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Stabelement aus Quadrat- oder Rechteckrohr
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Die Erfindung betrifft ein Stabelement aus Quadrat- oder Rechteckrohr
für räumliche und ebene Fachwerke.
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Die Fachwerke, für die der Erfindungsgegenstand gedacht ist, sind
meistens sogenannte zweilagige Fachwerke, bestehend aus einem Ober- und aus einem
Untergurt bei ebenen Fachwerken, oder einer Obergurtebene und einer Untergurtebene
bei räumlichen Fachwerken, wobei Ober- und Untergurt, bzw. Obergurtebene und Untergurtebene
durch Diagonalen miteinander verbunden sind. Als Anwendungsfall für den Erfindungsgegenstand
kommen aber auch sogenannte einlagige Fachwerke in Frage, wie sie verwendet werden
bei einfach oder doppelt gekrümmten Fachwerken für Bauwerke in Form von Tonnen,
Kuppeln oder Kugeln.
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Aus ästhetischen und statischen Gründen bestehen die Stabelemente
solcher Fachwerke hierfür aus Rundrohren, die mit in Stabachse liegenden Schraubenbolzen
radial an Knotenkugeln angeschlossen werden. Eigentümlish ist an diesen Fachwerken,
daß ihre Stabelemente nur durch achsiale Kräfte beansprucht werden dürfen, nicht
aber durch Querkräfte, die in den Bolzen unzulässige Biegebeanspruchungen hervorrufen
würden. Aus diesem Grunde ist man gezwungen, als Tragelement für die Dachhaut oberhalb
der Obergurtebene noch Pfetten anzuordnen, die ihre Auflagerkräfte nur an die Knotenpunkte
abgeben dürfen. Rundstäbe sind außerdem wegen ihrer gekrümmten Oberfläche zum Anbringen
und Auflagern von Dachhaut-Konstruktionen schlecht geeignet.
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Bei Fachwerkstäben aus Rechteck- oder Quadratrohren liegt die Problematik
im Anschluß an andere Stäbe oder an besondere Knotenpunkte. Der Anschluß sollte
die Obertragung von Zug- und Druckkräften und möglichst auch Querkräften zulassen.
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Die einfachste Anschlußart ist die Schweißverbindung. Diese, bei einem
solchen Stab herzustellen, ist wegen der Lage, in der die Schweißnähte zu ziehen
sind, sowie wegen der oft nur geringen Blechstärken,bereits in einer Werkstatt schwierig,
unter Baustellenbedingungen fast garnicht zuverlässig auszuführen. Aber auch Schraub-
oder Nietverbindungen sind vom Herstellungsaufwand und ganz besonders auch aus ästethischen
Gründen wegen der vorstehenden Schrauben- oder Nietköpfe unbefriedigend. Sollen
solche Verbindungen auf der Baustelle montierbar sein, so erfordern sie in der Regel
noch aufwendige Vorbereitungen der Stabenden oder der anschließenden Teile in der
Werkstatt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stabelement für Fachwerke
aus Quadrat- oder Rechteckrohr zu finden, das bei einer einfachen, für Massenproduktion
geeigneten Herstellung sich auf der Baustelle schnell und sicher mit anderen Bauteilen
verbinden läßt und in der Lage ist, Zug-, Druck-, und Quer kräfte zu übertragen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohr in Nähe
des Rohrendes eine senkrecht zu Stabachse, zwei parallele Rohrwandungen senkrecht
durchstoßende Bohrung aufweist, in die ein Zapfen mit kreisrundem Querschnitt passend
eingeführt ist, der etwa mit der Rohraußenseite bündig ist und in der Mitte senkrecht
zu seiner Achse eine Gewindebohrung besitzt zum Einschrauben einer über das Rohrende
hinausstehenden Gewindestange.
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Meistens wird das Rohr senkrecht zur Stabachse abgeschnitten. In diesem
Fall ist es zweckmäßig, daß die Achse der Gewindestange mit der Stabachse zusammenfällt.
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Trifft das Stabelement unter einem Winkel auf-ein anderes Bauteil,
so wird das Rohrende unter einem entsprechenden Winkel abgeschnitten und die Bohrung
und damit der Zapfen so angeordnet, daß die Gewindestange d-ie Schnittebene des
Rohrendes senkrecht innerhalb der Kernfläche durchstößt.
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Um die Lage des nur durch die Bohrung gesteckten Zapfens zu fixieren,
wird erfindungsgemäß auf die Gewindestange zwischen Rohrende und Zapfen ein Distanzstück
in Form eines Rohrstückes oder einer Mutter angebracht, deren äußerer Durchmesser
gerade dem Rohrinnendurchmesser zwischen den Rohrwandungen entspricht, durch die
der Zapfen gesteckt ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von drei Zeichnungen erläutert.
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Fig. 1 und 2 zeigen den Anschluß von sechs der erfindungsgemäßen Stabelemente
1, 2, 3, 4, 5 und 6 an einem Knotenelement 7.
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Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt entlang der Linie A-A auf Fio-. 2.
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Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt entlang der Linie B-B auf Fig. 1.
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Die dargestellten Stabelemente, die unter einem Winkel an das Knotenstück
anschließen, bilden mit diesem einen Teil eines doppelt gekrümmten, einlagigen Raumfachwerkes
in Form z.B. einer Kuppel oder einer Kugeln.
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Die Stabelemente 1 bis 6 sind alle gleich; näher beschrieben wird
das Stabelement 1, die Beschreibung gilt mit den gleichen Bezeichnungen auch für
die anderen Stabelemente. In Nähe des unter dem Anschlußwinkel abgeschnittenen Rohrendes
8 besitzt das Stabelement die Bohrung 9, durch die der Zapfen 10 so hindurchgesteckt
ist, daß er etwa mit der Rohraußenseite bündig ist. In eine Gewindebohrung 11 des
Zapfens 10 ist die Gewindestange 12 eingeschraubt.
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Für die Fixierung des Zapfens 10 in seiner Lage- sorgt das Distanzstück
13, das in Form eines Rohrstückes oder einer Mutter auf der
Gewindestange
12 angebracht ist, und dessen äußerer Durchmesser gerade dem Rohrinnendurchmesser
zwischen den Rohrwandungen entspricht, durch die der Zapfen 10 gesteckt ist. Die
Gewindestange 12 ist mit ihrem über das Rohrende Hinausstehende Ende durch die Bohrung
14 in das rohrähnliche Knotenstück 15 hineingeführt und mit diesem durch die Mutter
16 zugfest verbunden, wobei die Unterlegscheibe 17 für eine ebene Auflage der Mutter
16 sorgt. Zur Druckübertragung durch das Stabelement ist das Rohrstück 15 an der
Berührungsfläche 18 abgeflacht. Der Deckel 19 steht über die Berührungsfläche 18
hinaus und dient damit als Auflager für die Obertragung von Querkräften aus dem
Stabelement. Der Deckel 19 kann einstückig mit dem Rohrstück 15 verbunden sein,
oder mit diesem verschweiSt sein oder aber - wie dargestellt - durch einen Schraubenbolzen
20 gehalten werden, der sein Widerlager in einem Gegendeckel 21 findet.
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Durch die drehbare Lagerung der Gewindestange 12 in dem Zapfen 10
sind Biegespannungen in der Gewindestange 12 etwa durch am Stabende zu übertragende
Querkräfte oder Winkeldrehungen infolge Querbelastung des Stabelementes ausgeschlossen.
Der im Vergleich zu der Gewindestange 12 große Durchmesser des Zapfens 10 erlaubt
die Ubertragung großer Zugkräfte auch bei geringer Dicke der Rohrwandung. Die Obertragung
von Dhuckkräften wird durch den Zapfen und die dafür notwendige Bohrung nicht beeintPächtigt.
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Aus der Darstellung geht auch die einfache Herstellung des Stabelementes
hervor : Das Rechteck - oder Quadratrohr muß lediglich durch einen senkrechten oder
schrägen Sägeschnitt auf die richtige Länge abgelängt werden. Als weitere Bearbeitung
fällt nur die Herstellung der Bohrung 9 an. Zapfen 10, Gewindestange 12 und Distanzstück
13 sind einfache Massenartikel, die sich ohne weitere Bearbeitung von unqualifizierten
Arbeitern montieren lassen.
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Fig. 3 zeigt den Anschluß der erfindungsgemäßen Stabelemente 31 3R
und 33 an ein Knotenstück 35. Die Stabelemente 31, 32 und 33 sind
hier
die durch Querlasten - z.B. von einer Dachhaut herrührend -belastbaren Gurtstäbe
eines zweilaglgen Raumfachwerkes, dessen Diagonalen 36 und 37 aus Rundrohren bestehen.
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Das StaSelement 32 ist hälftig in einem Schnitt durch den Zapfen 10
dargestellt, während der Stab 33 in der Ansicht zu sehen ist.
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Im einzelnen wird der Anschluß des Stabelementes 31 beschrieben.
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Die Beschreibung gilt mit den gleichen Bezeichnungen-auch für die
Stabelemente 32 und 33. Das Rechteckrohr 38 ist an seinem Ende 39 rechtwinklig abgeschnitten
und liegt dort formschlüssig an dem Knotenstück 35, das z.B. ein Abschnitt eines
Quadratrohres sein kann, an. Das Stabelement 31 besitzt in Nähe des Rohrendes senkrecht
zur Stabachse eine Bohrung 9, durch die der Zapfen 10 so hindurchgesteckt ist, daß
er etwa mit der Rohraußenseite bündig ist. In eine Gewindebohrung 11 des Zapfens
10 ist die Gewindestange 12 eingeschraubt. Für die Fixierung des Zapfens 10 in seiner
Lage sorgt das Distanzstück 13, das in Form eines Rohrstückes oder einer Mutter
auf der Gewindestange angebracht ist und dessen äußerer Durchmesser gerade dem Rohrinnendurchmesser
zwischen den Rohrwandungen entspricht, durch die der Zapfen 10 gesteckt ist. Die
Gewindestange 12 ist mit ihrem über das Rohrende hinausstehenden Ende durch die
Bohrung 14 in das Knotenstück 35 hineingeführt und mit diesem durch die Mutter 16
zugfest verbunden. Das Knotenstück 35 wird oben von dem Deckel 40, unten vo dem
Deckel 41, abgeschlossen, die durch den Bolzen 42 miteinander verbunden sind. Der
Deckel 41 ist kugelsegmentartig geformt und ist damit geeignet für den radialen
Anschluß der Diagonalstäbe 36 und 37 mittels achsial im Stabende dieser Stäbe angeordneter
Schraubenbolzen 43 und 44. Der Deckel 41 steht mit seinem Rand über das Knotenstück
35 hinaus und bildet so ein Auflager 45 zur Obertragung der Querkräfte der Stabelemente.
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Das in Fig. 3 dargestellte Raumfachwerkteil zeigt nur eine weitere
Anwendung des bereits unter Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Erfindungsgegenstandes.
Bezüglich der Obertragung der Kräfte und der vorteilhaften Herstellung gilt das
bereits bei der Erläuterung der Fig. 1 und Fig. 2 festgestellte.