DE4205834C1 - Framework of thin walled round fibre compound rods - has fibre compound joint plates connecting cross and diagonal bars to upright bars - Google Patents
Framework of thin walled round fibre compound rods - has fibre compound joint plates connecting cross and diagonal bars to upright barsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fachwerk aus dünnwandigen, runden Faserverbundstäben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a framework made of thin-walled, round Fiber composite rods according to the preamble of claim 1.
Ein derartiges Fachwerk ist durch die DE 34 47 990 C2 bekannt, bei dem für eine geklebte Verbindung zwischen zwei unter einem Winkel zueinander liegenden Stäben aus faserverstärktem Kunststoff mit rundem Querschnitt Verbindungselemente verwendet werden, die einen ebenen Abschnitt und daran anschließend entsprechend dem Quer schnitt der Stäbe gekrümmte Abschnitte mit einem Umschlingungs winkel zwischen 90° und 180° aufweisen.Such a framework is known from DE 34 47 990 C2, in which for a glued connection between two at an angle mutually lying rods made of fiber-reinforced plastic Round cross-section fasteners are used, the one flat section and then along the cross cut the rods curved sections with a wrap have angles between 90 ° and 180 °.
Es ist weiter eine Eckverbindung für eine Rahmenkonstruktion mit wenigstens zwei unter einem Winkel zueinander liegenden Stäben aus faserverstärktem Kunststoff mit rundem Querschnitt bekannt, bei der wenigstens ein Stab mit seinem Ende formschlüssig seitlich gegen einen anderen Stab anliegt und die beiden Stäbe übereinan der spiegelbildlich gegenüberliegende Verbindungselemente verbun den sind, die einen ebenen Abschnitt und daran anschließend ent sprechend dem Querschnitt der Stäbe gekrümmte Abschnitte mit einem Umschlingungswinkel von etwa 90° aufweisen, und bei der in Längs richtung der breiten Ränder der ebenen Abschnitte der Verbindungs elemente ein Abschlußstab zwischen diese Ränder eingeklebt ist, der an seinen Enden formschlüssig seitlich gegen die beiden durch die Verbindungselemente verbundenen Stäbe anliegt (DE 39 31 478 C1).It is also a corner connection for a frame construction at least two rods at an angle to each other fiber-reinforced plastic with a round cross-section known the at least one rod with its form-fitting side bears against another rod and the two rods are aligned the mirrored opposite connecting elements verbun those that are a flat section and then ent speaking the cross section of the rods curved sections with a Have wrap angle of about 90 °, and in the longitudinal Direction of the wide edges of the flat sections of the connection elements an end rod is glued between these edges, the one at the ends with a positive fit against the two the connecting elements connected rods abuts (DE 39 31 478 C1).
Bei Fachwerken können mit diesen bekannten Verbindungselementen Schwierigkeiten insbesondere dann auftreten, wenn in einem Knoten punkt eine Mehrzahl von Stäben, beispielsweise Quer- und/oder Dia gonalstäben, an einen durchgehenden Holmstab anzuschließen sind, insbesondere auch dann, wenn es sich um räumliche Fachwerk handelt.In trusses can use these known fasteners Difficulties occur especially when in a knot point a plurality of rods, for example transverse and / or slide gonal rods to be connected to a continuous bar, especially when it comes to spatial trusses acts.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fachwerk der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem die Verbindung der Quer und/oder Diagonalstäbe mit den Holmstäben verbessert ist.The object of the invention is a Specify truss of the generic type, in which the connection of the cross and / or diagonal bars with the spar bars is improved.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 herausgestellten Merkmale.This object is achieved according to the invention by the in Drawing part of claim 1 highlighted features.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate configurations are the subject of the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht und im Nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrie ben, die einen Fachwerkknoten veranschaulicht.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and described below in detail using the drawing ben, which illustrates a truss node.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt längs der Linie C-D in Fig. 2. Fig. 1 shows a section along the line CD in Fig. 2nd
Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1. FIG. 2 shows a section along the line AB in FIG. 1.
In Fig. 1 ist ein Fachwerkknoten eines Fachwerkes dargestellt, das in üblicher Weise zwei parallele Holmstäbe 2 aufweist, die über Diagonalstäbe 4 und/oder Querstäbe 6 miteinander verbunden sind. Dabei sind in Längs- und Querrichtung des Fachwerks jeweils im Abstand entsprechende Fachwerkknoten vorgesehen.In Fig. 1, a truss node of a truss is shown, which in the usual way has two parallel tie bars 2 , which are connected to each other via diagonal bars 4 and / or cross bars 6 . Corresponding truss nodes are provided in the longitudinal and transverse directions of the truss.
Die Holmstäbe 2 und die zwischen den Holmstäben 2 angeordneten Diagonalstäbe 4 und Querstäbe 6 sind bekannte dünnwandige Faser verbundstäbe mit rundem Querschnitt, deren Wandung wenigstens eine Lage aus achsparallelen unidirektionalen Langfasern enthält. Die Stäbe weisen dabei einen quer zur Längsrichtung der Stäbe relativ druckfesten Schaumstoffkern 8 auf, mit dem die Knicksteifigkeit der dünnwandigen Stäbe erhöht wird.The spar rods 2 and the diagonal rods 4 and cross rods 6 arranged between the spar rods 2 are known thin-walled fiber composite rods with a round cross-section, the wall of which contains at least one layer of axially parallel unidirectional long fibers. The rods have a foam core 8 which is relatively pressure-resistant transversely to the longitudinal direction of the rods and with which the buckling stiffness of the thin-walled rods is increased.
Als Verbindungselement ist eine Knotenplatte 10 aus einem Faser verbundwerkstoff vorgesehen, vorzugsweise aus CFK. Diese Knoten platte 10 weist ein multidirektionales Faserlaminat auf, dessen Fasern bezogen auf die Achse der Holmstäbe 2 in 0°-, 90°- und ±45°- Richtung verlaufen. Die Knotenplatte 10 greift durch einen in der Wandung des Holmstabes 2 angebrachten achsparallelen Ausschnitt 12 mit einer der Dicke (d) der Knotenplatte 10 entsprechenden Breite in den Holmstab 2 ein und erstreckt sich dabei bis zu der dem Aus schnitt 12 gegenüberliegenden Wandung des Holmstabes 2. Der Rand 14 der Knotenplatte 10 stößt hierbei gegen die Innenwandung an.A node plate 10 made of a fiber composite material, preferably made of CFRP, is provided as the connecting element. This node plate 10 has a multidirectional fiber laminate, the fibers of which run with respect to the axis of the spar rods 2 in the 0 °, 90 ° and ± 45 ° direction. The node plate 10 engages through an axially parallel cutout 12 in the wall of the tie bar 2 with a width (d) corresponding to the thickness of the tie bar 10 in the tie bar 2 and extends to the section 12 from the opposite wall of the tie bar 2nd The edge 14 of the node plate 10 abuts the inner wall.
Die Knotenplatte 10 ist im Bereich des Ausschnittes 12 und im Bereich der diesem gegen überliegenden Wandung über Klebungen 16 mit dem Holmstab 2 verbunden. Dabei erfolgt auch eine Verklebung der Breitseiten des eingeführten Abschnittes der Knotenplatte 10 mit dem Schaumstoffkern 8.The node plate 10 is connected to the spar rod 2 in the area of the cutout 12 and in the area of the wall opposite it by means of adhesives 16 . The broad sides of the inserted section of the node plate 10 are also glued to the foam core 8 .
Besonders zweckmäßig ist es, beim Herstellen des Ausschnittes 12 den Schaumstoffkern 8 so auszuräumen, daß dieser an den Schnittflächen im Bereich des Ausschnittes 12 und im Bereich der gegenüberliegen den Innenwandung eine Hinterschneidung 15 erhält, wie in Fig. 2 dargestellt. Auf diese Weise bilden sich für die Klebung Kehlnähte zwischen Knotenplatte 10 und Holmstab 2 die eine bessere Schubübertragung ermöglichen.It is particularly expedient when clearing the cutout 12 to clear out the foam core 8 so that it receives an undercut 15 on the cut surfaces in the area of the cutout 12 and in the area of the inner wall opposite, as shown in FIG. 2. In this way, fillet welds are formed between the node plate 10 and the spar rod 2 for the bond, which enable better thrust transmission.
In Fig. 1 sind an die Knotenplatte 10 einmal ein Diagonalstab 4 und zum anderen ein Querstab 6 angeschlossen, und zwar in üblicher Weise so, daß ihre Achsen 19, 20 sich auf der Achse 22 des Holm stabes 2 schneiden. Diese Stäbe 4, 6 sind an ihren Enden mit Schlitzen 24 versehen, wie in Fig. 2 für den Querstab 6 dargestellt. Mit dem geschlitzten Abschnitt werden die Stäbe 4, 6 auf die Knotenplatte 10 geschoben und dann mit der Knotenplatte 10 verbunden. Im Bereich der Schlitze 24 ist jeweils ein Füllkörper 26 aus einem druck festen Werkstoff vorgesehen, der in das Stabende eingeklebt ist. Als Verbindung der Stäbe 4, 6 mit der Knotenplatte 10 kann außer einer Klebverbindung auch eine Bolzenverbindung vorgesehen werden.In Fig. 1, a diagonal bar 4 and on the other hand a cross bar 6 are connected to the node plate 10 , in a conventional manner so that their axes 19 , 20 intersect on the axis 22 of the spar rod 2 . These rods 4 , 6 are provided with slots 24 at their ends, as shown in FIG. 2 for the transverse rod 6 . With the slotted section, the rods 4 , 6 are pushed onto the node plate 10 and then connected to the node plate 10 . In the area of the slots 24 , a filler 26 made of a pressure-resistant material is provided, which is glued into the rod end. In addition to an adhesive connection, a bolt connection can also be provided to connect the rods 4 , 6 to the node plate 10 .
Bei räumlichen Fachwerken, beispielsweise Fachwerken mit drei eckigem Querschnitt, müssen für jede Fachwerksebene Knotenplatten 10 vorgesehen werden, die dann unter einem entsprechenden Winkel ver setzt in dem Holmstab 2 anzuordnen sind, beispielsweise bei einem dreieckigen Querschnitt des räumlichen Fachwerkes um einen Winkel von 60°. Die Anordnung und Ausbildung einer solchen um 60° ver setzten Knotenplatte 28 ist in der Zeichnung zusätzlich zur Kno tenplatte 10 dargestellt. Sie wird in gleicher Weise wie oben be schrieben durch einen Ausschnitt 12 in den Holmstab 2 eingeführt und darin verklebt.In spatial trusses, for example trusses with a triangular cross-section, node plates 10 must be provided for each truss level, which are then placed at a corresponding angle in the crossbar 2 , for example with a triangular cross-section of the spatial truss at an angle of 60 °. The arrangement and design of such a 60 ° ver set node plate 28 is shown in the drawing in addition to Kno tenplatte 10 . It is written in the same way as described above and inserted through a cutout 12 in the crossbar 2 and glued therein.
Bei räumlichen Fachwerken ist es aus statischen Gründen erforder lich, alle Querstäbe 6 der einzelnen Fachwerksehenen jeweils in einer einzigen Querebene anzuordnen. Zu diesem Zweck sind die beiden benachbarten Knotenplatten 10 und 28 in ihrem einander übergreifenden Bereich von etwa der Stabachse 22 bis zu der gegen überliegenden Stabinnenwandung mit einem Ausschnitt 30 mit einer Höhe h größer als der halbe Innendurchmesser des Holmstabes 2, aber kleiner als 3/4 dieses Durchmessers und einer Breite b etwa gleich dem halben Durchmesser des Querstabes 6 versehen. Auf diese Weise steht jeweils die volle Länge der Knotenplatten 10, 28 im Bereich der Ausschnitte 12 in der Holmwandung für den Anschluß der Querstäbe 6 in einer Querschnittsebene zur Verfügung.In spatial trusses, it is necessary for static reasons to arrange all cross bars 6 of the individual trusses in each case in a single transverse plane. For this purpose, the two adjacent node plates 10 and 28 are in their overlapping area from about the rod axis 22 to the opposite rod inner wall with a cutout 30 with a height h greater than half the inner diameter of the spar rod 2 , but smaller than 3/4 this diameter and a width b approximately equal to half the diameter of the cross bar 6 . In this way, the full length of the node plates 10 , 28 is available in the area of the cutouts 12 in the spar wall for the connection of the cross bars 6 in a cross-sectional plane.
Die Knotenplatten 10, 28 können bei Verwendung von CFK-Platten relativ dünn ausgebildet sein, insbesondere bei Verwendung von Klebverbin dungen zwischen den Diagonal- und Querstäben 4, 6. Die Schwächung des Querschnittes des Holmstabes 2 die insbesondere aus der Durch trennung der unidirektionalen Langfasern im Bereich der Ausschnit te 12 resultiert, ergibt sich in erster Annäherung aus dem Verhältnis aus Dicke der Knotenplatte 10, 28 und Umfang des Holmstabes 2. Bei einem Holmstab 2 von 20 mm Durchmesser und einer Knotenplattendicke von 2 mm beträgt die Schwächung des Stabquerschnittes infolge der Kno tenplatte etwa 3%, bei räumlichen Fachwerken mit unter einem Win kel gegeneinander versetzen Knotenplatten etwa 6%.The node plates 10, 28 can be made relatively thin when using CFRP plates, in particular when using adhesive connections between the diagonal and cross bars 4 , 6 . The weakening of the cross section of the crossbar 2, which results in particular from the separation of the unidirectional long fibers in the region of the cutouts 12 , results in a first approximation from the ratio of the thickness of the node plate 10 , 28 and the circumference of the crossbar 2 . With a spar rod 2 of 20 mm in diameter and a node plate thickness of 2 mm, the weakening of the rod cross-section due to the node plate is approximately 3%, in spatial trusses with node plates offset under one angle about 6%.
Claims (7)
daß die Quer- (6) und/oder Diagonalstäbe (4) durch Kno tenplatten (10, 28) aus Faserverbundwerkstoff an die Holm stäbe (2) angeschlossen sind,
daß in den Wandungen der Holmstäbe einseitig achsparal lele Ausschnitte (12) mit einer der Dicke der Knotenplatten (10, 28) entsprechenden Breite (d) vorgesehen sind, die sich diagonal durch den Schaumstoffkern (8) hindurch bis zur ge genüberliegenden Innenseite der Wandung der Holmstäbe (2) erstrecken,
daß die Knotenplatten (10, 28) in diese Ausschnitte (12) ein gesetzt und mit ihrem innen liegenden Rand (14) mit der dem Ausschnitt (12) gegenüberliegenden Innenseite der Wandung der Holmstäbe (2) und mit ihren in den Holmstab eingreifenden Breitseiten mit dem Schaumstoffkern (8) verklebt sind und
daß die Quer (6) und/oder Diagonalstäbe (4) an ihren En den mit Schlitzen (24) mit einer der Dicke (d) der Knotenplatten (10, 28) entsprechenden Breite versehen sind, wodurch sie die Knotenplatten (10, 28) beidseitig übergreifen.1. Truss made of thin-walled, round fiber composite rods with a pressure-resistant foam core, the wall of which has at least one layer of axially parallel unidirectional long fibers, the truss consisting of spar rods and cross and / or diagonal rods and with the cross and / or diagonal rods via connecting elements to the Crossbars are connected, characterized by
that the transverse ( 6 ) and / or diagonal bars ( 4 ) by knot tenplatten ( 10 , 28 ) made of fiber composite material to the spar rods ( 2 ) are connected,
that in the walls of the spar rods on one side axially parallel lele cutouts ( 12 ) are provided with a width (d) corresponding to the thickness of the node plates ( 10 , 28 ), which diagonally through the foam core ( 8 ) through to the opposite inner side of the wall Extend spar rods ( 2 ),
that the node plates ( 10, 28 ) in these cutouts ( 12 ) a set and with their inner edge ( 14 ) with the cutout ( 12 ) opposite the inside of the wall of the spar rods ( 2 ) and with their engaging broad sides with the spar rod the foam core ( 8 ) are glued and
that the transverse ( 6 ) and / or diagonal bars ( 4 ) are provided at their ends with slots ( 24 ) with a width corresponding to the thickness (d) of the node plates ( 10 , 28 ), so that the node plates ( 10 , 28 ) overlap on both sides.
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