich verringert. Die Blechzuschnitte können zur Gewährleistung guter Anschlußmöglichkeiten für die Stäbe ausreichend groß ausgeschnitten und/oder ausgestanzt und mit Bohrungen versehen werden, die größer als der Schraubendurchmesser sein können. Aus den anschließend gebogenen Blechen kann der Knotenpunkt zusammengebaut werden. Die Schrauben erzeugen dabei einen hohen Reibschluß sowie Flächenpressung zwischen den Blechen und Stäben. Lediglich beim Biegen der Blechzuschnitte muß genauer gearbeitet werden, da die hier entstehenden Winkel die Richtungen der anzuschließenden Stabprofile vorbestimmen. Diese höhere Genauigkeit bezieht sich jedoch nur auf das Einrichten der Bleche auf einer Abkantmaschine, so daß daraus kein Mehraufwand entsteht.

Der aus den miteinander verbindenen Blechzuschnitten gebildete Knotenpunkt enthält in jeder der drei Hauptrichtungen mindestens eine Biegelinie. Da somit in jeder Hauptrichtung eine quer zu der jeweiligen Hauptrichtung verlaufende Biegelinie die Befestigungsfläche für den entsprechenden Stab stabilisiert, ist der Knc'enpunkt in der Lage, den angeschlossenen Stab nicht nur hinsichtlich ständig wechselnder Kräfte in Stablängsrichtung, sondern auch hinsichtlich ständig wechselnder Biegemomente sicher zu halten und die Belastungen aufzunehmen.

Obwohl die drei Hauptrichtungen vorzugsweise jeweils um einen Winkel von 90 Grad räumlich zueinander versetzt verlaufen, ist die Erfindung gleichermaßen auch bei solchen Knotenpunkten anwendbar, wo die drei Hauptrichtungen zueinander um andere Winkel, d.h. um Winkel kleiner als 180 Grad, räumlich zueinander versetzt sind. Auch in diesen Fällen kann jeder in einer Hauptrichtung verlaufende Stab an zwei von der in der Hauptrichtung verlaufenden Biegelinie ausgehenden Flächenabschnitten der Blechzuschnitte angeschlossen werden.

Die Merkmale der Erfindung und deren technischen Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Knotenpunktes gemäß einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Anwendungsbeispiels zweier miteinander verbundener und nach dem Prinzip von F i g. 1 aufgebauter Knotenpunkte,

F i g. 3 einen Blechzuschnitt für ein dreiflächig zu biegendes Eckstück bei einem Knotenpunkt nach F i g. 1 oder 2 und gemäß

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Knotenpunktes gemäß einer anderen Ausführungsform.

Gemäß F i g. 1 ist ein Knotenpunkt für in drei jeweils um 90° räumlich zueinander versetzt verlaufenden Hauptrichtungen anzuschließende Stäbe aus zwei Blechzuschnitten zusammengeschraubt. Der erste Blechzuschnitt 10 besteht aus einem senkrechten Flächenabschnitt 12, der über eine waagerechte obere Biegelinie 14 in einen oberen waagerechten Flächenabschnitt 16 übergeht. Außerdem ist der senkrechte Flächenabschnitt 12 über eine senkrechte Biegelinie 18 mit einem dazu um 90° abgebogenen zweiten senkrechten Flächenabschnitt 20 verbunden. Die nicht miteinander verbundenen Flächenabschnitte 16 und 20 des ersten Blechzuschnittes 10 sind von einem senkrechten Flächenabschnitt 22 bzw. von einem waagerechten Flächenabschnitt 24 eines zweiten Blechzuschnittes 26 überdeckt, dessen Biegelinie 28 oberhalb der einander winklig gegenüberliegenden Seitenkanten der Flächenabschnitte 16 und 20 verläuft.

An dem so gebildeten Knotenpunkt sind entlang der drei Winkelkanten bzw. Biegelinien 14, 18, 28 aus Winkelprofilen bestehende Stäbe 30, 32 und 34 angeschlossen. Jeder Winkelschenkel der Stabprofile ist mittels Schrauben an der Innenseite oder Außenseite des zugeordneten Flächenabschnittes befestigt. Die Schrauben 36 dienen nicht nur der hauptsächlich durch Flächenpressung und Keibschiuß erfolgenden Befestigung der Stäbe, sondern gleichzeitig auch der Verbindung der Blechzuschnitte 10 und 26 untereinander. Wie Fi g. 1 zeigt, sind die Stäbe 30 und 34 mit den Innenseiten des Knotenpunktes verbunden, während das den Stab 32 bildende Winkelprofil die Flächenabschnitte 12 und 22 des Knotenpunktes an der Außenseite überdeckt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwei miteinander verbundene Knotenpunkte vorgesehen. Sie bestehen ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 jeweils aus einem dreiflächigen Blechzuschnitt 40 nach Fig. 3 mit den Flächenabschnitten 42, 44 und 46 und einem zweiflächig gebogenen Blechzuschnitt 48 gemäß Fig. 2 mit einem senkrechten Flächenabschnitt 50 und einem waagerechten oberen Flächenabschnitt 52, wobei das zweiflächige Blech 48 die beiden dreiflächigen Bleche 40 überdeckt. An den senkrechten Flächenabschnitten 42 der Blechzuschnitte 40 sind gemäß F i g. 2 die Rückenstege 55 von U-Profilen 54 mit nicht gezeigten Schrauben befestigt, wobei die oberen Schenkel 56 mit den oberen waagerechten Bereichen der Knotenpunkte und gleichzeitig auch die aneinander bzw. übereinander liegenden Flächenabschnitte 52 und 46 miteinander verbunden sind.

Außerdem sind an den doppelten Knotenpunkt nach Fig.2 senkrechte Stäbe 58 mit nicht gezeigten Schrauben angeschlossen, und zwar mit einer Seite an den senkrechten Flächenabschnitt 42 und mit der anderen Seite an die senkrechten sich überdeckenden Flächenabschnitte 44, 50 der gebogenen Blechzuschnitte 40 bzw. 48. Im Bedarfsfall kann auch ein oberer waagerechter Stab innen oder außen an dem jeweiligen Knotenpunkt befestigt werden. Wenn größere Belastungen in nur einer Richtung auftreten, können, wie in F i g. 2 mit unterbrochenen Linien angedeutet, z. B.

senkrechte Stäbe 59 an der Außenseite des Knotenpunktes an den sich überdeckenden senkrechten Flächenabschnitten 50,44 befestigt werden, gegebenenfalls anstelle der Stäbe 58.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 zeigt einen Knotenpunkt, der aus drei jeweils zweiflächig um 90° gebogenen Blechzuschnitten 60,62 und 64 besteht. Der Zuschnitt 60 besitzt eine waagerechte obere Biegelinie 66, der Zuschnitt 62 eine waagerechte obere Biegelinie 68, die um 90° zur Biegelinie 66 versetzt ist, während der Blechzuschnitt 64 eine senkrechte Biegelinie 70 aufweist, welche die senkrechte Kante des Knotenpunktes bildet. Somit überdeckt jeder der beiden Flächenabschnitte eines Blechzuschnittes einen Flächenabschnitt eines anderen Blechzuschnittes. Die jeweils doppelt übereinander liegenden Flächenabschnitte sind untereinander und mit den anzuschließenden Stäben gemeinsam durch Schrauben oder andere lösbare Verbindungselemente miteinander verbunden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Knotenpunkt für eine lösbare, biegesteife Eckverbindung zwischen in bis zu drei Hauptrichtungen verlaufenden Stäben aus Blechprofilen oder genormten Stabprofilen unter Verwendung eines dreiflächig gebogenen Blechzuschnitts, der zwei jeweils parallel zu je einer Hauptrichtung verlaufende Biegelinien und drei durch je zwei Hauptrichtungen bestimmte Flächenabschnitte aufweist, an denen die Stäbe mittels lösbarer Verbindungselemente befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Knotenpunkt mit Hilfe eines zweiten zweiflächig gebogenen Blechzuschnittes (26) vervollständigt ist, der eine parallel zu der dritten Hauptrichtung verlaufende Biegelinie (28) und zwei je eine der beiden anderen Hauptrichtungen enthaltende Flächenabschnitte (22, 24) aufweist, die an zwei Flächenabschnitten (16, 20) des ersten Blechzuschnittes (10) anliegen, und daß die Blechzuschnitte untereinander und mit den Stäben (30, 32, 34) gemeinsam durch die lösbaren Verbindungselemente (36) verbunden sind.

2. Knotenpunkt für eine lösbare, biegesteife Eckverbindung zwischen in bis zu drei Hauptrichtungen verlaufenden Stäben aus Blechprofilen oder genormten Stabprofilen unter Verwendung wenigstens eines zweiflächig gebogenen Blechzuschnittes, an dem die Stäbe mittels lösbarer Verbindungselemente befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Knotenpunkt aus drei jeweils zweiflächig gebogenen Blechzuschnitten (60,62,64) besteht, die jeweils eine parallel zu einer Hauptrichtung verlaufende Biegelinie (66, 68, 70) und zwei je eine der beiden anderen Hauptrichtungen enthaltende Flächenabschnitte aufweisen und so zueinander angeordnet sind, daß jeder der beiden Flächenabschnitte eines Blechzuschnittes sich mit einem Flächenabschnitt eines anderen Bleckzuschnittes überdeckt, und daß die jeweils doppelt übereinander liegenden Flächenabschnitte untereinander und mit den Stäben gemeinsam durch die lösbaren Verbindungselemente verbunden sind.

3. Knotenpunkt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der miteinander verbundenen Blechzuschnitte in jeder der drei Hauptrichtungen mindestens eine Biegelinie (14,18, 28 bzw. 60,62,64) enthält.

4. Knotenpunkt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Hauptrichtungen jeweils um einen Winkel von 90° zueinander räumlich versetzt verlaufen.

5. Knotenpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder in einer Hauptrichtung verlaufende Stab (30,32,34) an mindestens zwei von der in der Hauptrichtung verlaufenden Biegelinie ausgehende, in einem Winkel <180° zueinander stehende Flächenabschnitte (12,16 bzw. 12,22 bzw. 16, 20) anschließbar ist.

6. Knotenpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der drei Hauptrichtungen eine quer zu der jeweiligen Hauptrichtung verlaufende Biegelinie (z. B. 28) die Befestigungsfläche (12, 16) für den entsprechenden Stab stabilisiert.

7. Knotenpunkt nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stab (30, 32, 34) im Bereich des Knotenpunktes mindestens zwei seitliche Anlageflächen aufweist, die im gleichen Winkel zueinander stehen wie die von der mit der zugehörigen Hauptrichtung zusammenfallenden Biegelinie (14,18,28) ausgehenden Flächenabschnitte.

8. Knotenpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die FIachenabschnitte (42, 44, 46) der Blechzuschnitte (40) in Anpassung an die Größe und Belastung der anzuschließenden Stabprofile (54, 58), gegebenenfalls unterschiedlich, bemessen sind.

9. Knotenpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus Winkelprofil bestehende Stabelemente an die Innenseite oder Außenseite des; Knotenbleches anschließbar sind.

10. Knotenpunkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (36) aus Schrauben und Muttern bestehen.