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KNOTENANSCHLUSS EINES FACHWERKSTABES AUS RECHTECKROHR
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Die Erfindung betrifft einen formschlüssigen Anschluß eines Fachwerkstabes
aus Rechteckrohr für ein räumliches Fachwerk an einen Knoten mit gekrummten oder
geraden Oberflächen, die dem eben abgeschnittenen Stabende keine entsprechende Anlegefläche
bieten. Natürlich gilt die Erfindung auch für Quadratstäbe, die nur als Sonderfall
eines Rechteckstabes betrachtet werden.
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Aus ästhetischen und statischen Gründen bestehen die Stabelemente
solcher Fachwerke häufig aus Rundrohren, die mit in Stabachse liegenden Schraubenbolzen
radial an Knotenkugeln angeschlossen werden. Eigentümlich ist diesen Fachwerken,
dalf ihre Stabelemente nur durch axiale 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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Es liegt deshalb nahe, zumindest in der belasteten Gurtebene Fachwerkstäbe
aus Rechteckrohr zu verwenden. Diese müssen die gleichen Funktionen wie die übrigen
Fachwerkstäbe erfüllen, nämlich Zug-und/oder Druckkräfte in die Knotenpunkte weiterzuleiten.
Darüber hinaus müssen sie geeignet sein zum Auflagern und Anbringen der Dachhaut
oder Gebäudeaubenhaut sowie Querkräfte an die Knoten zu übertragen.
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Die Problematik bei der Verwendung von Rechteckstäben liegt im Anschluß
an den Knoten. Besonders wenn nur eine Gurtebene eines Fachwerks von Rechteckstäben
gebildet wird, das übrige Fachwerk aber aus Rundstäben besteht, die mittels in Stabachse
liegenden Schraubenbolzen radial an Knoten angeschlossen werden, haben diese Knoten
meistens Kugelform oder sind Vielflächner mit einer sphärischen Grundstruktur. An
gekrümmten Oberflächen einen Rechteckstab zu befestigen aber ist schwierig, da ein
Schnitt des Stabendes dergestalt, daß es sich formschlüssig an die gekrümmte Oberfläche
anlegt, fertigungstechnisch nicht einfach ist. Natürlich kann man Knoten herstellen,
die Flächen für den Anschluß eben abgeschnittener Rechteckstäbe aufweisen, doch
sind diese dann nur für vorab festgelegte Rohrquerschnitte und Anschlußwinkel geeignet,
wodurch die Anwendungsmöglichkeiten stark eingeschränkt werden.
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Bezüglich eines zugfesten. Anschlusses ist es auch für einen Rechteckstab
günstig, ihn mittels eines etwa in Stabachse wirkenden Schraubenbolzen radial an
eine Knotenkugel anzuschließen.
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Bei Knoten in Kugelform hat dies überdies den Vorteil, daß der Rechteckstab
sich in einem wichtigen Punkt, nämlich der Gewindebohrung, von den Rundstäben des
übrigen Fachwerks nicht unterscheidet, was bei der Planung und Fertigung außerordentlich
wichtig ist.
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Für einen druckfesten Anschluß jedoch sollte ein formschlüssiges Anlegen
des Stabendes an den Knoten erreicht werden.
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Eine Lösung für den formschlüssigen Anschluß eines Fachwerkstabes
aus Rechteckrohr an einen Knoten mit gekrummten oder geraden Oberflächen, die dem
eben abgeschnittenen Stabende keine entsprechende Anlegefläche bieten, anzugeben
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Knoten pro Fachwerkstab mindestens
zwei parallele Einfräsungen aufweist zur Anlage von mindestens zwei parallelen Wandstirnseiten
eines Fachwerkstabes.
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In vielen Fällen können diese Einfräsungen auch als Auflager für den
Fachwerkstab genutzt werden.
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Der Erfindungsgegenstand ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit
einem Fachwerkstab, der durch einen etwa in seiner Längsachse wirkenden Schraubenbolzen
zugfest an den Knoten angeschlossen ist, während die Übertragung von Druckkräften
über die infolge des Erfindungsgegenstandes formschlüssige Anlage von mindestens
zwei parallelen Wandstirnflächen des Stabes am Knoten erfolgt.
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Nachstehend wird die Erfindung noch anhand von 6 Abbildungen erläutert.
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Es zeigt Fig. 1 in der linken Hälfte einen Vertikalschnitt, in der
rechten Hälfte die Ansicht eines Obergurtkugelknoten eines Raumfachwerks, dessen
Obergurtebene aus Kechteckstäben, die ubrigen Stäbe aber aus Rundrohr bestehen.
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Fig. 2 in der linken Hälfte einen Horizontalschnitt, in der rechten
Hälfte eine Draufsicht zu dem Knoten der Fig. 1 Fig. 3 und 4 analog zu Fig. 1 und
2 eine andere Knotenkonstruktion.
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Fig. 5 in der linken Hälfte einen Vertikalschnitt, in der rechten
Hälfte die Ansicht eines Knotens eines einlagigen, räumlichen Fachwerks mit den
erfindungsgemäßen Einfräsungen.
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Fig. 6 in der linken Hälfte einen Horizontalschnitt, in der rechten
Hälfte eine Draufsicht zu dem Knoten der Fig. 1.
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Zu Fig. 1 und 2.
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Dargestellt ist der Obergurt-Icugelknoten 1 eines Raumfachwerks, dessen
Obergurtebene aus Rechteckstäben 2, die übrigen Stäbe - in der Fig.
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sichtbar die Diagonal stäbe 3 - aus Rundrohr bestehen. Die Rundrohrstäbe
3 sind mit in ihrer Längsachse wirkenden Schraubenbolzen an den Knoten angeschlossen,
indem die Schraubenbolzen in radiale Gewindebohrungen des Knotens eingeschraubt
sind.
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Die Vorzüge dieses Systems sind offenkundig: Der Kugel knoten erlaubt
Anschlüsse
verschieden großer Stäbe in beliebigen Richtungen.
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Damit ist es möglich, mit einigen wenigen btab-Grundtypen und Knotenkugelgrößen
nur durch Variation der Stablängen und Winkel Raumfachwerke mit verschiedenen Rastermaben
und Bauhöhen, verschiedene Stützweiten, eben oder gekrümmt zu bauen. Wegen des Stabanschlusses
nur mit einer hochfesten Schraube durfen die Stäbe nur mit Normalkräften, nicht
aber mit Querkräften belastet werden. Lasten mussen an den Knoten eingetragen werden,
was ein sekundäres Tragsystem,z.g. in Fonn von Pfetten erforderlich macht.
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Werden in der Gurtebene, in der Lasten aufgenommen werden mussen,
Rechteckstäbe verwendet, so eignen sich diese vorzüglich für die Aufnahme von Normal
kräften, als auch zum Anbringen und Auflagern einer Dachhaut oder Gebäudeaußenhaut.
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Es mub aber sichergestellt werden, daß die Rechteckstäbe außer Zug-
und Druckkräften auch noch Querkräfte an den Knoten weiterleiten können ohne daß
eine evtl. für eine Zugübertragung benötigte Schraube auf Biegung beansprucht wird.
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Fig. 1 und 2 zeigen wie ein solcher Anschluß erfindungsgemäld beschaffen
ist. Um einen formschlüssigen AnschlulS der Rechteckrohre 2 an den Kugel knoten
1 zu erreichen, ist der Kugel knoten mit jeweils zwei parallelen horizontalen und
vertikalen Einfräsungen 4 bzw. 5 versehen,in die das Rohrende eingeschoben wird,
und an deren Grund die Wandstirnflächen formschlüssig anliegen. Der Formschlu erlaubt
eine Druckübertragung über die Stirnflächen des Rechteckrohres. Ein in Längsachse
des Rohres wirkender Schraubenbolzen 6, der sich mit seinem Kopf an der im Rohrende
eingeschweißten Platte / abstützt, und der in eine radiale Gewindebohrung 8 der
Knotenkugel 1 eingeschraubt ist, sorgt für den zugfesten Anschlup. Durch ein Fenster
9 in dem Rechteckrohr 2 kann der Bolzen 6 angezogen werden. Die von den auf das
Rechteckrohr wirkenden Lasten resultierenden Querkräfte werden von den horizontalen,
als Auflager wirkenden Einfräsungen 4 aufgenommen ohne Zusatzbelastung für den Bolzen.
Um eine ungehinderte Auflage der Dachhaut zu ermöglichen, ist bei dem dargestellten
Beispiel der Knoten 1 an seiner Oberseite 9 bündig mit den Kechteckrohren abgeplattet.
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Die Vorteile der Erfindung seien nochmal kurz zusammengefaßt: Die
Vorteile des beschriebenen sehr vielfältigen Konstruktionsmöglichkeiten bietenden
Fachwerksystems, bestehend aus Rundrohren, die mit nur einem Bolzen an Kugel knoten
angeschlossen werden, bleiben voll und ganz auch bei Verwendung von belastbaren
Rechteckrohren erhalten. Um einen formschlussigen Anschluß der Rechteckrohre an
den Kugel knoten zu ermöglichen, sind lediglich außer den Gewindebohrungen pro Rechteckstab
mindestens zwei parallele Einfräsungen vorzusehen. Diese paarweisen Einfräsungen
lassen sich mit geringem Zerspanungsaufwand in einem Arbeitsgang herstellen.
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Fig. 3 und 4 stellen in der Sache das gleiche dar wie Fig. 1 und 2,
nur ist der Knoten hier anders. Der Knoten hat einen Kugelsegmentteil 1U,an dem
die aus Rundrohren bestehenden Diagonalen 11 mit dem Schraubenbolzen 12 angeschlossen
sind. Der Teil des Knotens, an dem die Rechteckrohre 13 angeschlossen sind, ist
ein kurzes, dickwandiges Rohrstück 14, das für den formschlüssigen Anschluß eines
jeden Rechteckrohres 2 parallele Einfräsungen 140 besitzt. Die Querkraft eines Rechteckrohres
wird in diesem Fall durch die Auflagerung auf dem Kugelsegmentteil 10 eingeleitet.
Die zugfeste Verbindung des Knotenstückes 14 mit dem Rechteckrohr 13 geschieht wieder
durch einen in Längsachse des Stabes wirkenden Schraubenbolzen 15. Dieser ist durch
die Bohrung 16 in das Innere des Knotenstückes 14 eingesteckt und unter Zwischenschaltung
einer Unterlegscheibe 17 mit der Mutter 18 festgeschraubt. Sein Widerlager in Stab
13 ist ein quer durch zwei Bohrungen 19 gesteckter Zylinder 20 mit einer entsprechenden
Gewindebohrung 21.Teil 22 ist ein Distanzhalter, der für die Zentrierung des Bolzens
sorgt.
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Das Kugelsegmentteil 10 und das Knotenstück können verschweißt sein
oder aber durch eine Schraube 23 zusammengehalten werden, die sich an dem runden
Deckel 24 abstützt.
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Das gezeigte Beispiel zeigt, daß die erfindungsgemäßen Einfräsungen
auch bei einfach gekrümmten Knoten einen formschlüssigen Anschluß gestatten, und
daß dafür nicht unbedingt 4 Einfräsungen sondern auch 2 genügen können.
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Fig. 5 und 6 zeigen einen Knoten eines einlagigen räumlichen Fachwerks
mit den erfindungsgemäßen Einfräsungen. Solche einlagigen Fachwerke
können
einfach gekrümmt z.B. Tonnenschalen, zweifach gekrümmt z.B.
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Kuppeln bilden. Bei solchen Bauwerken ist eine direkte Belastbarkeit
der Fachwerkstäbe durch eine Dachhaut oder Verglasung besonders wünschenswert.
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Wie bei Fig. 3 und 4 wird hier ein Rohrstück 30 als Knoten für den
Anschluß der Rechteckstäbe 31 verwendet. Der formschlussige Anschluß wird erreicht
durch 2 parallele Einfräsungen 32 pro Stab.
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Eine Auflagerung ergibt sich dadurch, daß das Rohrstück 30 infolge
der Einfräsungen 32 in den Rechteckstab 31 hineinragt und dieser damit sowohl positive
wie negative Querkräfte in den Knoten übertragen kann. Fü- den zugfesten Anschluß
sorgt auch hier wieder ein etwa im Mittelpunkt des Rohranschluljquerschnittes wirkender
Bolzen 33 der durch das Loch 34 in das Inntere des Knotens 30 hineinragt und dort
mit Hilfe der Unterlegscheibe 35 und der Mutter 36 verschraubt ist. Der Bolzen 33
ist eine sog. Hammerkopfschraube, die mit ihrem Kopf 37 in der Ankerschiene 38,
die in dem Rohrende festgeschweilst ist, ihr Widerlager findet. Bei dem Beispiel
ist das Innere des Knotenstuckes 30 durch die mittels der Schraube 31 verbundenen
Deckel 40 und 41 abgedeckt.