DE4312127A1 - Vereinfachte Knotenpunktverbindung für aus Rohrstäben gebildete Raumfachwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Knotenpunktverbindung für aus Rohrstäben gebildete Raumfachwerke mit einem kugelförmigen Knotenstück - nachstehend immer Knoten genannt -, das Bohrungen mit Rechtsgewinde aufweist, und mit dem verjüngten Anschlußende jedes Rohrstabes über einen Gewindebolzen - nachstehend immer Verbinderbolzen genannt - verbunden wird. Das Gewinde im Rohrstab ist erfindungsgemäß ebenfalls ein Rechtsgewinde mit vorzugsweise den gleichen Abmessungen wie das Gewinde im Knoten. Lediglich die Länge des Bolzengewindes im Rohrstab ist vorzugsweise länger als das Bolzengewinde im Knoten. In einem genau definierten Längenbereich, etwa in der Mitte des Verbinderbolzens ist eine über ihn geschobene Treibmuffe axial schiebbar aber drehfest angeordnet.

Es sind verschiedene Konstruktionen für derartige Knotenpunktverbindungen bekannt, die aber alle sehr aufwendig und teuer in der Herstellung sind. In erster Linie rührt das daher, daß Rohrstäbe in Raumfachwerken einschließlich ihrer beidendigen Schraubverbindungen vor der Montage nicht oder nur unwesentlich länger sein dürfen als im fertig montierten Zustand, weil sie sonst zwischen zwei, im Bauwerk fixierten Knoten nicht eingeschoben und montiert werden können. Ebenso wäre der Austausch eines fehlerhaften Rohrstabes in einem Raumfachwerk unmöglich, wenn der Rohrstab beim Herausschrauben bestrebt wäre, sich zu verlängern. Solche Konstruktionen sind für Raumfachwerke nicht geeignet.

Bei einer bekannten Lösung dieses Problems weist der Verbinderbolzen an seinem schiebbar in das verjüngte Anschlußende des Rohrstabs eingreifenden Endbereich einen Kopf auf, der sich beim Eindrehen in den Knoten gegen eine im Anschlußende ausgebildete Schulter abstützt. Das bedeutet aber, daß bei Druckbelastung des Rohrstabes dieser Kopf sich von der Schulter abhebt und die Druckbelastung über die Treibmuffe auf den Knoten abgeleitet wird.

Das bedeutet zudem, daß die Treibmuffe so konstruiert und aus hochwertigem Material hergestellt sein muß, daß sie diese Belastung aushält. Darüber hinaus werden sowohl die Treibmuffe wie auch der Verbinderbolzen mit einer, beide schwächenden Bohrung versehen, damit dort ein Mitnehmerstift eingesetzt werden kann, um mittels der Treibmuffe bei der Montage dem Verinderbolzen die notwendige Schraubdrehung zu geben. Um aber überhaupt den Verbinderbolzen mit seinem erwähnten Kopf in das Rohrstabende hineinstecken zu können, besitzt der Rohrstab an beiden Enden ein großes Durchsteckloch. Abgesehen davon, daß dieser Rohrstab mit seiner Verschraubung nicht nur bei Druck- sondern auch bei Zugbelastung durch die Bohrungen und Öffnungen geschwächt wird, so daß das verwendete Material nicht voll ausgenutzt werden kann, besteht zudem bei diesen Raumfachwerken im Freien an den empfindlichsten Stellen infolge der dortigen Öffnungen eine erhebliche Korrosionsgefahr. Die Konstruktion ist kompliziert und kostspielig.

Deshalb benutzt die vorliegende Erfindung unter Vermeidung obiger Nachteile einen Verbinderbolzen, der sowohl im Knoten wie auch im Rohrstabende je ein gleichsinniges Gewinde besitzt und verzichtet auf jegliche Öffnungen oder Bohrungen. Eine bessere Kraftübertragung von Zug oder Druck als die über das Gewinde im Rohrstab über den Verbinderbolzen zum Gewinde im Knoten ist nicht denkbar.

Bevor die vorliegende Erfindung genau beschrieben wird sei noch eine weitere bekannte Konstruktion erwähnt, die auch die direkte Übertragung von Zug und Druck über einen Verbinderbolzen mit gleichsinnigen Gewinden an beiden Enden verwendet. Um aber das Problem zu lösen, daß der Rohrstab einschließlich seiner beidendigen Schraubverbindungen vor der Montage nicht länger ist als im fertig montierten Zustand, verwendet diese Konstruktion im Knoten Normalgewinde, im Rohrstabende aber ein Feingewinde mit kleinerer Steigung. Dadurch verlängert sich der Rohrstab erst nach dem Einfügen zwischen zwei fixierten Knoten, indem das knotenseitige Ende des Verbinderbolzens, der hier "Differenzgewindebolzen" genannt wird, schneller bei jeder Schraubdrehung in den Knoten eindringt, als er aus dem Rohrstabende herauskommt. Dabei ist der gesamte Rohrstab vor der Montage nicht länger als der Abstand zwischen zwei im Raum fixierten Knoten. Zwischen dem Normalgewinde und dem Feingewinde dieses Differenzgewindebolzens befindet sich ein vorstehender Sechskant, über den der Innensechskant der Treibmuffe paßend gleitet, wodurch bei der Schraubdrehung der Treimuffe der Differenzgewindebolzen mitdreht. Hierdurch werden Bohrung und Mitnehmerstift der obenerwähnten Konstruktion ebenso vermieden wie die große Durchstecköffnung im Rohrstab. Der Fortschritt dieser eleganten Lösung ist erheblich, aber der Aufwand an Präzision für die Einzelteile, insbesondere für den Innen- und Außensechskant am Differenzgewindebolzen und in der Treibmuffe sowie die unterschiedlichen Gewindearten ist erheblich. Außerdem verlangt bei diesem allseitig geschlossenen System die Kontrolle der vorgeschriebenen Einschraubtiefe im Knoten zusätzliche Maßnahmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Knotenpunktverbindungen für aus Rohrstäben gebildete Raumfachwerke mit dem Ziel zu verbessern, daß Schwachstellen durch Bohrungen oder Löcher an den Anschlußstellen der Rohrstäbe, an den Verbinderbolzen und an den Rohrstäben selber vermieden werden, und daß trotzdem eine Vereinfachung und Verbilligung von Herstellung und Montage erzielt und das Eindringen von Feuchtigkeit bei Bauten im Freien vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß anstelle eines Verbinderbolzens mit gleichsinnigen Gewinden aber unterschiedlichen Steigungen ein einfacher Bolzen mit einheitlich durchgehendem Gewinde über seine ganze Länge benutzt wird, der in einem genau definierten Teil seiner Längserstreckung zwei einander gegenüberliegende, zueinander parallele Flächen besitzt, deren Länge ebenfalls genau definiert ist, und deren Abstand zu einander gleich dem Kerndurchmesser des verwendeten Gewindes ist. Dieser Gewindebolzen wird nach DIN 976 Form B mit beidseitiger Kuppe in der gewünschten Festigkeitsklasse handelsüblich bezogen und im definierten Bereich mit obenerwähnten Parallelflächen versehen. Dadurch wird dieser Bolzen preisgünstiger als die bekannten Verbinderbolzen. Die so erzeugten Parallelflächen sind Mitnehmerflächen zur Drehung des Verbinderbolzens bei der Montage des Raumfachwerkstabes am Knoten. Vor der Montage deckt eine Treibmuffe den aus dem Rohrstabende vorstehenden Teil des Verbinderbolzens ab und schützt ihn gegen Transportschäden. Die Treibmuffe ist ebenfalls preisgünstiger als bei den bekannten Konstruktionen weil sie die Form eines einfachen Zylinders oder des Abschnitts eines dickwandigen Rohres hat. Nach dem üblichen Verzinken des Verbinderbolzens und der Treibmuffe wird die Muffe über den Verbinderbolzen geschoben und im genau definierten Teilbereich, der in einer entsprechenden Vorrichtung festgelegt ist, auf die parallelen Mitnehmerflächen des Verbinderbolzens kalt gepreßt, wodurch gleichzeitig an der Außenkontur der Treibmuffe Schlüsselflächen für den Maulschlüssel des Monteurs erzeugt werden. Die natürliche Rückfederung im Zehntelmillimeterbereich der Schlüsselmuffe beim Preßvorgang reicht aus, um eine leichte Längsverschiebung der Muffe auf dem Verbinderbolzen zu ermöglichen. Im Preßwerkzeug verhindern seitliche Widerstandsflächen, die im Abstand des Treibmuffendurchmessers angeordnet sind, das seitliche Ausweichen der Außenkontur der zylinderförmigen Treibmuffe beim Preßvorgang, so daß ihre Zylinderform weitgehend erhalten bleibt. Dies hat einen lediglich ästhetischen Sinn, der dem Betrachter einen schönen Übergang vom Rohrstab zum Knoten im montierten Zustand vorzeigen soll, wobei die erzeugten Schlüsselflächen nicht auffallen. Aber der Architekt legt Wert darauf.

Erfindungsgemäß ist der Monteur nicht mehr gezwungen, die vorgeschriebene Einschraubtiefe im Knoten durch ein Sichtloch in der Treibmuffe zu kontrollieren, wie es bei bekannten Konstruktionen nötig ist. Er schraubt einfach solange, bis er einen deutlichen Widerstand gegen weiteres Schrauben spürt, weil bei beendeter Montage des Rohrstabes die inneren Mitnehmerflächen der Treibmuffe gegen das, über den Mitnehmerflächen des Verbinderbolzens vorstehende Gewinde, welches sich im Rohrstab befindet, anstößt und ein Weiterschrauben verhindert. Dabei wird das Ende der inneren Mitnehmerfläche in der Treibmuffe auf den Gewindeanfang des Verbinderbolzens im Rohrstabende aufgezwängt und der Gewindeanfang an dieser Stelle gequetscht, wodurch eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lockern der Verbindung gewährleistet wird. Dabei wird die Treibmuffe nicht zwischen Knoten und Rohrstab verspannt und dient nicht zur Übertragung von Druckkräften. Die Zug- und Druckkräfte des Raumfachwerkes werden vom Rohrstab über den Verbinderbolzen direkt in den Knoten geleitet. Die Treibmuffe besitzt keine Sicht- oder Kontrollbohrung.

Nachdem die Treibmuffe mit ihrem Teilbereich auf den Verbinderbolzen aufgepreßt ist, wird der Verbinderbolzen mit seiner begrenzt längsverschieblichen Treibmuffe in das Rohrstabende eingeschraubt. Danach ist der Rohrstab montagebereit, die beidendigen Verschraubungen beim Transport unverlierbar und die Gewindeteile gegen Beschädigung geschützt.

Die erfindungsgemäße Knotenpunktverbindung ist in der Herstellung billiger als die bekannten Verbindungen. Sie ist bei der Montage narrensicher und korrosionsfester weil sie allseitig geschlossen ist. Der Übergang vom Rohrstab zum Knoten ist formschöner weil die Treibmuffe rund ist, mit dem gleichen Durchmesser wie das Rohrstabende und weil sie keine Sechskantflächen besitzt wie die bekannten Systeme. Die kaltgepreßten Schlüsselflächen der Treibmuffe sind unauffällig und vom kritischen Beobachter des Raumfachwerkes nicht oder kaum wahrnehmbar. Es entsteht der Eindruck eines unmittelbaren Überganges vom Rohrstabende zum Knoten. Weil nur zwei Schlüsselflächen am äußeren Umfang der Treibmuffe vorhanden sind, hat der Montageschlüssel des Monteurs ein gerades, und am anderen Ende ein abgewinkeltes Maul, damit er an engen Stellen eingesetzt werden kann.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt einen rohrförmigen Stab 4 mit verjüngtem Endstück 5 und den eingeschraubten Kupplungselementen 6 und 7 sowie dem zugehörigen, kugelförmigen Knotenstück 3 vor der Montage.

Fig. 2 im Schnitt die gleichen Teile wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch im montierten Zustand.

Fig. 3 in Front- und Seitenansicht einen Vorschlag für das Preßwerkzeug 8 und 9 mit den Anschlägen 81 und 82 bei Beginn des Preßvorganges.

Fig. 4 in Front- und Seitenansicht die fertig gepreßte Treibmuffe 6.

Fig. 5 in zwei Ansichten den Verbinderbolzen 7 sowie einen Schnitt durch denselben im Bereich der parallelen Mitnehmerflächen 71.

Die dargestellte "vereinfachte Knotenpunktverbindung" zur Erstellung von Raumfachwerken besteht aus dem kugelförmigen Knoten 3, dem rohrförmigen Stab 4 mit seinem verjüngten Rohrstabende 5 sowie aus den Kupplungselementen 6 und 7. Der Knoten 3 besitzt radiale Gewindebohrungen 31. In dem verjüngten Rohrstabende 5 ist ein Innengewinde 51 eingearbeitet. Der Verbinderbolzen 7 besteht aus einem beidendig gekuppten Gewindebolzen, vorzugsweise mit Rechtsgewinde, an dem an zwei einander gegenüberliegenden Seiten in einem genau definierten Teil seiner Längserstreckung parallele Mitnehmerflächen 71 eingearbeitet sind, deren Abstand von einander kleiner als der Außendurchmesser des Gewindes, vorzugsweise gleich dem Kerndurchmesser des verwendeten Gewindes ist. Das bedeutet, daß an den Flächen 71 das durchgehende Gewinde teilweise beseitigt wird. Die Treibmuffe 6 besteht aus einem zylinderförmigen Rundstahlabschnitt mit mit einer glatten Längsbohrung, etwa dem Außendurchmesser des Verbinderbolzens 7 entsprechend, und ermöglicht die gleitende Aufnahme des Verbinderbolzens 7. Die Treibmuffe 6 besitzt an ihrer knotenseitigen Anschlußseite ein konkav ausgebildetes Stirnende 61. An ihrem anderen Ende wird die Treibmuffe 6 auf die parallelen Mitnehmerflächen 71 des eingeschobenen Verbinderbolzens 7 nur gerade so weit zusammengepreßt, daß die dabei entstehenden Innenflächen 62 noch auf den Mitnehmerflächen 71 des Verbinderbolzens 7 gleiten können und dabei die beschränkte Längsbeweglichkeit der Treibmuffe 6 auf dem Verbinderbolzen 7 erhalten bleibt. Die Längsbeweglichkeit der Treibmuffe 6 auf dem Verbinderbolzen 7 wird nach dem Preßvorgang durch die Länge der Mitnehmerflächen 71 auf dem Verbinderbolzen 7 begrenzt. Bei dem Preßvorgang werden auf der Treibmuffe 6 zugleich die parallelen Außenflächen 63 erzeugt, die als Schlüsselflächen für den Schraubenschlüssel des Monteurs dienen. Das Preßwerkzeug 8 mit seinem Stempel 9 besitzt zwei gegenüberliegende Widerstandsflächen 83, die ein Ausweichen des Treibmuffenmaterials unter dem Preßdruck verhindern, damit die fertig gepreßte Treibmuffe 6 nicht zu sehr von ihrer ursprünglichen Rundform abweicht. Außerdem besitzt das Preßwerkzeug die Anschläge 81 und 82, gegen die der Verbinderbolzen 7 und die Treibmuffe 6 angeschoben werden, um nur den definierten Endbereich der Treibmuffe 6 zu verformen. Nach dem Verformen der Treibmuffe 6 unter Zuhilfenahme des eingesteckten Verbinderbolzens 7 sind beide Teile unverlierbar miteinander verbunden, obwohl in dem durch die Mitnehmerflächen 71 begrenzten Bereich eine Längsverschiebung der Treibmuffe 6 auf dem Verbinderbolzen 7 ermöglicht wird.

Danach können diese Kupplungselemente 6 und 7 mit dem Rohrstab 4 verbunden werden, indem der Verbinderbolzen 7 so weit in das verjüngte Rohrstabende 5 eingeschraubt wird bis die Treibmuffe 6 mit ihrem verformten Teil 62/63 an dem verjüngten Rohrstabende 5 anliegt und in ihrem Inneren das Gewindeteil 72 des Verbinderbolzens 7 an der inneren Fläche 62 der Treibmuffe 6 anstößt.

In dieser Form ist der Rohrstab 4 mit seinen beidendigen Kupplungselementen 6/7 fertig für Transport und Montage. Die Gewinde sind gegen Transportschäden abgedeckt und sicher.

Zum Anschließen des Rohrstabes 4 an den Knoten 3 wird die Treibmuffe 6 gedreht, wobei die Teile 3 und 4 sich nicht mitdrehen weil sie in der schon vorhandenen Konstruktion des Raumfachwerkes fest eingespannt sind. Die Schraubdrehung wird solange fortgesetzt, bis das rohrstabseitige Ende der Mitnehmerfläche 71 mit seinem dahinter befindlichen ersten vollen Gewindegang gegen die innere Mitnehmerfläche 62 der Treibmuffe 6 anstößt und bei "x" in Fig. 2 eine Materialquetschung entsteht, die der Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lockern der Verbindung dient. Dabei spürt der Monteur einen erheblichen Widerstand gegen weitere Schraubdrehungen und kann somit sicher sein, daß die vorgeschriebene Einschraubtiefe des Verbinderbolzens 7 im Knoten 3 erreicht wurde. Aus diesem Grunde kann bei der vorliegenden Erfindung auf Kontrollbohrungen für die erreichte Einschraubtiefe verzichtet werden. In gleicher Weise kann der Kontrollingenieur mit einem Schraubschlüssel die Prüfung vornehmen.

Claims (5)

1. Knotenpunktverbindung für aus Rohrstäben gebildete Raumfachwerke mit einem Knotenstück, das Gewindebohrungen aufweist, und mit einem im verjüngten Anschlußende jedes Rohrstabes axial bewegbaren Gewindebolzen, der mit Hilfe einer im Bolzenmittelbereich auf ihm axial schiebbar angeordneten und drehfest verbundenen Treibmuffe in einer der Gewindebohrungen im Knotenstück eindrehbar ist, wobei in der Verbindungsstellung die Treibmuffe am Knotenstück und an der Stirnfläche des Anschlußendes anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das System im montierten Zustand allseitig und vollständig geschlossen ist und die Kupplungselemente, bestehend aus dem Verbinderbolzen (7) und der Treibmuffe (6) drehfest, aber nur in einem definierten Teilbereich ihrer Längserstreckung axial verschiebbar gegeneinander und unverlierbar miteinander verbunden sind.

2. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfeste, nur im Teilbereich ihrer Längserstreckung axial verschiebbare, unverlierbare Verbindung der Treibmuffe (6) mit dem Verbinderbolzen (7) durch eine plastische Verformung eines Teiles der Treibmuffe (6) bewirkt wird.

3. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der parallelen Mitnehmerflächen (71) auf dem Verbinderbolzen (7) kleiner ist als der Außendurchmesser des Gewindes des Verbinderbolzens (7).

4. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende des Montagevorganges die Treibmuffe (6) und der Verbinderbolzen (7) gegeneinanderstoßn und dabei an dieser Stelle ("x") eine Quetschung an den korrespondierenden Enden der Teile (6) und (7) entsteht.

5. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde der beidendigen Kupplungselemente im montagebereiten Zustand des Rohrstabes (4) vollständig vom verjüngten Rohstabende (5) und der Treibmuffe (6) abgedeckt sind.