EP0229607A1 - Knotenverbindung für Stabwerke - Google Patents

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EP0229607A1
EP0229607A1 EP86890347A EP86890347A EP0229607A1 EP 0229607 A1 EP0229607 A1 EP 0229607A1 EP 86890347 A EP86890347 A EP 86890347A EP 86890347 A EP86890347 A EP 86890347A EP 0229607 A1 EP0229607 A1 EP 0229607A1
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EP
European Patent Office
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metal box
filled
solid
mandrel
hardening
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EP86890347A
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English (en)
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Erich Ing. Frantl
Peter Hofstätter
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BEER, MANFRED, DIPL.-ING.
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"conproject" Handelsvertretung und Techn Buro fur Maschinenbau Frantl & Co Ohg
FRANTL CONPROJEKT
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    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/19—Three-dimensional framework structures
    • E04B1/1903—Connecting nodes specially adapted therefor
    • E04B1/1906—Connecting nodes specially adapted therefor with central spherical, semispherical or polyhedral connecting element
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    • E04B2001/1924—Struts specially adapted therefor
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    • E04B2001/1957—Details of connections between nodes and struts
    • E04B2001/1972—Welded or glued connection

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a node connection for rod structures with more than two rods connected in a node, wherein a metal box, through the openings of which the rods protrude and in this with a form-fitting, e.g. deformed or constricted end section, is filled with a hardening sealing compound.
  • Knot connections for bar structures with more than two bars connected in a node are known, the bars protruding through openings in a metal box and in this with a form-fitting, e.g. deformed or constricted end section, wherein the metal box is filled with a hardening sealing compound.
  • the sealing compound consists either of cement-bound concrete mortar or of plastics, as which either thermoplastics or thermosets are used. Cement-bound concrete mortar hardens too slowly, the plastics in question have the disadvantage of a relatively high price and low temperature resistance. In addition, full filling of the metal box is required for sufficient strength of the knot connections and it is difficult to achieve a filling without voids.
  • a cement mortar made of sand and cement, or a mixture of a hardenable plastic with sand is optionally pressed into the metal box under pressure as the hardening casting compound.
  • the hardening mass is introduced without pressure into the cavity of the metal box.
  • SU-A-947 33l does not indicate that solid pellets had previously been introduced into the metal box and that these had been compressed or pretensioned, if necessary. Rather, the SU-A-947 33l takes a different route by proposing an expanding plastic mass for filling the metal box.
  • the invention is based on the object of specifying a method with which a node connection for rod structures, in particular of steel structures, can be produced in a simple, safe and quick manner with low material expenditure.
  • This object is achieved in that first a pressure-resistant solid granulate with a grain size between 5 and 100 mm is filled, that the solid granulate is prestressed and that finally a shrink-free hardening fluid, for example a shrink-free and fast, is filled into the metal box hardening cement-based extrusion mortar or a low-shrinkage hardening thermoplastic or duroplastic is introduced.
  • a shrink-free hardening fluid for example a shrink-free and fast
  • Pressure-resistant and temperature-resistant materials are suitable as solid granules, e.g. Glass or metal balls, stones, slag granules, an approximately spherical shape and an approximately uniform grain size also being advantageous.
  • a solid granulate with an essentially uniform grain size which increases with the size of the metal box in the range between 5 and 100 mm, preferably between 10 and 50 mm, is advantageously filled into the metal box. In this way, a tight and void-free filling of the metal box is achieved.
  • a knot connection with a filling opening arranged on the upper side of the metal box which can be closed with a mandrel
  • the mandrel serves on the one hand to seal the metal box after filling in the solid granules and on the other hand to compress the same.
  • the mandrel can also have an opening through which the fluid can then be filled later.
  • the mandrel is preferably driven in by screwing in.
  • a knot connection comprises a metal box 1 with a convex central part approximately in the form of a flattened ball. From the central part, projections 3 tapering in a star shape extend to openings 2 of the metal box 1.
  • FIG. 1 In the right - uncut - half of FIG. 1 there is shown an opening 2 for a rod 4 in the form of a square tube and a further opening 2 for a rod 4 in the form of a round tube.
  • An advantage of the knot connection according to the invention is that the rods 4 do not need to have the same cross section. Diagonal bars can e.g. are designed to be weaker than belt rods.
  • each constricted end section of the rods 4 two oppositely conical insertion parts 5, 6 are arranged on opposite sides of the constriction.
  • the constriction is adapted to the shape of the insertion parts 5, 6.
  • the two insertion parts 5, 6 are clamped together in a longitudinally displaceable manner by a tension member 7 in the form of a high-strength screw or several such screws (FIG. 4) within the end section of the rod 4, so that they fit snugly against the inner wall of the pipe on opposite sides of the constriction .
  • a filling opening 8 is provided on the top of the metal box 1.
  • the filling of the metal box 1 consists of a pressure-resistant solid granulate and a hardened fluid that fills the cavities between the granules.
  • the solid granulate is advantageously a single-grain material which is selected in the range between 6 and 100 mm, preferably between 10 and 50 mm, with the grain size which, together with the fluid, ensures a homogeneous filling of the metal box 1.
  • the filling opening 8 provided at the top of the metal box 1 is several times larger than the grain size of the solid granulate. It can be closed with a pointed mandrel (not shown in the drawing) which projects into the metal box 1.
  • the mandrel can be provided with an external thread, for example, which can be screwed into a corresponding internal thread of the filling opening 8.
  • the node connection is established as follows:
  • the pressure-resistant solid granulate is poured into the metal box 1, into the end sections of the rods 4. This solid granulate is then compressed by applying a vibrator to the metal box 1 and then the mandrel projecting with its pointed end into the metal box 1 is screwed into the filling opening 8, so that the solid granulate is pre-tensioned. Through a small opening in the mandrel, the non-shrinking or low-shrinking fluid is finally poured into the metal box 1. At the highest point of the metal box l, a venting and filling control hole is provided - not shown in the drawing.

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Abstract

Zum Herstellen einer Knotenverbindung mit mehreren über einen Metallkasten (l) zu einem Knoten verbundenen Stäben (4) wird in den Metallkasten (l) ein Feststoff-Granulat eingefüllt und durch Eintreiben eines durch die Einfüllöffnung (8) eingetriebenen Dornes vorgespannt. Dann wird in den Metallkasten (l) ein schwundfrei oder schwundarm erhärtendes Fluid eingebracht und erhärten gelassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Knotenverbindung für Stabwerke mit mehr als zwei in einem Knoten verbundenen Stäben, wobei ein Metallkasten, durch dessen Öffnungen die Stäbe ragen und in diesem mit einem formschlußbildenden, z.B. verformten oder eingeschnürten Endabschnitt enden, mit einer erhärtenden Vergußmasse ge­füllt wird.
  • Es sind Knotenverbindungen für Stabwerke mit mehr als zwei in einem Knoten verbundenen Stäben bekannt, wobei die Stäbe durch Öffnungen eines Metallkastens ragen und in diesem mit einem formschlußbildenden, z.B. verformten oder eingeschnürten Endabschnitt enden, wobei der Me­tallkasten mit einer erhärtenden Vergußmasse gefüllt ist.
  • Bei den bekannten Knotenverbindungen besteht die Verguß­masse entweder aus zementgebundenem Betonmörtel oder aus Kunststoffen, als welche entweder Thermoplaste oder Duro­plaste Verwendung finden. Zementgebundener Betonmörtel härtet zu langsam aus, die in Frage kommenden Kunststoffe haben den Nachteil eines relativ hohen Preises und eine geringe Temperaturbeständigkeit. Außerdem ist für eine ausreichende Festigkeit der Knotenverbindungen eine voll­ständige Füllung des Metallkastens erforderlich und es ist schwierig, eine Füllung ohne Hohlräume zu erreichen.
  • Zum Herstellen von Knotenverbindungen der beschriebenen Art sind verschiedene Verfahren bekannt.
  • Bei der aus der GB-A-l 496 797 bekannten Knotenverbindung wird gegebenenfalls unter Druck als erhärtende Verguß­masse ein Zementmörtel aus Sand und Zement, oder ein Ge­misch aus einem härtbaren Kunststoff mit Sand in den Me­tallkasten eingedrückt.
  • Bei der Herstellung der aus der DE-A-22 ll l80 bekannten Knotenverbindung werden die Stäbe in den Metallkasten eingeschoben und dann der verbleibende Raum im Metall­kasten mit einem Vergußmaterial ausgefüllt. Als Verguß­masse sind Spezialbeton-Kunststoffe, Mehrkomponenten­kleber u.dgl. erwähnt.
  • Bei der Knotenverbindung, wie sie aus der SU-A-947 33l bekannt ist, wird die erhärtende Masse drucklos in den Hohlraum des Metallkastens eingebracht. Auch ist der SU-A-947 33l kein Hinweis darauf zu entnehmen, daß in den Metallkasten vorher ein Feststoff- Granulat eingebracht und dieses gegebenenfalls verdichtet bzw. vorgespannt worden ist. Vielmehr geht die SU-A-947 33l einen anderen Weg, indem sie eine expandierende Kunststoffmasse zum Ausfüllen des Metallkastens vorschlägt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Knotenverbindung für Stabwerke, insbesondere von Stahlbaukonstruktionen, mit geringem Materialaufwand sowie einfach, sicher und schnell her­stellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in den Metall­kasten zunächst ein druckfestes Feststoff-Granulat mit einer Korngröße zwischen 5 und l00 mm eingefüllt wird, daß das Feststoff-Granulat vorgespannt wird und daß in den Metallkasten schließlich ein schwundfrei erhärtendes Fluid, z.B. ein schwundfrei und schnell härtender Aus­preßmörtel auf Zementbasis oder ein schwundarm erhär­tender Thermoplast oder Duroplast eingebracht wird. Dadurch, daß das Feststoff-Granulat vorgespannt wird, ergibt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren eine sehr stabile Knotenverbindung. Das Feststoff- Granulat ermög­licht eine raschere Erhärtung des Fluids und trägt dazu bei, daß Hohlräume im Metallkasten vermieden werden. Es entsteht schon im Montagezustand vor dem Einbringen des Fluids in den Metallkasten allein durch das Granulat ein Formschluß zwischen den Endabschnitten der Stäbe, wodurch die Montage erleichtert wird. Nach dem Einbringen und Er­härten des Fluids im Metallkasten überträgt das Fluid einen Teil der dort auftretenden Kräfte und vermindert die Flächenpressung zwischen den Körnern des Granulates.
  • Als Feststoff-Granulat kommen druckfeste und temperatur­beständige Materialien in Frage, z.B. Glas- oder Metall­kugeln, Steine, Schlackengranulat, wobei auch eine etwa kugelige Form und eine etwa einheitliche Korngröße vor­teilhaft ist.
  • Im Rahmen der Erfindung bewährt es sich, wenn das einge­füllte Feststoff-Granulat durch Vibrieren verdichtet wird.
  • Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorteilhaft in den Metallkasten ein Feststoff-Granulat mit im wesentlichen einheitlicher Korngröße, die mit der Größe des Metallkastens ansteigend im Bereich zwischen 5 und l00 mm, vorzugsweise zwischen l0 und 50 mm, gewählt ist, eingefüllt. So wird eine dichte und hohlraumfreie Füllung des Metallkastens erreicht.
  • Bei einer Knotenverbindung mit einer an der Oberseite des Metallkastens angeordneten Füllöffnung, die mit einem Dorn verschließbar ist, kann man im Rahmen der Erfindung so vorgehen, daß das in dem Metallkasten eingefüllte und gegebenenfalls verdichtete Feststoff-Granulat durch Ein­treiben eines an seinem vorderen Ende vorzugsweise zuge­spitzten Dornes durch eine im Metallkasten vorgesehene Einfüllöffnung zusammengepreßt wird, bevor das erhärtende Fluid eingebracht wird. Der Dorn dient dabei einerseits dem Verschluß des Metallkastens nach dem Einfüllen des Feststoff-Granulats und anderseits zur Verdichtung des­selben. Der Dorn kann noch eine Öffnung aufweisen, durch die dann später das Fluid eingefüllt werden kann. Das Eintreiben des Dornes erfolgt im Rahmen der Erfindung bevorzugt durch Einschrauben.
  • Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung bei­spielsweise dargestellten Knotenverbindung näher erläu­tert. Es zeigt:
    • Figur l die Knotenverbindung in Ansicht und teilweise im Schnitt entlang der Achse eines der zu einem Knoten verbundenen Stäbe und die
    • Figuren 2 bis 4 Querschnitte durch verschiedene Ausfüh­rungsformen eines Details der Knotenverbindung entlang der Linie II-II der Figur l.
  • Eine Knotenverbindung umfaßt einen Metallkasten l mit konvexem Mittelteil etwa in Form einer abgeflachten Ku­gel. Vom Mittelteil gehen sternförmig sich zu Öffnungen 2 des Metallkastens l treppenförmig verjüngende Vorsprünge 3 aus.
  • In der rechten - ungeschnittenen - Hälfte der Figur l ist eine Öffnung 2 für einen Stab 4 in Form eines Vierkant­rohres sowie eine weitere Öffnung 2 für einen Stab 4 in Form eines Rundrohres dargestellt. Ein Vorteil der erfin­dungsgemäßen Knotenverbindung besteht darin, daß die Stäbe 4 nicht denselben Querschnitt zu haben brauchen. Diagonalstäbe können z.B. schwächer als Gurtstäbe ausge­bildet werden.
  • In der linken Hälfte der Fig. l sind zwei zu dem Knoten verbundene Stäbe 4 eingezeichnet, deren Achse in der Zeichnungsebene liegt. Dabei ist im oberen Teil der linken Hälfte der Figur l auch die Füllung des Metall­kastens l eingezeichnet. Im unteren Teil der linken Häl­fte der Figur l ist diese Füllung nicht dargestellt und der Endabschnitt des dort angeordneten Stabes 4 ist nicht geschnitten dargestellt.
  • Man sieht, daß die Stäbe 4 im Metallkasten l mit einem formschlußbildenden Endabschnitt enden, der eingeschnürt ist. Aus den Schnittdarstellungen eingeschnürter Endab­schnitte von Stäben 4 in den Figuren 2 bis 4 ist er­sichtlich, daß die Einschnürung mit einer Faltung der Rohrwand ohne Schwächung oder Veränderung ihrer Quer­schnittsfläche ausgebildet ist.
  • In jedem eingeschnürten Endabschnitt der Stäbe 4 sind zwei entgegengesetzt konische Einschubteile 5, 6 an gegenüberliegenden Seiten der Einschnürung angeordnet. Die Einschnürung ist der Form der Einschubteile 5, 6 angepaßt. Die beiden Einschubteile 5, 6 sind durch ein in der Rohrachse befindliches Zugglied 7 in Form einer hoch­festen Schraube oder mehrerer solcher Schrauben (Figur 4) innerhalb des Endabschnittes des Stabes 4 längsverschieb­bar zusammengespannt, so daß sie an der Rohrinnenwand an gegenüberliegenden Seiten der Einschnürung satt anliegen.
  • An der Oberseite des Metallkastens l ist eine Einfüll­öffnung 8 vorgesehen.
  • Die Füllung des Metallkastens l besteht aus einem druck­festen Feststoff-Granulat und einem erhärteten Fluid, das die Hohlräume zwischen den Körnern des Granulates aus­füllt. Das Feststoff-Granulat ist vorteilhaft ein Ein­korn-Material, das im Bereich zwischen 6 und l00 mm, vor­zugsweise zwischen l0 und 50 mm, mit derjenigen Korngröße ausgewählt ist, die gemeinsam mit dem Fluid eine homogene Füllung des Metallkastens l gewährleistet.
  • Die an der Oberseite des Metallkastens l vorgesehene Ein­füllöffnung 8 ist mehrfach größer als die Korngröße des Feststoff-Granulats. Sie ist mit einem - in der Zeichnung nicht dargestellten - zugespitzten Dorn verschließbar, der in den Metallkasten l ragt. Der Dorn kann z.B. mit einem Außengewinde versehen sein, das in ein entspre­chendes Innengewinde der Füllöffnung 8 einschraubbar ist.
  • Die Knotenverbindung wird erfindungsgemäß wie folgt hergestellt:
  • Zuerst wird in den Metallkasten l, in den Endabschnitte der Stäbe 4 hineinragen, das druckfeste Feststoff-Granu­lat eingefüllt. Dieses Feststoff-Granulat wird dann durch Anlegen eines Vibrators an den Metallkasten l verdichtet und darauf der mit seinem zugespitzten Ende in den Me­tallkasten l ragende Dorn in die Einfüllöffnung 8 einge­schraubt, so daß das Feststoff-Granulat vorgespannt wird. Durch eine kleine Öffnung im Dorn wird schließlich das schwundfrei oder schwundarm erhärtende Fluid in den Me­tallkasten l eingefüllt. An der höchsten Stelle des Me­tallkastens l ist eine - in der Zeichnung nicht darge­stellte - Entlüftungs- und Füllkontroll- Bohrung vorge­sehen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen einer Knotenverbindung für Stabwerke mit mehr als zwei in einem Knoten verbun­denen Stäben, wobei ein Metallkasten, durch dessen Öffnungen die Stäbe ragen und in diesem mit einem formschlußbildenden, z.B. verformten oder einge­schnürten Endabschnitt enden, mit einer erhärtenden Vergußmasse gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Metallkasten zunächst ein druckfestes Fest­stoff-Granulat mit einer Korngröße zwischen 5 und l00 mm eingefüllt wird, daß das Feststoff-Granulat vorge­spannt wird und daß in den Metallkasten schließlich ein schwundfrei erhärtendes Fluid, z.B. ein schwund­frei und schnell härtender Auspreßmörtel auf Zement­basis oder ein schwundarm erhärtender Thermoplast oder Duroplast eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß das eingefüllte Feststoff-Granulat durch Vibrieren verdichtet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen l oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß in den Metallkasten ein Fest­stoff-Granulat mit im wesentlichen einheitlicher Korngröße, die mit der Größe des Metallkastens anstei­gend im Bereich zwischen 5 und l00 mm, vorzugsweise zwischen l0 und 50 mm, gewählt ist, eingefüllt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Metallkasten einge­füllte und gegebenenfalls verdichtete Feststoff-­Granulat durch Eintreiben eines an seinem vorderen Ende vorzugsweise zugespitzten Dornes durch eine im Metallkasten vorgesehene Einfüllöffnung zusammenge­preßt wird, bevor das erhärtende Fluid eingebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn durch Einschrauben in den Metallkasten ein­getrieben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß das erhärtende Fluid durch eine im Dorn vorgesehene Öffnung in den Metallkasten eingebracht wird.
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