DE3629135A1

DE3629135A1 - Knoten-stab-system

Info

Publication number: DE3629135A1
Application number: DE19863629135
Authority: DE
Inventors: Friedrich Bjoern Dipl In Grimm
Original assignee: Grimm friedrich Bjoern dipl-Ing
Current assignee: Grimm friedrich Bjoern dipl-Ing
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1986-08-27
Publication date: 1988-03-10
Also published as: WO1988001665A1; EP0277989A1; EP0277989B1; DE3629135C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Knoten-Stab-System für ebene und gekrümmte Tragstrukturen mit Hohlprofilstäben und mit aus Hohlkörpern bestehenden Knotenkörpern, die mit den Hohlprofilstäben mittels Schraubverbindungen lösbar verbindbar sind und durch die ein zumindest teilweise abgeschlossenes, untereinander verbindbares Rohrsystem herstellbar ist, das durch Zu- und Ableitung mit flüssigem oder gasförmigem Medium beschickbar ist.

Bei den bekannten Systemen der eingangs genannten Art, wie sie z.B. in der DE-PS 24 28 524 beschrieben sind, sind die Verbindungsschrauben einstückig mit dem kugelförmigen Knotenkörper verbunden. Die Aufgabe des dort beschriebenen Knotenkörpers ist nicht nur bestimmte Hohlprofile miteinander zu verbinden, er dient auch dazu, die zur Kühlung dienende Flüssigkeit bzw. dienendes Gas von dem Speicher zu den Abnehmern zu leiten. Im bekannten Falle ist zwar eine gute Verbindung zwischen den Hohlprofilen und den Knotenelementen herstellbar, und zwar vor allem dann, wenn es sich um Hohlprofilelemente mit einem kreisrunden Querschnitt handelt.

Diese Verbindung erfordert aber mehrere, aufeinander abgestimmte Verbindungsteile, die das Knoten-Stab-System aufwendig und kostenintensiv machen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Systems besteht darin, daß es vor Brand bzw. Überhitzung nur mittelbar geschützt ist. Dies wird dadurch erreicht, daß im Bedarfsfall, durch die Hohlprofile Kühlmedium geleitet wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Knoten- Stab-System ohne unangemessenen konstruktiven Aufwand so weiterzubilden, daß der Zusammenbau ebener und gekrümmter räumlicher Fachwerke deutlich einfacher erfolgen kann.

Darüber hinaus soll das Knoten-Stab-System durch einfache Maßnahmen so umgebaut werden können, daß es als Feuerlöschanlage dienen kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Knotenkörper napf- oder ringförmig ausgebildet sind und auf ihren Außenflächen Arbeits- und Verbindungsflächen besitzen, die mit den Arbeits- und Verbindungspartien der Hohlprofile bzw. benachbarter Knotenkörper dicht verbindbar sind, daß diese Flächen jeweils mindestens einen Durchbruch für Verbindungsschrauben aufweisen, die einen vorzugsweise axialen, den Knoteninnenraum mit dem Innenraum der mit dem Knotenkörper verbundenen Profilstäbe verbindbaren Durchbruch besitzen, und daß die Knotenkörper jeweils mindestens eine Öffnung besitzen, die mittels eines mit dem Knotenkörper lösbar verbindbaren Deckels dicht abschließbar ist.

Man erkennt, daß bei der Erfindung nicht nur die Knotenkörper, sondern auch die Verbindung zwischen den Knotenkörpern und Profilstäben einfach herstellbar ist. Bei der Erfindung wird daher die Verbindung zwischen den Profilstäben und den Knotenkörpern so hergestellt, daß die Verbindungsschrauben durch den Durchbruch in den Innenraum des Knotenkörpers gebracht und danach in die für die Verbindungsschrauben vorgesehenen Öffnungen angeordnet werden. Danach wird die Verbindung zwischen den Schrauben und den Profilstäben hergestellt. Schließlich wird der Deckel mit dem Knotenkörper dicht verbunden. Eine solche Verbindung zwischen dem Knotenkörper und den Profilstäben ist daher geeignet, ein Medium von einem Profilstab in den anderen zu führen.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Maßnahmen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Sind die Knotenkörper mit Bezug auf eine ihrer Achsen symmetrisch ausgebildet, wobei die Arbeits- und Verbindungsflächen der Knotenkörper eben sein können, dann ist eine gleichmäßige Belastung des Knotenkörpers sichergestellt, es wird vor allem vermieden, daß es zur Deformation der Knotenkörper kommen kann. Eine zweckmäßige Maßnahme der Erfindung sieht vor, daß die Arbeits- und Verbindungsflächen der Knotenkörper deckungsgleich mit den Arbeits- und Verbindungspartien der Hohlprofile ausgebildet sind. Hierdurch wird nicht nur eine optimale Nutzung der Außenfläche des Knotenkörpers gewährleistet, es wird auch sichergestellt, daß sich die Profilstäbe über ihre ganzen Arbeits- und Verbindungspartien am Knotenkörper abstützen. Ist der Knotenkörper napfförmig ausgebildet, dann ist es zweckmäßig, ihn so auszubilden, daß er zwölf Arbeits- und Verbindungsflächen besitzt. Bei ebenen räumlichen Fachwerken werden solche Knoten am häufigsten eingesetzt. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die jeweils benachbarten Arbeits- und Verbindungsflächen der Knotenkörper einen Winkel von 45° bilden.

Ist der Knotenkörper ring- bzw. röhrenförmig ausgebildet, dann ist es zweckmäßig, wenn er für die Konstruktion von Kuppeln und zweiachsig gekrümmten Gitterschalen entweder fünf, sechs, oder acht Arbeits- und Verbindungsflächen besitzt. In diesen Fällen ist nach Anspruch 15 die Längsmittelachse der Verbindungsstäbe gegenüber den Arbeits und Verbindungspartien der Knotenkörper geneigt.

Die Herstellung der Verbindungen zwischen den Knotenkörpern und Profilstäben kann ferner so verbessert werden, indem die Öffnung der Knotenkörper so bemessen ist, daß die Verbindungsschrauben durch als Bohrungen ausgebildete Durchbrüche der Knotenkörper von innen nach außen einsteckbar sind. Hierbei werden zweckmäßigerweise Inbusschrauben benutzt, deren Köpfe im Innenraum der Knotenkörper angeordnet sind. Eine gute und dichte Verbindung zwischen dem Deckel und dem Knotenkörper ist dadurch herstellbar, daß die Öffnung des Knotenkörpers sich von außen nach innen verjüngt und daß der Deckel im Verbindungsbereich komplementär zu dem Knotenkörper ausgebildet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Deckel mit dem Knotenkörper mittels mehrerer Schrauben verbindbar ist. Dabei können die Schrauben selbstschneidend sein und in eingeprägte Gewindekanäle der ring- bzw. röhrenförmigen Profilabschnitte eingreifen.

Soll das Knoten-Stab-System gleichzeitig als Löschungsanlage dienen, dann ist es zweckmäßig, wenn der Deckel als Sprinkleranlage ausgebildet ist. Hierbei kann vorgesehen sein, daß der Deckel eine Bohrung mit Gewinde besitzt, in die eine Feuerlöschanlage, insbesondere eine Sprinkleranlage, einschraubbar ist.

Handelt es sich bei der Erfindung um ein Knoten-Stab-System mit Hohlprofilstäben, deren Längsmittelachsen die Arbeits und Verbindungspartien unter einem von 90° verschiedenen Winkel schneiden, dann ist es zweckmäßig, wenn zwischen den im Innenraum des Knotenkörpers angeordneten Köpfen der Verbindungsschrauben und dem Knotenkörper Unterlegscheiben angeordnet sind, die sich verjüngen, wobei der Neigungswinkel der Unterlegscheiben dem Winkel entspricht, den die Längsmittelachsen mit den Arbeits und Verbindungspartien einschließen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Knotenkörper mit Profilstäben in Explosionsdarstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Knotenkörper mit Profilstäben, der aber mit den Profilstäben fest verbunden ist,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Knotenkörper mit Profilstäben im zusammengebauten Zustand in Richtung des Pfeiles III nach Fig. 1, und ohne Deckel,

Fig. 4 einen ringförmigen Knotenkörper mit Profilstäben in Explosionsdarstellung,

Fig. 5 einen Schnitt durch den in Fig. 4 dargestellten Knotenkörper mit Profilstäben, die mit dem Profilkörper fest verbunden sind,

Fig. 6 eine Aufsicht auf einen fünfeckigen Körper ohne Deckel,

Fig. 7 eine Aufsicht auf einen sechseckigen Körper ohne Deckel und

Fig. 8 eine Aufsicht auf einen achteckigen Körper ohne Deckel.

Die Fig. zeigen einen Teil eines Knoten-Stab-Systems mit Hohlprofilstäben 10, 12; 14, 16 und mit aus Hohlkörpern bestehenden Knotenkörpern 18, 20, die mit den Profilstäben 10, 12 bzw. 14, 16 mittels Schrauben 22, 24, 26 lösbar verbindbar sind und durch die ein zumindest teilweise abgeschlossenes, untereinander verbindbares Rohrsystem herstellbar ist, das durch Zu- und Ableitung mit flüssigem oder gasförmigem Medium beschickbar ist. Die Knotenkörper 18, 20 sind napfförmig (vgl. Fig. 1) oder ringförmig (vgl. Fig. 4) ausgebildet und besitzen auf ihren Außenflächen Arbeits- und Verbindungsflächen 30, 32, die mit den Arbeits- und Verbindungspartien 34,36 der Hohlprofile 12,16 dicht verbindbar sind. Diese Flächen 30, 32 weisen jeweils mindestens einen Durchbruch 40, 42 für Verbindungsschrauben 22, 24, 26 auf, die einen vorzugsweise axialen, den Knoteninnenraum 50, 52 mit dem Innenraum 54, 56 der mit dem Knotenkörper 18, 20 verbundenen Profilstab 12, 16 verbindbaren Durchbruch 60, 62 besitzen. Die Knotenkörper 18, 20 besitzen jeweils mindestens eine Öffnung 64, 66, 68, die mittels eines mit dem Knotenkörper 18, 20 lösbar verbindbaren Deckels 70, 72, 74 dicht abschließbar sind.

Man erkennt, daß die Knotenkörper 18, 20 mit Bezug auf eine ihrer Achsen symmetrisch ausgebildet und ihre Arbeits und Verbindungsflächen 30, 32 eben sind. Hierbei sind diese Arbeits- und Verbindungsflächen 30, 32 der Knotenkörper 18, 20 vorzugsweise deckungsgleich mit den Arbeits- und Verbindungspartien 34, 36 der Hohlprofile 12, 16. Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte napfförmige Knotenkörper 18 besitzt zwölf Arbeits- und Verbindungsflächen 30, wobei die jeweils benachbarten Arbeits- und Verbindungsflächen 30, 31 des Knotenkörpers 18 einen Winkel von 45° bilden.

Der ring- bzw. röhrenförmige Knotenkörper 20 besitzt acht Arbeits- und Verbindungsflächen 32, 33. Die Öffnungen 64, 66, 68 der Knotenkörper 18, 20 sind so bemessen, daß die Verbindungsschrauben 22, 24 durch die als Bohrungen ausgebildete Durchbrüche 40, 42 von innen nach außen ohne weiteres einsteckbar sind. Insbesondere die Fig. 2 und 5 lassen erkennen, daß die Öffnungen 64, 66, 68 des Knotenkörpers 18, 20 sich von außen nach innen verjüngen und daß die Deckel 70, 72, 74 im Verbindungsbereich komplementär zu den Knotenkörpern ausgebildet sind. Die Deckel 70, 72, 74 sind mit dem Knotenkörper 18, 20 mittels Schrauben 80, 82 verbindbar. Im Verbindungsbereich des Deckels 70 und des Knotenkörpers 18 ist ein Dichtungskörper 84 angeordnet. Eine dichte Verbindung zwischen dem Profilstab 12, 16 und dem Knotenkörper 18, 20 ist durch Dichtungsringe 90, 92 hergestellt. Der Deckel 70 besitzt eine Bohrung 96, 98 mit Gewinde, in das eine Brause bzw. eine Sprinklerdüse 98, 100 einschraubbar ist.

Die Fig. 5 läßt ferner erkennen, daß Hohlprofilstäbe vorgesehen sind, deren Längsmittelachse die Arbeits- und Verbindungspartien unter einem von 90° verschiedenen Winkel schneiden. Um auch in solchen Fällen eine dichte und feste Verbindung zwischen dem Knotenkörper 20 und dem Hohlprofilstab 14 herstellen zu können, befindet sich zwischen dem im Innenraum des Knotenkörpers 20 angeordneten Kopf 102 der Verbindungsschrauben und dem Knotenkörper 20 eine Unterlegscheibe 104, die sich verjüngt, wobei der Neigungswinkel dieser Unterlegscheibe 104 dem Winkel entspricht, den die Längsmittelachse mit den Arbeits- und Verbindungspartien einschließt.

Der in Fig. 4 und 5 dargestellte ring- bzw. röhrenförmige Knotenkörper 18, 20 weist acht äußere quadratische Anschlußflächen auf. Wie bei dem napfförmigen Knotenkörper (vgl. Fig. 1 bis 3) sind auch bei diesem Knotenkörper, die inneren Anschlußflächen quadratisch. Der Größenunterschied zwischen innerem und äußerem Quadrat wird durch einen stufenförmigen Absatz ausgeglichen. Die in den Arbeits- und Verbindungsflächen 32 ausgebildeten Bohrungen 92 (es sind jeweils zwei vorgesehen) ermöglichen nicht nur eine Verbindung des Knotenkörpers mit einem Stab 16, indem eine Schraube in Stab-Linksrichtung in einen entsprechenden Gewindekanal des Stabes 16 von innen eingedreht wird; sie erlauben auch die Verbindung der Knotenkörper 20 untereinander. Durch Einlegung einer achteckigen Scheibe oder auch eines achteckigen Bandes in die stufenförmige Vertiefung des Knotenrandes können mehrere bandförmige Knotenkörper in Profillängsrichtung miteinander verbunden werden. Der stufenförmige Rand des Knotenkörpers ermöglicht auf diese Weise auch die Verbindung eines napfförmigen mit einem ring- bzw. röhrenförmigen Knotenelement. Der stufenförmige Rand der ring- bzw. röhrenförmigen Knotenelemente kann auch durch das Ineinanderfügen zweier fünf-, sechs- oder achteckiger Profilstränge unterschiedlicher Schlüsselweite erzielt werden. Dabei können in einem der Profilstränge zylinderförmige Kanäle eingeprägt werden, in die selbstschneidende Schrauben eingreifen. Auf diese Weise erübrigt sich das Bohren und Gewindeschneiden zur Verbindung der ringförmigen Knotenkörper mit dem abdichtenden Deckel. Der stufenförmige Rand der Knotenelemente ermöglicht das Einlegen einer achteckigen Scheibe, die nicht nur die formschlüssige Verbindung der Knotenelemente in Profillängsrichtung erlaubt, sondern auch eine Aussteifung der ring- bzw. röhren- und napfförmigen Knoten bewirkt.

Verwendet man für die Verbindung von Knotenkörpern und Stäben eine Schraube, die einen zylinderförmigen Hohlraum in Längsrichtung aufweist, entsteht auf einfachste Weise ein geschlossenes Rohrleitungsnetz, in dem Wasser und andere Medien geführt werden können. Diese Möglichkeit ist gerade bei Aluminiumtragwerken von entscheidender Bedeutung, da der Einsatz dieser Tragwerke häufig durch den bisher nicht vorhandenen Brandschutz ausgeschlossen wird. Das Rohrleitungsnetz ermöglicht nicht nur den passiven Brandschutz durch zirkulierendes Wasser; durch die Integration einer Sprinkleranlage in die tragende Struktur entsteht auf einfachste Weise eine aktiv arbeitende Feuerlöscheinrichtung. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ermöglicht außerdem die Integration einer Heizung in das Tragwerk. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, etwa die Untergurtprofile eines Raumfachwerkes so auszubilden, daß Kunststoffprofile mit eingeschweißten Kupferbändern in das Tragprofil eingesetzt werden können und auf diese Weise an jeder beliebigen Stelle des Tragwerks eine Leuchte angeschlossen werden kann.

In dem Hohlraum des Napfkörpers oder auch des ringförmigen Knotens kann die Verknüpfung der einzelnen Stromkreise erfolgen.

Die napf- oder auch ringförmige Ausbildung des Knotenkörpers eines Tragwerkes erlaubt das Eintragen der anfallenden Dachlasten direkt in das Obergurtprofil. Damit der Querkraftanteil dieser Lasten nicht durch die Verbindungsschraube von Stab und Knoten übertragen wird, kann ein hakenförmiges Element vorgesehen sein, das zwischen Knoten und Stab angeordnet ist und sich am stufenförmigen Rand des Knotens einhakt. Dieses Element verhindert auch ein Verdrehen der Stäbe. Handelt es sich um Knotenkörper, deren äußere Anschlußfläche nicht quadratisch, sondern rechteckig sind, dann erfolgt die Verbindung von Knoten und Stab durch zwei Schrauben. Auf diese Weise ist der Stab verdrehungssicher angeschlossen. Eine der beiden Schrauben kann wasserführend sein. Zusammen mit den beiden Deckeln, die über eine Dichtung den Hohlraum des Knotens abdichten, ist das bereits erwähnte Rohrleitungsnetz hergestellt.

Schließlich lassen die Fig. 6, 7 und 8 erkennen, daß die Knotenkörper im Querschnitt regelmäßige Vielecke sind, die in ihrem Innenraum eingeprägte Gewindekanäle 83 für die Schrauben 82 besitzen.

Claims

1. Knoten-Stab-System für ebene und für gekrümmte Tragstrukturen mit Hohlprofilstäben und mit aus Hohlkörpern bestehenden Knotenkörpern, die mit den Hohlprofilstäben mittels Schraubverbindungen lösbar verbindbar sind und durch die ein zumindest teilweise abgeschlossenes, untereinander verbindbares Rohrsystem herstellbar ist, das durch Zu- und Ableitung mit flüssigem oder gasförmigem Medium beschickbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Knotenkörper (18, 20) napf- oder ringförmig ausgebildet sind und auf ihren Außenflächen Arbeits- und Verbindungsflächen (30, 32) besitzen, die mit den Arbeits- und Verbindungspartien (34, 36) der Hohlprofile bzw. benachbarter Knotenkörper dicht verbindbar sind,
daß diese Flächen jeweils mindestens einen Durchbruch (40, 42) für Verbindungsschrauben aufweisen, die einen vorzugsweise axialen, den Knoteninnenraum (50, 52) mit dem Innenraum (54, 56) der mit dem Knotenkörper (18, 20) verbundenen Profilstäbe (12, 13) verbindbaren Durchbruch (60, 62) besitzen, und
daß die Knotenkörper jeweils mindestens eine Öffnung (64, 66, 68) besitzen, die mittels eines mit dem Knotenkörper lösbar verbindbaren Deckels dicht abschließbar ist.

2. Knoten-Stab-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenkörper (18, 20) mit Bezug auf eine ihrer Achsen symmetrisch ausgebildet sind.

3. Knoten-Stab-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits- und Verbindungsflächen (30, 32) der Knotenkörper (18, 20) eben sind.

4. Knoten-Stab-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits- und Verbindungsflächen (30, 32) der Knotenkörper (18, 20) deckungsgleich mit den Arbeits- und Verbindungspartien der Hohlprofile (12, 13) ausgebildet sind.

5. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die napfförmigen Knotenkörper (18) zwölf Arbeits- und Verbindungsflächen besitzen.

6. Knoten-Stab-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils benachbarten Arbeits- und Verbindungsflächen (30, 31) der Knotenkörper (18) einen Winkel von 45° bilden.

7. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Knotenkörper (20) entweder fünf, sechs oder acht Arbeits- und Verbindungsflächen (32, 33) besitzen.

8. Knoten-Stab-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Knotenkörper (20) im Querschnitt ein regelmäßiges Vieleck ist.

9. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (64, 66, 68) der Knotenkörper (18, 20) so bemessen ist, daß die Verbindungsschrauben (22, 24) durch die als Bohrungen ausgebildeten Durchbrüche (40, 42) der Knotenkörper von innen nach außen einsteckbar sind.

10. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (64, 66, 68) des Knotenkörpers (18, 20) sich von außen nach innen verjüngt und
daß der Deckel im Verbindungsbereich komplementär zu dem Knotenkörper ausgebildet ist.

11. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (70, 72, 74) mit dem Knotenkörper (18, 20) mittels mehrerer Schrauben (80, 82) verbindbar ist.

12. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich des Deckels (70) und des Knotenkörpers (18) ein Dichtungskörper (84) angeordnet ist.

13. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel als Sprinkleranlage ausgebildet ist.

14. Knoten-Stab-System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (70, 72) eine Bohrung (96, 98) mit Gewinde besitzt, in die eine Feuerlöschanlage, isnbesondere Sprinklerdüse (98, 100) einschraubbar ist.

15. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprche 1 bis 14 mit Hohlprofilstäben, deren Längsmittelachsen die Arbeits- und Verbindungspartien unter einem von 90° verschiedenen Winkel schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den im Innenraum des Knotenkörpers (20) angeordneten Köpfen (102) der Verbindungsschrauben und dem Knotenkörper Unterlegscheiben (104) angeordnet sind, die sich verjüngen, wobei der Neigungswinkel der Unterlegscheiben (104) dem Winkel entspricht, den die Längsmittelachsen mit den Arbeits- und Verbindungspartien einschließen.

16. Knoten-Stab-System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein abgeschlossenes Rohrleitungsnetz auch dadurch entsteht, daß die napfförmigen Knotenkörper und die achteckringförmigen Knotenkörper nicht nur mit Hohlprofilstäben, sondern über komplementäre Paßflächen und Dichtungen auch untereinander verbindbar sind.