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Bezeichnung: Xnotenverbindurg für ein Raumtragwerk
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Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Enotenverbindung für ein
Raumtragwerk mit Knotenelementen und in Richtung von Kraftwirklinien angebrachten,
mit den Knotenelementen verbundenen Stäben.
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Raumtragwerke werden im Hochbau zur tberbrückung großer Spannweiten
wie z. B. zur Erstellung von Tragkonstruktionen für Dächer od. dgl. verwendet. Es
wird darunter eine Tragkonstruktion mit räumlichem fachwerkartigem Aufbau verstanden,
die aus vorgefertigten Teilen an der Baustelle zusarmengesetzt wird und in der Regel
mindestens eine Obergurtebene und eine Untergurtebene sowie dazwischen angeordnete
Füllstäbe oder Diagonalstäbe oder einfach als "Diagonalen" bezeichnete Stäbe aufweist.
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Durch die Verwendung von Rechnern können in tterationsverfahren heute
Raumfachwerke sehr gut berechnet werden.
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Ihre Frobleme liegen hauptsächlich in Herstellung, Transport und Montage.
Es gibt eine Vielzahl von Lösungen, die jeweils versuchen, die dem Anwendungszweck
entsprechenden Forderungen zu einer wirtschaftlich, herstellunga- und montagemäßig
optimalen Lösung zu führen, was naturgemäß zu unterschiedlichen Lösungen führt,
wobei entweder die werkstattmäßige Schweißung größerer Einheiten zu große@ Transportvolumina
führt oder die werkstattmäßige Herstellung von Schraubverbindungen für Knotenelemente
einerseits große Fertigungsinvestitionen und andererseits große Nontageaufwendungen
erfordert. So gibt es hinsichtlich der Gestaltungsmöglichkeiten der Stäbe und der
Knotenelemente die unterschiedlichsten Anforderungen und Lösungen. Die bisher bekannten
Lösungen, bei genen einzelne Stäbe zur Baustelle transportiert und aort mit Hilfe
von vorgefertigten Knotenelementen verbunden werden, konnten nicht mit den im Stahlbau
übliche eichen Rechenmethoaen und klarem Verlauï der Kräfte in oen Knotenelementen
nachgewiesen werden, weil stets spezielle Enotenelemente verwendet wurden, deren
Festigkeitseigenschaften nur durch besondere Versuche ermittelt und durch entsprechende
Zulassungsverfahren zugelassen werden konnten; ansonten waren stets aufwendige Individualkonstruktionen
für die stahlbaumäßige Ausführung erforderlich.
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Durch die Erfindung sollen die bereits von anaeren ifonstruktionen
erzielten Vorteile möglichst nicht aufgegeben, sondern miteinander vereinigt und
in weiten Bereichen Vereinfachungen erzielt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Knotenverbindung anzugeben, die einfach aufgebaut und systemeinheitlich
im Sinne des Stahlhochbaus ist, d. h. mit den im Stahlhochbau üblichen Rechenmethoden
in seiner Festigkeit leicht berechnet werden kann, ohne daß zum Ermitteln und Belegen
der Festigkeit ausführliche Versuche curchzuführen sind, und welche leicht und preiswert
herzustellen und vor allem einfach fehlerfrei montierbar ist und die den verschiedenen
Bedingungen innerhalb einer Konstruktion oder an unterschiedlichen Konstruktionen
leicht ange@aßt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das aus Baustahl oder Baualuminium
bestehende Knotenelement für jeden anzuschließenden Stab eine wenigstens ein Knotenlaschenloch
aufweisende, in Richtung der jeweiligen Kraftwirklinie abstehenae Stab-Lasche mit
Laschenkonf aufweist und die Stäbe über die Laschenköpfe passend zu streckende,
gelochte Stab-Doppel-Laschen für zweischnittige Verbinzungen mit aurchzusteckenaer
Bolzen aufweisen und die hbstandeaer Laschenköpfe vom Zentrum derart gewählt und
die seitlich neben cen Leschen liegenden Bereiche derart freigelassen uno ausgebildet
sind, daß die Stab-Doppel-Laschen seitlich über die Knotenlaschenköpfe schiebbar
sind.
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Durch die zweischnittige Verbindung treten bei den Bolzenanschlüssen
keine Verbiegungen auf. Die Doppel-Laschen können proble-los und preiswert an den
verschiedensten Stäben werkstattmäßig angebracht werden; auch das Knotenelement
kann werkmäßig vorgefertigt werden. Für die Herstellung des Knotenelementes sind
keine investitionsaufendigen Herstelleinrichtungen erforderlich, vielmehr
können
die Knotenelemente und die Stabenden mit den Doppel-Laschen in jedem Stahlbaubetrieb
hergestellt und mit üblichen Rechenmethoden nachgewiesen werden, da nur Laschenverbindungen
mit Durchsteckbolzen vorgesehen sind. Die zwar zweckmäßig erscheinenden Rechts-
und Links-Gewinde-Schrauben in den Stirnenden von Rohren, die nur in Spezialvorrichtungen
bekannter Systeme hergestellt werden können, entfallen mit all ihren Problemen.
An einem Knoten kann man bequem auch rüt bolzen, wie z.P. Schraubbolzen, in Knotenlaschenlöchern
unterschiedlicher Größe und/oder mehreren Laschenlöchern und Bolzen je Stab anschließen.
Da die Laschenköpfe hinreichend weit nach außen und seitlich freistehend angeordnet
sind, kann jeder Stab bei Beschädigung oder Veränderungen am Raumfachwerk oder zum
Zwecke der Anbringung besonderer Einrichtungen problemlos auch in der montierten
Ponstruktion ausgetauscht werden. Beim Zusammenbau am Boden ist nicht eine ganzbestimmte
iiontagereihenfolge erforderlich. Das bei vielen Systeme erforderliche axiale Einstecken
und/oder Einschrauben entfällt. Das Knotenelement braucht nicht geteilt ausgeführt
zu werden, um die Stäbe anschließen zu können.
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Zweckmäßig besteht das Knotenelement aus Baustahl oder Baualuminium,
wie Baustahl St 37, Bau stahl St 52/3 oder Vergütungsstahl C 35 oder aus geeigneten
Aluminiumlegierungen, wie sie in dem im Vieweg -Verlag unter ISBN 35 28 08 65 99
erschienenen Werk "Geschweißte Aluminiumkonstruktionen" von Kosteas, Steidl, Strippelmann,
beispielsweise auf den Seiten 136 bis 138 behandelt sind. Dabei verwendet man zweckmäßig
Flach-oder Profilmaterial, um das Knotenelement daraus zusammenzuschweißen. Dann
kann bei jeder ststischen Prüfung und Genehmigungsbehörde, die das Bauvorhaben zu
behandeln hat, der rechnerische Nachweis ohne irgendwelche zusätzlichen Prüfungen
in Früfämtern erbracht werden.
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Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt, der auch zur besonderen Kennzeichnung
erfindungswichtiger Merkmale herangezogen werden kann, sieht vor, daß zwischen den
Laschenköpfen diese verbindende Flachteile vorgesehen sind und
daß
diese in den Ebenen der zu übertragenden Normalkräfte verlaufen, d. h. also entweder
in den Richtungen der Wirklinien oder in den Richtungen der zerlegten Kräfte verlaufen,und
daß die Flachteile voneinander abgebogen oder miteinander die Kräfte hinreichend
übertragend verschweißt sind. Esgibt dann nur Kräfte in Ebenen, in denen sich auch
Flachteile aus Baustahl oder -aluminium befinaen, die in keiner Weise gebogen werden.
Die Kräfte lassen sich also klar in ihren Richtungen verfolgen und es gibt keine
verbiegenden Einflüsse , wodurch die Konstruktion des Knotenelements systemeinheitlich
für alle Anschlüsse und Verbindungsteile ist. Zweckmäßig läßt man zudem, wie bei
völlis anders aufgebauten Systemen an sich bekannt, alle Kraftwirklinien der Stäbe
sich in einem Punkt schneiden.
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Dann brauchen auch keine oesonaeren maßnahmen getroffen zu werden,
um außermittig angreifende Kräfte abzufangen.
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So wirc cie Konstruktion zusätzlich sowohl bezüglich der Ausbildung
der Knotenelemente als auch der Berechnung des ganzen Raumtragwerkes wesentlick
vereinfacht.
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Das Knotenelement kann zweckmäßig mit einer Gurtplatte mit Gurtlaschen
und auf die Gurtplatte aufgeschweißten schrägen Füllstablaschen gebildet werden.
Während die zuvor behandelten Nerkmale für alle in Betracht kommencen Raumtragwerke
geeignete Knotenelemente zu bauen gestatten, ist das vorstehend genannte Knotenelement
besonoers für sogenannte Flächentragwerke, die nur sehr dünne Raumtragwerke sind,
gedacht. Diese haben in der Regel eine Obergurtebene und eine Untergurtebene.
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In aiesen Gurtebenen verlaufen die größten Kräfte und entsprechend
slna in ihnen auch die entsprechend großen Stäbe mit entsprechend stabilen Knotenelementanschlüssen
vorzusehen. In jedem noten treffen sich mehrere Stäbe solcher Gurtebenen. Wenn dann
nach der Erfindung eine Gurtplatte in der Ebene liegt, so werden die Kräfte geradlinig
ohne Umwege zwischen den einzelnen Gurtlaschen übersichtlich übertragen. Die Diagonal-
oder Füllstäbe
lassen sich dann nach den jeweiligen Bedbrfnissen
und den übrigen gegebenen Regeln anschliessen, um das der statischen Berechnung
entsprechende Rnumfachwerk aufzubauen. Der Begriff Gurtplatte soll vorzugsweise
für horizontale oder etwa horizontale Stäbe und ihre Verbindungen angenommen werden.
Nach der Erfindung kann jedoch auch ein Knotenelement mit Gurtplatte gebaut werden,
bei der die Gurte praktisch senkrecht oder etwa senkrecht eingebaut werden wenn
nur die übrigen Merkmale der Erfindung verwirklicht sind.
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ine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, daß - die Gurtplatte Knotenlaschenlöcher in den Ecken einer gleichseitigen
Gurtplattenlochfläche aufweist, - auf die Gurtplatte mindestens drei Füllstablaschen
aufgeschweißt sind, - die unter einer jeweIls parallel zur Gurtplatte laufen den
Abwinkellinie abgewinkelt sind, mit einem Fußteil unterhalb der Abwinkellinie und
einem Füllst@b-Laschenkopf oberhalb der Abwinkellinie, - die Füllstab-Laschenköpfe
unter gleichen gegenseitigen Raumwinkeln unter einem Schrägwinkel schräg zur Gurtplatte
stehen - die Höhe des Fußteils und der Schrägwinkel so gewählt sind, daß die Ebenen,
in jenen die Füllstab-Laschenköpfe liegen, den Littelpunkt der Gurtplattenlochfläche
enthalten, - der Mittelpunkt eines Knotenlaschenloches in einem Laschenkopf jeweils
in der Ebene liegt, die des Mittellot der Gurtplattenlochfläche enthalt und rechtwinklig
zur hbwinkellinie der zugehörigen Füllstablasche steht und daß - die Knotenlaschenlöcher
mindestens dreizählig rotationssymmetrisch in Bezug auf das Mittellot der Grunaplattenlochfläche
angeordnet sind.
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Eine solche symmetrische Ausbildung führt zu einem Raumtragwerk, welches
im ganzen symmetrisch und mit gleichen Stablängen aufgebaut werden kann und bei
dem nicht versucht sucht wird, die Knotenelemente in einer falschen Einbaulage einzusetzen.
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Die Gurtplatte und die löcher können jedoch auch nach den rechnerischen
und konstruktiven sowie dimensionierungstechnischen Gesichtspunkten des Stabwerkes
gelegt werden.
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Darin liegt ein großer Vorteil des in der Regel als SchweiS-konstruktion
ausgeführten Knotenelementes, so daß es besonders anpassungsfähig ist, gegenüber
im Guß- oder Schmiedeverfahren gefertigten Körpern.Man kann dabei auch die Größe
der einzuleitenden Kräfte und entsprechend die Größe der Laschenausbildung berücksichtigen.
Zweckmäßig wird die Gurtplatte als regelmäßiges Mehreck ausgebildet, dessen Eckbereiche
als Plattenlaschen mit Enotenlaschenlöchern wirken und die schrägen Füllstablaschenkönnen
aus abgewinkelten Wal@stahl- oder Baualuminiumflachmaterialien gebildet sein. Die
Zahl der Ecken der mehreckigen Gurtplatte richtet sich nach der Zahl der in einer
Gurtebene anzuschließenden Stäbe. Ein besonders einfaffes Knotenelement fü ein vorteilhaft
mit vierseitigen Pyramiden bzw. halben Oktaedern aufgebautes Raumfachwerk sieht
vor, daß die Gurtplatte quadratisch ist und daß vier plattenförmige Füllstablaschen
unter Einhaltung von Schrägwinkeln von 45° so angeschweißt sind, daß Ebenen, die
durch die Enotenelement her in den Schräglaschen gehen und senkrecht auf den Schräglaschen
stehen, die Seiten der Gurtlatte rechtwinklig schneiden bzw. parallel zu jeweils
anderen verlaufen. Ein solches Element ist fertigungstechnisch einfach aufgebaut
und C2njbt im bereich der Gurtplattenlaschenlöcher, nämlich in den Ecken des Quadrats,günstige
Montage- und Anschluß- sowie Kraftüberleitungsbedingungen für die anzuschließenden
Gurtstäbe. Die Füllstablaschen können aus abgewinkelten Flachmaterialien aufgesetzt
und zusammengeschweißt oder in einer besonderen Ausführungsform aus einem in der
Länge der Laschenköpfe in den Kanten aufgeschlitzten und aufgebogenen Vierkantrohr
gebildet sein, so daß beim Aufschweißen bereits die Halte arbeit
entfällt.
Die Abwinkellinien der aufgeschweißten Füllstablaschen können eine vorzugsweise
gleichseitige Schließnlattenfläche umschließen, in die eine Schließplatte eingeschweißt
ist und die Fußteile sollten rechtwinklig zur Gurtplatte stehen. Dann eribt eine
einfach herzustellende Konstruktion sehr übersichtliche Verhältnisse fiir die Durchleitung
der Normalkräfte chne jede Gefahr von Verbiegungen.
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Grundsätzlich werden Gurtpla.tte und Füllstablaschen nach den anzuschließenden
Kräften dimensioniert und können unterschiedlich sein. Ein besonderes einfaches
unc unverwechselbar zu montierendes, jedoch ggf. ungünstig zu dimensionierennes
Raumfachwerk sieht eine notenverbindung vor, bei der Gurtplatte und Fillstablaschen
gleich stark ausgebildet sind. Die Gurtplatte und die Schließplatte weisen in ihrer
Mitte zweckmäßig eine aussparung auf . Diese dient zum Anschließen von Spindeln
für die aufzusetzenden oder unterzuhängenden weiteren Konstruktions- oaer Nutzteile,
wie beispielsweise die Pfetten für das Dach, abzuhängende Decken oder anzuschließende
Sportgeräte. Die Cffnung hat den weiteren großen Vorteil, daß sich sammelndes Wasser
abfließen kann und schließlich ermöglicht sie In vorteilhafter Weise , daß das ganze
Til im Feuerverzinkungsverfahren ohne Explosionsgefahr oes Hohlraums behandelt weraen
kann. Die Gurtplatten können für Raumfachwerke mit mehreren Ebenen auf ihren Ober-
und Unterseiten jeweils Füllstablaschen aufgeschweißt haben. So lassen sich beliebig
hohe bzw. dicke Raumfachwerke unter Verwendung der Erfindung aufbauen.
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Die Doppellaschen können auf verschiedene Weise an den Stäben angebracht
werden, wobei die Stäbe aus den verschiedensten Profilen und auch Materialien, beispielsweise
bei Verwenaung entsprechender Kopf- oder sonstiger Anschlußplatten auch T-Form,
I-Form, C-Form oder Balkenform aus Stahl, Aluminium oder Holz haben können. Entsprechend
sind dann die Anschlußelemente zu wählen. Eine
besonders vorteilhafte
Gestaltung sieht vor, daß die Doppellaschen aus einem umgebogenen Flachmaterial
gebildet sind, welches in das Stabprofil, insbesondere ein Rohr mit durchlaufender
Schweißnaht eingeschweißt ist.
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Dadurch ergibt sich ein harmonischer Kraftverlauf, so daß unmittelbar
nach Ende der Lasche bei Rundrohren die Kraft schon voll in den Rundstab eingeleitet
ist. Weitere Vorteile, Einzelheiten, Merkmale und Gesichtspunkte der Erfindung ergeben
sich auch aus den sonstigen Ansprüchen und dem in Verbinaung mit den Zeichnungen
gegebenen nachfolgenden Beschreibungsteil.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen
naser erläutert.
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ts zeigen: Fig. 1 Eine schematische perspektivische Ansicht eines
Teils eines Raumtragwerkes mit quadratpyramidischem Kasterelement zur Anwendung
von Knotenverbindungen, wi@ sie in oen folgenden Figuren Im einzelnen dargestellt
sind; an einem Knotenpunkt ist ein Knotenelement mit quadratischer Gurt-T.10ttO
angedeutet; eine perspektivische Ansicht eines Knotenelements aus einem @aumtragwerk,
wie es in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, wobei die Blickrichtung jedoch aus
dem inneren des Raumfachwerks gewählt ist unc wobei die Enden, der an aas Knotenelement
angeschlossenen Stäbe sichtbar sind; Fig. 3 die perspaktivische Ansicht eines Knotenelements
für eine ;notenverbindung nach Fig. 2, jedoch ohne angeschlossene Stäbe;
Fig.
4 die Seitenansicht eines Endes eines rohrförmigen Stabes mit eingeschweißter Doppellasche;
Fig. 5 die Draufsicht auf das Stabende nach Fig. 4; Fig. 6 die Seitenansicht eines
Knotenelementes, welches dem der Fig. @ ähnlich ist, jedoch auf beiden Flächen der
Gurtplatte schräge Füllstablaschen aufweist; Fig. 7 eine der Fig. 4 entsprechende
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles für die Verbindung eines Stabes
mit Doppellaschen in Seitenansicht; Fig. 8 das Stabende nach Fig. 7 in der Draufsicht
um 900 gedreht; Fig. 9 einen Querschnitt durch den Stab nach den Fig. 7 und 8 längs
der Linien fl?; Fig. 10 eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung eines.
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weiteren Ausführungsbeispieles für einen Stab; Fig. 61 eine der Fig.
9 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles für einen Rundstab;
Fig. 12 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles
für einen Doppellaschenkopf eines hölzernen Stabes; Fig. 13 eine Draufsicht auf
den Stab nach Fig. 1 und Fig. 14 einen Schnitt durch den Stab nach den Fig. 12 und
13 längs der Linie 14-G4.
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Der in Fig. 1 dargestellte Teil eines Raumfachwerkes zeigt in perspektivischer
schematischer Ansicht die Stäbe 10 und Knotenelemente 11 mit deren Hilfe die Stäbe
verbunden werden.
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Die Stäbe 10.1 sind Gurtstäbe entweder in der Obergurtebene oder in
der Untergurtebene, während die Stäbe 10.2 Füllstäbe sind. Bei 11 sind die Knotenverbindungen
nur schematisch durch einen Kreis angedeutet, während in der vorderen mittleren
Knotenverbindung eine Gurtplatte 12 und die Gurtplattendiagonalen 19 dargestellt
sind. Die Gurtstäbe 10.1 sind alle gleich lang und umschließen somit nuadratische
Flächen. Die Verbindung von Knotenelementen in der Obergurteoene zu Knotenelementen
in der Untergurtebene erfolgt durch die Füllstäbe 10.2. Die Füllstäbe 10.2 können
dieselbe Länge wie die Gurtstäbe 10.1 aufweisen.
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Sie können jedoch auch kürzer oder langer sein. Wenn sie dieselbe
Länge aufweisen, umschließen jeweils vier auf einer quadratischen Grundfläche und
in einem knotenelement der anderen Gurtebene zusammenlaufende Füllstäbe 10.2 ein
halbes Oktaeder, wobei die Füllstäbe 10.2 unter 45° zur Quadratfläche stehen.
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tat suf quatratischen Flächen kann auch auf anderen Flächenformen
aufgebaut werden, wobei vorzugsweise gleichseitige Dreiecke oder Sechsecke in Frage
kommen. Die dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich jedoch alle auf Knotenelemente
11, die in einem Cktaederaufbau verwend@t werden. Eür Tetraederaufbauten sind statt
der auf quadratischen Grundrissen aufbauenden Knotenelementen 11 entsprechend auf
gleichseitigen Dreiecken aufbauende Enotenelemente zu verwenden.
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Bei der Ber-chnung der Fragfähigkeit eines flächigen Raum-Tragwerkes,
wie es . B. teilweise in Fig. 1 dargestellt ist, sind Berechnungen uoer die Belastung
und die Festigzeiten der Einzelelemente als solcher, also der Stäbe 10
und
der Knotenelemente 11 und des gesamten zusammengebauten Raumtragwerkes durchzuführen.
Die Berechnungen gestalten sich dann besonders einfach, enn die Kraftwirkungslinien
sämtlicher in einem Knotenelement 1- zusammenstoßender Stäbe 10 durch einen gemeinsamen
Mittelpunkt laufen. Dieser Bedingung nach einer einfachen nerechenbarkeit des Raumtragwerkes
stehen bei anderen Lösungen oft konstruktive Bedingungen für die Knotenelemente
entgegen. Die hier angegebenen Knotenelemente haben jedoch den Vorteil, das sie
leicht so aufgebaut werden können, daß die Wirklinien aller an einem Knotenelement
angreifenden Kräfte tatsächlich durch einen Funkt verlaufen und daß damit unter
Verwendung einfach aufzubauender Knotenelemente das Raumtragwerk auch im ganzen
einfach berechenbar ist. Bei der Berechnung der Einzelteile weist die Berechnung
fü die Stäbe in der Regel keine besonderen Schwierigkeiten auf.
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Dagegen sind bekannte vorgefertlgte Knotenelemente häufig aus gegossenen
oder haißverformten Teiler. gebildet.
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Diese sind den Stahlbau-Rechenmethoden nicht zugänglich und ihre Festigkeit
und Belastbarkeit karrn daher nur über Versuche ermittelt werden. Auch sind bekannte
Knotenelemente oder Knotenelementteile häufig so aufgebaut, da: Biegemomente und
nicht nur Lu~- und Druckkräfte auftreten. Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen
von Knotenelementen sind jedoch so gestaltet, daß sie systemeinheitlich sind, d.
h., daß sie mit den Rechenmethoden des Stahlbaus für das gesamte Raumtragwerk berechnet
werden können. Dennoch weisen die Knotenelemente einen einfachen konstruktiven.
Aufbau auf, wie er bisher bei geschweißten Knotenelementkonstruktionen nicht erreicht
wurde.
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Bei den Knotenelementen nach der Erfindur ist es nicht erforderlich,
daß alle Stäbe in gleicher Art und Größe
und nur gleichen Naterialien
aufgebaut sind. Sie können nach den tatsächlich auftretenden Eräften dimensioniert
und entsprechend geeignet, jedoch systemeinheitlich angeschlossen werden. Aus wirtschaftlichen
Gründen wird in der Regel ein der Größe der jeweiligen Stabkraft entsprechender
Bolzen verwendet, ohne daß dabei die Zahl der verschiedenen Bolzen je Tragwerk zu
gror gewählt wird.
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In Fig. 2 ist ein Knotenelement 11 mit angeschlossenen Stäben 10 dargestellt.
Die Einzelheiten dieser Knotenverbindung gehen aus cen Fig. 9 bis 5 hervor, wobei
die rig. , das Knotenelement als solches allein und Fig. LL und 5 die Stabenden
allein darstellen.
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Das Knotenelement gemäß den Fig. 2 und @ weist eine Gurtplatte 12
auf mit auf diese aufgesetzten Füllstablaschen 13. Diese haben rechtwinklig zur
Gurtplatte 12 stehende Tußteile @@ und längs den parallel zur Gurtplatte @@ verlaufenden
Abwinkellinien @@ gegenüber den Fußteilen @@ sbgewinkelte Füllstablaschenköpfe 16.
Sowchl die Füllstablaschenköpfe 16 als such die Gurtlaschenecken 12.@ haben Knotenlaschenlöcher
17, die in einem den Stahlbauvorschriften entsprechenden Abstand vom Rand liegen.
Auf e- none der Abknicklinien 15 ist im Innerer zwischen den Fußteilen 14 eine Gurtplatte
26 eingeschweißt und zwar auf allen vier S@iten mit den Schweißnähten 26.1, um eine
den üblichen Berechnungsmethoden entsprechende Verbindung zwischen den Füllstablaschenköpfen
16 untereinander herzustellen. Die Fußteile 14 sind mit Hilfe der Schweißnäbte 14.1
auf der Gurtplatte 12 festgeschweißt.
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Die @chem 14.2 können entweder verschweißt sein, dann werden die Füllstablaschen
mit ihren Fußteilen aus abgewinkeltem Flachmaterial hergestellt. Eine andere vorteilhafte
version sieht vor, daß die Fullstablaschen von einem Quadratrohr gebildet sind,
indem man dieses um die Füllstablaschenkopflänge in den Ecken aufschlitzt und die
Füllstablaschen in den Abwinkellinien 15 abbiegt. Dann braucht nur die Schließplatte
26 eingeschweißt und die tulpenförmig ausschende Füllstablaschenanordnung in den
Schweißnähten 14.1 mit den Fußteilenkanten parallel über dem
Zentrum
der Gurtplatte 12 aufgeschweißt zu werden. Die Knotenlaschenlöcher 17 der Gurtlaschen
12.1 liegen auf den Gurtplattendiagonalen 19, die auch durch die Ecken der Fußteile
der Füllstablaschen gehen. Das Zentrum 21 Gurtplatte 12 und die Schließplatte 2c
in rilt Aussparungen 27 versehen. Diese lassen Wasser ablaufen, lassen es zu, ein
geschweißtes Stahlteil im ganzen Feuer-zuverzinken und dienen vor allem zum Anschluß
von Schraubspindeln oder sonstigen Einrichtungen für die aufr@-setzende Konstruktion
für die Dachpfetten, für den Anschluß von irgendwelchen Nutzelementen,wie Sportgeräten
od. dgl.
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in den jeweiligen Knoten, da die Belastungskräfte bei derartigen Raumfachwerken,
wenn sie größer sind,in den Knoten einzuleiten sind, da die Stäbe nicht auf Biegung
belastet wereen sollen, denen sie nicht besonders dafür ausgestaltet sind.
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Wie aus den Fig. 2, 4 und 5 ersichtlich sind die Stäbe hier als vorteilhaftes
Beisniel in Form von Rohren ausgeführt. Sie sind an den Enden, wie diie Fig. 4 und
5 aeigen, gerade abgeschnitten und in Längsrichtung in der Mittelachse geschlitzt,
so daß eine aus einem Flachmaterial durch Falten gebildete Doppellasche 18 mit einem
beträchtlichen @@il in cen Schlitz einem führt und darin längs der auf jeder Seite
durchlaufenden Laschenschweißnaht 25 mit dem Rohrstab 10 so verschweißt ist, daß
ein einwandfreier Kraftfluß erfolgen kann. Die Doppellasche 18 läßt einen Laschenkopf
18.1 aus den Rohr 10 herausstehen, der in einer den Stahlbaunormen ensprechenden
Weise mit Stablaschenlöchern 31 versehen ist.
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Dabei können, wie die Fig. 4 unct 5 zeigen, nur zwei miteinander fluchtende
Stablaschenlöcher ,1 vorgesehen sein. Es können jedoch auch in jedem Laschenteil
zwei Stablaschenlöcher hintereinander liegen, wenn größere Kräfte übertragen werden
sollen. Entsprechend sind dann die Knotenelementlaschen mit Löchern zu versehen.
Zwischen Lasche und Rohrinnenwand kann Wasser aus den Rohren gut herauslaufen.
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Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Gurtplatte
12 die gleiche Stärke wie die Füllstablaschenköpfe 16, so daß völlig gleiche Stäbe
mit gleichen Doppellaschen 18 verwendet werden können.
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Diese werden, wie Fig ° veranschaulicht, über die Laschenköpfe gesteckt
und mit Bolzen in Form von Durchgangsschrauben, welche Muttern haben, mit den Laschenköpfen
12.1 bzw. 16 des Knotenelementes durch Stecken und Schrauben einfach und einwandfrei
verbunden. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist der Abstand der Knotenlaschenlöcher
17 von dem Knotenelement-oder Gurtplattenmittelpunkt 21 in einer bestimmten relativ
großen Entfernung gewählt, wobei, wie ensichtlich, neben jeder Lasche ausneichend
Flatz ist, damit die Doppellasche 18.1 des Stabes 16 seitlich über die Knotenlasche
12.1;16 geschwenkt werde mann, ohne daß sie von anderen Doppellaschen 18.1 behindert
Wür@@. Ladurch können die Stäbe in beliebigen Reihenfolge montient und such jederzei@
ohne Beeinträchtigung ausgetauscht werae@, wenn sie beispielsweise durch unzweckmäß@@e
Lsstari@ingungen oder herabfallende Massen verbegen sind.
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Fig ersichtlich, verlaufen die Gurtlaschen jeweils in Rich@ung der
Wirklinien der Stabkräfte. Die Gurtstäbe liegen alle in der Ebene der Gurtplatte
12. Da die Gurtplatte eine ebene @uadratplatte ist, in deren Eckbereichen auf einer
cuadratischen Gurtplattenlochfläche, c e Knotenlaschenlöcher angebracht sind, laufen
die Kräfte von Knotenlaschenloch zu Knotenlaschenloch in diesen Flatte übersichtlich
durch und erfordern keine Besenderheiten bei der Berechnung. Auch für die über die
Füllstablaschenköpfe 16 eingeleiteten Kräfte gibt es jedoch keinerlei rechnerische
Schwierigkeiten, weil die Füllstatlaschenköpfe über die Fußteile und die Schließplatte
26 mit die Verbindungsflächen ausfüllenden und ordnungsgemäß eingeschweißten Flachteilen
verbunden sind, so daß die Zenlegungskräfte für die Abtragung der
eingeleiteten
Kräfte nur durch ebene Flachmaterialien geführt werden und keinerlei Anlaß zu Verbiegungen
gegeben ist. Dadurch ist es möglich, das ganze Enotenelement mit den einfachen Berechnungsmethoden
oe Stahlbaus nachzuweisen, ohne daß Versuche durchgeführt werden müssen. Gleiches
gilt für eine Ausführung Ir Aluminium. Die Füllstablaschenköpfe 16 steben unter
Winkeln 23 von 45° zur Gurtplatte 12 bzw. der Ebene in der die Abknicklinien 15
verlaufen. Die fußteile 14 haben eine Höhe 22, die sich aus dem erforoerlichen Abstand
der Füllstablaschenköpfe vom Zentrum und der Bedingung für das seitliche Einschwenken
der Stab@oppellaschen ergibt. Anstelle von Schraubbolzen kännen auch Durchsteckbolzen
mit anderer Sicherung verwendet werden.
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Die Fig. 6 veranschaulicht, wie für ein and bautes Raumfachwerk auch
auf der Unterfläche @@.4 Füllstablaschen 15 in gleicher Weise an@ebracht wenden
können, deren Richtungen wieder auf den Gurtpl@tten-und Knotenelementmittelpunkt
@@ peisen. Mit @@@chen Knotenelementen können beliebig hohe Raumfachwer@e aufgebaut
werden.
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Die bisher beschriebenen Knotenelemente mit quadratischen Gurtplatten
hatten vierzählig rotationssymmetrische Anordnung der Füllstablaschenköpfe 16 mit
ihren Knotenelementlöchern 17. Bei entsprechender Gestaltung des Raumfachwerkes
können auch dreizählig rotationssymmetrische Anordnungen mit nur drei Füllstahlaschenköpfen
16 oder entsprechend mehrzählig rotationssymmetrische Anordnungen gewählt werden.
Wichtig für die Rotationssymmetrie ist die Lage der Knotenelementlöcher, da durch
diese Löcher die Symmetrie des gesamten Aufbaus gegeben ist. Ein symmetrischer Aufbau
des gesamten Raumtragwerks mit möglichst vielen gleichen Teilen ergibt sich nur
dann3 wenn die Knotenelementlöcher symmetrisch angeordnet sind
Anstelle
von in parallel zur Gurtplatte abgeknickten Füllstablaschenköpfen 16 können Füllstablaschenköpfe
auch senkrecht auf die Gurtplatte aufgeschweißt sein, wobei sie dann zwischen sich
eine nach Stahlbauregeln anzuordnende und einzuschweißende Verbindung aufzuweisen
haben.
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Auf jeden Fall ist dafür Sorge zu tragen, daß die Kräfte entweder
durchlaufen und gradflächig durch ebene Teile geführt werden oder daß die angreifenden
Kräfte eindeutig in Komponenten zerlegt werden und daß in den Richtungen dieser
Komponenten Flachmaterialien eingeschweißt sind, so d Keine Verbiegungen der Laschen
berücksichtigt zu werden brauchen. Außerdem ist wichtig, daß kaltverformte Walzstahl-oder
Aluminiumteile verwendet werden, die nicht durch Heißformverfahren umgeformt werden,
sondern nur durch genormte Schweißung miteinander verbunden werden, weil dann keine
Gefügeveränderungen zu berücksichtigen sind und die Schweißverbindungen genormten
Bedingungen entsprechen. Die Knotenelemente und auen die Laschen können mit Schweißautomaten
schnell und preiswert geschweißt werden, Die Knotenlaschen oder Doppellaschen können
je nach den Stabkräften unterschiedlich grcße Bohrungen haben, in die entsprechende
unterschiedich große Bolzen gesteckt werten. Das kann nicht nur an ver-Schiedenen
Stellen des Raumtragwerkes in unterschiedlichen Knotenelementen, sondern auch innerhalb
eines Knotenelementes vorgesehen werden, sofern es rechnerisch und wirtschaftlich
notwendig oder sinnvoll ist. Wählt man dabei aus Herstellungsgründen fllr alle Löcher
gleiche größere Durchmesser, so kann man dünnere Stäbe mit kleineren Schrauben auch
dadurch problemlos anschließen, daß man in die Knotenlaschenlöcher 17 entsprechende
übergangsbuchsen einsetzt. Wenn man sehr große Kräfte in den Gurten zu übertragen
hat, so kann man die Gurtplatte 12 aus mehreren, unmittelbar aufeinander gelegten
Einzel platten zusammensetzen und kann von dem gleichen Vorrats material arbeiten.
Ergibt die Berechnung, daß man an einem Knoten sehr stark unterschiedliche Kräfte
in einer Ebene hat, so können dünnere Stäbe mit geringer beabstandeten Doppellaschen
als ci übrigen dadurch angeschlossen werden, daß man einzelne Knotenlaschenecken
12.1 in einem Teil der Platten ausspart, so daß sich passend dünnere Knotenlaschen
für die dünneren Stäbe ergeben.
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Die dargestellten und behandelten Anordnungen für das Knotenelement
bringen gegenüber den bekannten Systemen eine wesentlich größere Wirtschaftlichkeit
und statisch durchsichtigere Verhältnisse ohne Zwänge, insbesondere kennen die Stäbe
auch beliebig und nach den Bedürfnissen g-estaltet werden und die Festigkeitsverhältnisse
des Stabendes sind aurch seine konstruktive Ausgestaltung zur Anschluß best-:nmter
Schrauben od. dgl. nicht beschränkt, sondern können den J weiligen Erfordernissen
der zu übertragenden Kräfte gemäß gestaltet werden. Es kann auf zeitraubendes Schrau@en
verzichtet werden, indem der Bolzen der zweischnittigen Verbindung nur durchgesteckt
wird. Anstelle einer Gurtplatte mit aufgesetzten Laschen können auch andere Zentralkörper
oder Stäbe, die die Bedingungen der Stahlbauberechnung erfüllen, verwendet werden
und an ihnen können beliebig geformte Laschen angeordnet werden, an denen je nach
der Ausführung des Raumfachwerkes die Stäbe unter den verschiedensten Winkeln anzuschliessen
sind. Durch die konstruktive Gestaltung des Knotenelementes ist auf jeden Fall,
die vo@ jeweiligen Stab einzuleitende und zu übertragende Kraft nicht beschränkt,
weil man beliebig grof und mit beliebig vielen Löchern dimensionieren kann, ohne
vom prinzipiellen Systemaufbau abzuweichen. aie erfindungsgemäße Ausbildung einer
Knotenverbindung läßt die Verwendung verschiedenartigster Stäbe bei gleichem einfachen
Anschluß an das Knotenelement zu. Einige weitere Ausführungsformen sind Im folgenden
behandelt.
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Die Fig. 7 bis 14 zeigen für Knotenelemente nach den Fig. 1 bis 3
geeignete Stäbe 10 mit angesetzten Stablaschen in Form von Doppellaschen 18.1 und
18.2. Diese sind stirnseitig in der Mitte jeweils vor eine Stirnplatte 33 geschweißt,
so daß sie im richtigen Abstand liegen, um passend über die Füllstablaschenköpfe
16 oder die Gurtlaschenecken 12.@ gesteckt zu werden. Sie haben Stablaschenlöcher
31, die miteinander fluchten und hönnen ebenfall@ mehrere Löcher hintereinander
aufweisen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 9 ist die Stirnplatte 33 stumpf
ver ein I-Frofil 10.5 als Stab, insbesondere als Gurtstab geschweißt. Beim Ausführungsbeispiel
der Fig. 10 ist als Variante lediglich anstelle eines I-Frofils die Anordnung von
zwei, mit den Stegen in geringem Abstand voneinander liegenden U-Frofil 10.6 für
die Bildung des Stabes, insbesondere des Gurtstabes gemählt.
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Das Ausführunsbeispiel der Fig. 11 zeigt ein Rundrohr 10.7, vor dessen
Stirnseite die Stirnplatte 33 mit den Doppellaschen 18.1 und 18.2 geschweißt ist.
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Das Auaführunsbeispiel der Fig. 12 bis 14 zeigt eine gleichartige
An@rdnung von Stirnplatte 33 und Doppellaschen @@, und @8.@. Hier ist jedoch die
Verbindung mit einen h@l@@rnen Stat @0.8 gewählt, der in Form eines balk@@ @erilegen
kann und wobei die Stirnplatte 33 an zwei gegenüberliegenden Enden Befestigungsschenkel
33.2 aufweist, die fluchtende Lu@chgengsbohrungen 33.1 aufweisen, durch welche entspr@c@ende
Schrauben gesteckt werden, die entsprechende B@krungen 10.81 durchdringen, um den
Balken 10.8 mit den Doppelleschen 18.1 und 18.2 ordnungsgemäß zu verbinden, um die
auftretenden Kräfte @inwandfrei su übertragen. So ist dargestellt, daß die Enotenverbindung
mit dem äußerst einfach aufgebauten und nach den Ee@eln des Stahlbaus oder Aluminiumhochbaus
zu @erechnenden und su schweißenden Knotenelement Verbindungen von untereinander
gleichen oder untereinander verschiedenen Stäben aus allen in Betracht kommenden
Materialien zuläßt.