Ed. Züblin Aktiengesellschaft 02.02.1984
Jägerstraße 22, 7000 Stuttgart 1 P 1126 TBK Fa/els
KNOTENANSCHLUSS EINES FACHWERKSTABES AUS RECHTECKROHR
Die Erfindung betrifft einen formschlüssigen Anschluß eines
Fachwerkstabes aus Rechteckrohr für ein räumliches Fachwerk an einen Knoten mit gekrümmten 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.
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, daß ihre
Stabelemente nur durch axiale Kräfte beansprucht werden dürfen, nicht aber durch Querkräfte, die in den Bolzen unzulässige Biegebeanspruchungen
hervorrufen wurden. 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.
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 Gebäudeaußenhaut 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
Viel flächner 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.
Bezüglich eines zugfesten. Anschlusses ist es auch für einen Rechteckstab günstig, ihn mittels eines etwa in Stabachse wirkenden Schraubenbolzen radial an eine Knotenkugel anzuschließen.
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.
Für einen druckfesten Anschluß jedoch sollte ein formschlüssiges Anlegen des Stabendes an den Knoten erreicht werden.
Eine Lösung für den formschlüssigen Anschluß eines Fachwerkstabes aus Kechteckrohr an einen Knoten mit gekrümmten oder geraden Oberflächen,
die dem eben abgeschnittenen Stabende keine entsprechende Anlegefläche bieten, anzugeben ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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.
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.
Nachstehend wird die Erfindung noch anhand von 6 Abbildungen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 in der linken Hälfte einen Vertikalschnitt, in der rechten Hälfte die Ansicht eines Obergurtkugel knoten eines Raumfachwerks,
dessen Obergurtebene aus Kechteckstäben, die übrigen Stäbe aber aus
Rundrohr bestehen.
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.
Fig. 5 in der linken Hälfte einen Vertikalschnitt, in der rechten Hälfte die Ansicht eines Knotens eines einlagigen, räumlichen Fachwerks
mit den erfindungsgemäßen Einfräsungen.
Fig. 6 in der linken Hälfte einen Horizontalschnitt, in der rechten
Hälfte eine Draufsicht zu dem Knoten der Fig. 1.
Zu Fig. 1 und 2.
Dargestellt ist der Obergurt-Kugel knoten 1 eines Raumfachwerks, dessen
Obergurtebene aus Rechteckstäben 2, die übrigen Stäbe - in der Fig. 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.
Die Vorzüge dieses Systems sind offenkundig: Der Kugelknoten erlaubt
Anschlüsse verschieden großer Stäbe in beliebigen Richtungen. Damit ist es möglich, mit einigen wenigen i>tab-Grundtypen und
Knotenkugel großen nur durch Variation der Stablängen und Winkel Raumfachwerke mit verschiedenen Rastermaßen und Bauhöhen, verschiedene
Stützweiten, eben oder gekrümmt zu bauen. Wegen des Stabanschlusses nur mit einer hochfesten Schraube dürfen die
Stäbe nur mit Normalkräften, nicht aber mit Querkräften belastet
werden. Lasten müssen an den Knoten eingetragen werden, was ein sekundäres Tragsystem,z.B. in Form von Pfetten erforderlich macht.
Werden in der Gurtebene, in der Lasten aufgenommen werden müssen, Rechteckstäbe verwendet, so eignen sich diese vorzüglich für die
Aufnahme von Normalkräften, als auch zum Anbringen und Auflagern
einer Dachhaut oder Gebäudeaußenhaut.
Es muß 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.
Fig. 1 und 2 zeigen wie ein solcher Anschluß erfindungsgemäß beschaffen
ist. Um einen formschlüssigen Anschluß der Rechteckrohre 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 Formschluß 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 7 abstützt, und der in eine radiale Gewindebohrung 8 der Knotenkugel 1 eingeschraubt
ist, sorgt für den zugfesten Anschluß. Durch ein Fenster 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 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 Rechteckrohren
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 Kugelknoten angeschlossen werden, bleiben
voll und ganz auch bei Verwendung von belastbaren Rechteckrohren erhalten. Um einen formschlüssigen Anschluß der Rechteckrohre an
den Kugelknoten 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.
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 10,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 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.
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.
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.
Fig. 5 und 6 zeigen einen Knoten eines einlagigen räumlichen Fachwerks
mit den erfindungsgemäßen Einfräsungen. Solche einlagigen Fachwerke
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können einfach gekrümmt z.B. Tonnenschalen, zweifach gekrümmt &Zgr;·&Bgr;·
Kuppeln bilden. Bei solchen Bauwerken ist eine direkte Belastbarkeit der Fachwerkstäbe durch eine Dachhaut oder Verglasung
besonders wünschenswert.
Wie bei Fig. 3 und 4 wird hier ein Rohrstück 30 als Knoten für den Anschluß der Rechteckstäbe 31 verwendet. Der formschlüssige
Anschluß wird erreicht durch 2 parallele Einfräsungen 32 pro Stab. 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 Rohranschluliquerschnittes 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
verschraubt ist. Der Bolzen 33 ist eine sog. Hammerkopfschraube, die mit ihrem Kopf 37 in der Ankerschiene 38, die in dem Rohrende festgeschweißt ist, ihr Widerlager findet. Bei dem Beispiel ist das
Innere des Knotenstückes 30 durch die mittels der Schraube 31 verbundenen Deckel 40 und 41 abgedeckt.
Ed. Züblin Aktiengesellschaft 10. Jan. 1985
Jägerstraße 22, 7000 Stuttgart 1 P 1126 TBK Fa'/B
Anmeldernummer 104 2831
P 34 06 550.4
G 84 05 525.1
Knotenanschluß eines Fachwerkstabes
aus Rechteckrohr
Zusammenfassung
Die Erfindung gibt eine einfache und wirtschaftliche Lösung
an für das Problem, einen aus Rechteckrohr bestehenden Fachwerkstab formschlüssig an einen Knoten mit gekrümmten
oder geraden Oberflächen anzuschließen. Die Lösung besteht darin, daß der Knoten pro Fachwerkstab mindestens
zwei parallele Einfräsungen aufweist zur Anlage von mindestens zwei parallelen Wandstirnflächen des Fachwerkstabes.
Die Einfräsungen können auch als Auflager für den Fachwerkstab dienen.
Ed. Züblin AktiengeseTlschä'ft '"'"·· '··' : 02.02.1984
Jägerstraße 22, 7000 Stuttgart 1 P 1126 TBK Fa/els
.Ansprüche
KNOTENANSCHLUSS EINES FACHWERKSTABES AUS RECHTECKROHR
Formschlüssiger Anschluß eines Fachwerkstabes aus Rechteckrohr für ein räumliches Fachwerk an einen Knoten mit gekrümmten oder
geraden Oberflächen, die dem eben abgeschnittenen Stabende keine entsprechende Anlegefläche bieten, dadurch gekennzeichnet,
daß der Knoten pro Fachwerkstab mindestens zwei parallele Einfräsungen aufweist zur Anlage von mindestens
zwei parallelen Wandstirnflächen des Fachwerkstabes.
Formschlüssiger Anschluß eines Fachwerkstabes aus Rechteckrohr gemäß Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,
daß die Einfräsungen Auflager für den Fachwerkstab sind.
Formschlüssiger Anschluß eines Fachwerkstabes aus Rechteckrohr gemäß Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet,
daß der Fachwerkstab durch einen etwa in seiner Längsachse wirkenden Schraubenbolzen zugfest mit dem Knoten verbunden
ist.