DE3115531C2

DE3115531C2 - Knotenpunktverbindung für Rohre bei Fachwerkkonstruktionen

Info

Publication number: DE3115531C2
Application number: DE3115531A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kudamatsu Higaki; Minoru Yamaguchi Imamura; Hideaki Ibaraki Kamohara; Kazuhiro Kudamatsu Makino; Hiroshi Hikari Nomura; Syuzo Uno; Yuji Ibaraki Yoshitomi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-04-18
Filing date: 1981-04-16
Publication date: 1985-05-23
Also published as: DE3115531A1; US4425048A; JPS6236095B2; JPS56149982A

Abstract

Es wird eine Verbindung für ein Haupt- und ein Hilfsrohr einer Fachwerkkonstruktion angegeben. Die Verbindung (z.B. 63) ist so ausgebildet, daß sie das Hauptrohr (z.B. 45) umschließt und daran festlegbar ist, und sie weist einen erweiterten Abschnitt auf. Das Hilfsrohr (z.B. 59) wird an dem erweiterten Abschnitt der Verbindung festgelegt, so daß das Haupt- und das Hilfsrohr durch die Verbindung fest zusammengefügt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Knotenpunktverbindung für Rohre bei Fachwerkkonstruktionen, bestehend aus einem auf dem Hauptrohr aufgeschweißten Zwischenstück, das einen Bereich aufweist, der im Abstand vom Hauptrohr liegt und auf dem die Nebenrohre angeschweißt sind.

Eine derartige Knotenpunktverbindung zeigt die DE-AS 11 23 816. Bei der Herstellung dieser herkömmlichen Konstruktion ist es erforderlich, die Endflächen der Hilfsrohre in Ellipsen- oder Sattelform zu beschneiden und zu bearbeiten. Die Bearbeitungsgenauigkeit muß hoch sein, um zwischen den Hauptrohren und den Hilfsrohren eine enge Verbindung zu erhalten. Infolgedessen ist die Bearbeitung schwierig durchzuführen. Wegen der Ellipsen- und Sattelform der Endflächen der Hilfsrohre ist die Schweißlinie der Schweißverbindung zwischen den Hauptrohren und den Hilfsrohren nicht kreisrund. Diese nicht kreisrunde Schweißlinie erschwert die Schweißarbeiten. Aus diesem Grund ist die Herstellung einer Fachwerkkonstruktion dieser Art nicht leicht.

Bei der herkömmlichen Fachwerkkonstruktion lassen sich hohe örtliche Spannungen, die eine örtliche Verformung und damit eine verminderte Festigkeit und Zuverlässigkeit bedingen, nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Knotenpunktverbindung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dall sie leicht herstellbar und montierbar ist und außerdem eine hohe Festigkeit und Betriebssicherheit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptan

spruch gekennzeichneten Merkmale. Die Unteransprüche betreffen zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung s näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Ausleger eines Containerkrans mit Fachwerkkonstruktion, die mittels einer Verbindung entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt ist;
ίο F i g. 2 eine Seitenansicht des Auslegers nach F i g. 1, wobei insbesondere das erste Ausführungsbeispiel der Verbindung gezeigt ist;

Fig.3 eine Schnittansicht IH-III von Fig.2, mit der Verbindung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
is Fig.4 einen Vertikalschnitt durch die Verbindung von F i g. 1;

F i g. 5 eine Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Verbindung längs der Linie V-V von F i g. 4;

F i g. 6 eine weitere Schnittansicht;
F i g. 7 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Verbindung;

F i g. 8 *ine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Verbindung;

F i g. 9 eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Verbindung;

Fig. 10 eine Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels der Verbindung; und

Fig. 11 eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels der Verbindung.

F i g. 1 zeigt eine Fachwerklconstruktion, bei der die Erfindung einsetzbar ist. Es kann sich um einen Kranbalken und einen Ausleger eines Containerkran handeln, wobei der Ausleger drei Hauptrohre bzw. Gurte 45,47 und 49 sowie sechs Arten von Nebenrohren bzw. Streben 51,53,55,57,59 und 61 aufweist

Nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zum Verbinden der Haupt- und der Nebenrohre Zwischenstücke 63, 65 und 67 verwendet. Nach F i g. 3 sind dre· Hauptrohre 45,47 und 49 an den drei Spitzen eines Dreiecks angeordnet Eine Mehrzahl Zwischenstücke 63 ist an dem Hauptrohr 45 in gleichbleibenden Abständen in Längsrichtung des Hauptrohrs befestigt. Ebenso sind Zwischenstücke 65 und 67 an den Hauptrohren 47 und 49 mit gleichbleibenden Abständen in Längsrichtung der jeweiligen Hauptrohre angeordnet.

Nach den F i g. 3—5 weist das Zwischenstück 63 eine Bohrung mit einem Durchmesser auf, der genau um das Hauptrohr 45 paßt, und weiter einen von dem Hauptrohr 45 weg sich erweiternden Abschnitt. Die Zwischenstücke 65 und 67 sind im wesentlichen identisch mit dem Zwischenstück 63 ausgebildet, aber die Bohrungsdurchmesser sind entsprechend den Durchmesserunterschieden der Hauptrohre 47,49 unterschiedlich, und die Formen der erweiterten Abschnitte sind in Abhängigkeit vom Befestigungswinkel des Nebenrohrs unterschiedlich.

Ein Hauptrohr 45 ist in das Zwischenstück 63 eingesetzt und an beiden Enden mit der Außenumfangsfläche des Hauptrohrs 45 verschweißt, so daß die Verbindung auf dem Hauptrohr festgelegt ist. Ebenso sind die Zwischenstücke 65 bzw. 67 mit den Hauptrohren 47 bzw. 49 verschweißt und darauf festgelegt.

Die erweiterten Abschnitte der Zwischenstücke 63, 65, 67 sind dadurch gebildet, daß zylindrische Rohlinge mit einem Aufweitwerkzeug aufgeweitet werden, so daß die erweiterten Abschnitte eine gewölbte Wandung mit einem Krümmungsradius haben, der viermal so groß oder größer als die Dicke des Rohlingwerkstoffs

vor der Bearbeitung ist

Nach Fig.5 weist das Zwischenstück 63 einen Abschnitt auf, der das Hauptrohr 45 tangential berührt. Der Abschnitt, mit dem das Nebenrohr 57, 59 verbunden ist, hat eine abgeflachte Oberfläche. s

Nach den F i g. 1,2 und 3 sind Nebenrohre 55,57,59 und 61 mit ihren einen Enden mit dem aufgeweiteten Abschnitt des Zwischenstücks 63 verschweißt Ferner sind die einen Enden der Nebenrohre 51, 53 und die anderen Enden der Nebenrohre 59,61 mit dem autgeweiteten Abschnitt des Zwischenstücks 65 verschweißt Die jeweils anderen Enden der Nebenrohre 51, 53, 55 und 57 sind mit dem eufgeweiteten Abschnitt des Zwischenstücks 67 verschweißt

Nach den Fig.', und 5 wird die Verbindung zwischen jedem Ende jedes Nebenrohrs und dem zugehörigen Zwischenstück dadurch hergestellt, daß die Endfläche jedes Rohrendes auf die abgeflachte Oberfläche des aufgeweiteten Abschnitts des zugehörigen Zwhchenstücks gelegt und dann das Rohrende mit der abgeflachten Oberfläche verschweißt wird.

T-förmige Schienestragplatten 89 oder 91 sind mit den Hauptrohren 45,49 oder den Zwischenstücken 63, verschweißt (vgL die Fig. 1-3). An diese Schienentragplatten sind Schienen 95 oder 97 angeschweißt, auf denen z. B. eine Laufkatze verfahrbar ist

Diese erste Ausführungsform bietet folgende Vorteile:

1) Das Zwischenstück kann in einem Stück durch Aufweiten geformt werden kann, so daß die Anzahl Arbeitsgänge für die Herstellung der Zwischenstücke 63,65 und 67 in vorteilhafter Weise verringert wird.

2) Der aufgeweitete Abschnitt jedes Zwischenstücks 63,65,67 bildet eine nichtabgewinkelte Fläche, die eine hohe Biegefestigkeit aufweist. Da ferner der aufgeweitete Abschnitt sanft ansteigt erfolgt die Lastübertragung zwischen dem Haupt- und dem Nebenrohr gleichmäßig, wodurch örtliche Spannungen vermindert werden und eine höhere Festigkeit erhalten wird.

3) Die Fläche des erweiterten Abschnitts jedes Zwischenstücks 63, 65, 67 mit der das Nebenrohr zu verschweißen ist, ist abgeflacht und verläuft in einer zum Nebenrohr senkrechten Ebene. Somit ist es nicht erforderlich, die Endfläche des Rohrendes zu komplexer Form zu bearbeiten, und d%s Schweißen zwischen dem erweiterten Abschnitt des Zwischenstücks und dem Nebenrohr ist längs einer ein- so fachen kreisförmigen Schweißiinie leicht ausführbar.

4) Da der Rohrbefestigungsabschnitt jedes Zwischenstücks 63, 65, 67 eine geschlossene Konfiguration hat, wird eine unerwünschte radiale Verformung des Nebenrohrs an der Verbindungsstelle vermieden, wodurch die Festigkeit an der Verbindungsstelle und dadurch die Zuverlässigkeit der Konstruktion vergrößert werden.

5) Da der Rohrbefestigungsabschnitt jedes Zwischen- ω Stücks 63, 65, 67 eine geschlossene Konfiguration hat, kann die geringe Versetzung des Rohrbefestigungsabschnitts die Montage erleichtern. Die Spannungszunahme aufgrund dieser Versetzung ist klein, so daß die Zuverlässigkeit weiter erhöht wird.

6) Da der erweiterte Abschnitt jedes Zwischenstücks 63, 65, 67 in bezug auf das Nebenrohr eine beträchtliche Ausdehnung hat, wird die das Nebenrohr beaufschlagende Kraft durch die Außenseite des Blechs übertragen, wodurch die Erzeugung einer hohen mechanischen Spannung in der Innenseite des Abschnitts des Zwischenstücks an dem das Nebenrohr angeschweißt ist, vermieden wird.

Eine ausreichend hohe Festigkeit kann auch dann erzielt werden, wenn in diesem Abschnitt Schweißfehler vorhanden sind.

T) Da das Schweißen erfolgt während die Endfläche des Nebenrohrs in Kontakt mit dem Zwischenstück 63,65 oder 67 gehalten wird, wird die Schweißgüte vergleichmäßigt wodurch wiederum die Festigkeit und Zuverlässigkeit erhöht werden.

8) Da das Fachwerk so montiert wird, daß die Endflächen der Nebenrohre in Kontakt mit den Zwischenstücken 63, 65, 67 gehalten sind, wirken die Nebenrohre als Lehren und erlauben eine einfache justierung und Kontrolle des Abstands zwischen Hauptrohren, wodurch eine verbesserte Maßgenauigkeit der Fachwerkkonstruktion gewährleistet ist

9) Da die Zwischenstücke 63, 65 und 67 durch einen Formvorgang mittels einer Weitvorrichtung geformt werden, ist der Werkstoff der Verbindungen kaltverfestigt und zeigt eine höhere Festigkeit, so daß eine entsprechende Gewichtsverminderung der Verbindung möglich ist

Da jedes Zwischenstück 63, 65, 67 eine längs dem zugehörigen Hauptrohr verlaufende Fläche aufweist, kann sie leicht festgelegt werden, wenn sie auf dem Hauptrohr angeordnet ist.

F i g. 7 zeigt ein weiteres Zwischenstück 75 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dieses ist so aufgebaut, daß eine Hälfte des Zwischenstücks 63,65,67 nach dem ersten Ausführungsbeispiel entfernt ist. Der um die Mitte des Hauptrohrs zwischen beiden Umfangsenden des Zwischenstücks gebildete Winkel ist so gewählt, daß er nicht größer als 180° ist.

Das Zwischenstück 75 wird an beiden Umfangsenden mit dem Hauptrohr 45 verschweißt. Alle übrigen Teile sind im wesentlichen mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch.

Bei dieser Verbindung ergeben sich folgende Vorteile zusätzlich zu den bereits genannten:

1) Das einen offenen Hauptteil aufweisende Zwischenstück ist in einfacher Weise durch Preßformen oder Formgießen herstellbar.

2) Der Arbeitsgang des Einsetzens des Hauptrohrs in die Bohrung des Hauptteils entfällt, wodurch das Festlegen des Zwischenstücks 75 auf dem Hauptrohr vereinfacht wird.

3) Material- und Bearbeitungskosten werden verringert, wodurch wiederum die Herstellungskosten für das Zwischenstück gesenkt werden.

4) Mechanische Spannungen werden gleichmäßig von dem Zwischenstück 75 auf das Hauptrohr (z. B. das Hauptrohr 45 in F i g. 7) durch die Schweißraupe 77 übertragen, so daß in dem Hauptrohr keine zu hohe örtliche Spannung erzeugt wird.

Das dritte Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 7 dadurch, daß in dem Zwischenstück 79 Öffnungen 81 ausgebildet sind, die sich zur Innenseite entsprechender Nebenrohre 57, öffnen. Alle anderen Teile entsprechen denjenigen des Zwischenstücks nach F i g. 7.

Jede öffnung ist so bemessen, daß sie keine wesentliche Verminderung der mechanischen Festigkeit des Zwischenstücks 79 bewirkt.

Zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen ergeben sich hier noch folgende Vorteile:

1) Der Druck des während des Sch we iß Vorgangs zwischen dem Nebenrchr und dem Zwischenstück 79 erzeugten Gases wird durch die öffnung 81 in das Zwischenstück 79 abgeleitet, während der Gasdruck in dem Zwischenstück 79 entweder durch die andere öffnung 81 oder den Spalt zwischen dem Hauptrohr 45 und der Endfläche des Zwischenstücks 79 vor dem Verschweißen von Hauptrohr 45 und Zwischenstück 79 nach draußen abgeleitet wird. Infolgedessen entfällt die nachteilige Einwirkung des Gasdrucks auf das Schweißgut.

2) Wenn das Verformen des Rohlings zu der Form des Zwischenstücks 79 nach dem Ausbilden der öffnungen 81 erfolgt, wird die Formarbeitvereinfacht, weil in gewissem Umfang ein plastisches Fließen von Werkstoff in die öffnung möglich ist.

Bei dem Zwischenstück 83 nach F i g. 9 sind die Abschnitte des erweiterten Teils, an denen die Nebenrohre anzuschweißen sind, so voneinander beabstandet, daß sie sphärisch sind. Zum Beispiel hat das Zwischenstück von F i g. 9 Abschnitte, die sphärisch mit einem Radius rum den Punkt Cvorspringen. Nebenrohre 59 und 57 werden an ihren Enden mit den Oberflächen der sphärisehen Abschnitte in Kontakt gebracht und damit verschweißt Alle anderen Teile sind im wesentlichen mit denen des Zwischenstücks nach F i g. 7 identisch.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich zusätzlich folgende Vorteile:

1) Da der Abschnitt des Zwischenstücks, an den jeweils ein Nebenrohr anzuschweißen ist, eine sphärische Oberfläche aufweist, kann das Ende des Nebenrohrs rechtwinklig zur Achse 85 des Rohrs abgeschnitten werden, und das Nebenrohr ist in einfacher Weise mit dem Zwischenstück 83 verschweißbar.

2) Da der Abschnitt des Zwischenstücks, an den das Nebenrohr anzuschweißen ist, eine sphärische Oberfläche aufweist, ist es möglich, die Endfläche des Nebenrohrs an das Zwischenstück anzuschweißen, ohne die Endfläche des Nebenrohrs 59 umzuformen, auch wenn der Befestigungswinkel des Nebenrohrs 59 sich um einen Winkel θ ändert Das heißt, in bezug auf den Befestigungswinkei des Nebenrohrs ergibt sich eine größere Toleranz.

3) Da der Abschnitt des Zwischenstücks, an den das Nebenrohr anzuschweißen ist, eine sphärische Oberfläche aufweist, braucht kein Biegen unter einem kleinen Winkel wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zu erfolgen, bei denen der Abschnitt zum Anschweißen des Nebenrohrs abgeflacht wird. Infolgedessen wird die Formarbeit zum Formen des Zwischenstücks 83 stark vereinfacht ω

Bei dem Zwischenstück 87 nach Fig. 10 springt der erweiterte Abschnitt der Verbindung um die Bereiche hemm, an die die Nebenrohre 59, 61 anzuschweißen sind, weiter zu den jeweiligen Nebenrohren hin vor, wodurch die Positionierung der Nebenrohre 59,61 relativ zu dem Zwischenstück 87 vereinfacht wird. Alle anderen Teile sind im wesentlichen mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch. Das heißt der erweiterte Abschnitt des Zwischenstücks 87 springt deutlich zu den jeweiligen Nebenrohen 59, 61 hin vor, und die Ränder 99 jeder solchen Zone, in der Hilfsrohre anzuschweißen sind, springen nochmals weiter vor.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 11 wird das Zwischenstück 100 eine erhöhte Festigkeit erhalten, und zwar wegen der nichtabgewinkelten Fläche des erweiterten Abschnitts, obwohl die Gleichmäßigkeit der Spannungsübertragung nicht so gut wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Knotenpunktverbindung für Rohre bei Fachwerkkonstruktionen, bestehend aus einem auf dem Hauptrohr aufgeschweißten Zwischenstück, das einen Bereich aufweist, der im Abstand vom Hauptrohr liegt und auf dem die Nebenrohre angeschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (63; 75; 79; 83; 87; 100) ganz oder teilweise aus einem zum Hauptrohr (45) koaxialen Zylinder besteht, der in seinem mittleren Abschnitt ausgeweitet ist, wobei die am Hauptrohr (45) anliegenden, nicht ausgeweiteten Abschnitte des Zwischenstücks mit dem Hauptrohr (45) verschweißt sind und an dem ausgeweiteten Abschnitt Rächen vorgesehen sind, die in einer zum Nebenrohr (53,57,59,61) senkrechten Ebene verlaufende Bereiche aufweisen.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Abschnitt teilweise abgeflacht ist zur Bildung einer ebenen Fläche, an der das Nebenrohr (53,57,59,61) befestigbar ist, wobei die ebene Fläche im wesentlichen senkrecht zur Achse des Nebenrohrs steht

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorspringende Fläche zur Befestigung des Nebenrohres sphärisch ausgebildet ist, wobei ihr Kurvenradius kleiner ist als der eines jeden anderen Abschnitts der vorspringenden Fläche.

4. Verbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Zwischenstück durch plastisches Verformen hergestellt ist.