EP1930520A2 - Modulare Fachwerkkonstruktion aus Beton - Google Patents

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EP1930520A2
EP1930520A2 EP07122044A EP07122044A EP1930520A2 EP 1930520 A2 EP1930520 A2 EP 1930520A2 EP 07122044 A EP07122044 A EP 07122044A EP 07122044 A EP07122044 A EP 07122044A EP 1930520 A2 EP1930520 A2 EP 1930520A2
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EP
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elements
truss structure
node
straps
structure according
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EP07122044A
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EP1930520B1 (de
EP1930520A3 (de
EP1930520B9 (de
Inventor
Nguyen Viet Tue
Stefan Henze
Michael Küchler
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Max Boegl Bauunternehmung GmbH and Co KG
Original Assignee
Max Boegl Bauunternehmung GmbH and Co KG
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Publication of EP1930520B1 publication Critical patent/EP1930520B1/de
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    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
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    • E04C3/20—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members
    • E04C3/205—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members with apertured web, e.g. frameworks, trusses
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
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    • E01D2101/26—Concrete reinforced
    • E01D2101/28—Concrete reinforced prestressed
    • E01D2101/285—Composite prestressed concrete-metal

Definitions

  • the present invention relates to a modular truss structure made of concrete, consisting of straps, posts and / or diagonals and node elements and tension elements, especially for level and spatial structures in building construction, industrial and bridge construction.
  • Truss structures generally consist of rod-shaped supporting elements, the straps and filler bars, which are connected to each other at the truss nodes. As a result, a structure is formed, which transmits the occurring effects mainly by tensile and compressive forces and allows efficient use of the material. Therefore, trusses are particularly well suited to bridge large spans with a comparatively low structural self-weight.
  • Truss structures are used in the field of construction in building construction, industry and bridge construction. Typical applications in building construction are flat and spatial trusses as roof structures for multipurpose halls such. As sports and leisure buildings, exhibition halls or meeting rooms [1], [2].
  • trusses are used as roof trusses or frame structures in hall construction [2], [3] as crane runway girders or for conveyor belt or pipeline bridges. Also find trusses for wide-span beams in multi-storey buildings and for bracing federations application.
  • truss structures are also used for heavily loaded columns, for traffic sign bridges as well as for overhead line and antenna masts.
  • bridge construction trusses are used as spatial and level trusses in large bridge construction [4], [5] as well as for pedestrian and cycle bridge bridges [6], [7].
  • nodes The formation of the nodes is usually done by screw or welded joints [9], partly with the help of prefabricated cast nodes made of steel [5], [10]. Due to dimensional inaccuracies, assembly problems can occur when using cast nodes, which leads to time-consuming and costly rework [11].
  • Steel framed structures are suitable for prefabrication in the factory as they are easy to disassemble into segments that can be easily transported and assembled on the jobsite.
  • site work often requires reworking on the corrosion protection of the construction, which is costly and in some cases does not achieve the quality of the factory applied coating.
  • a disadvantage of steel trusses are compared to trusses made of concrete or wood higher material costs and high production costs for the sometimes complex node connections.
  • steel frameworks often additional measures to ensure fire safety, z. B. the sheathing of the construction with shotcrete or costly protective coatings required. Farther The cost of maintaining the corrosion protection affects the economic efficiency of steel framework structures.
  • Truss structures made of wood or glued laminated timber are used economically only for smaller spans up to about 30 m [14].
  • the knot joints in trusses made of wood or glued laminated timber are usually carried out with the aid of nail plates, pressed-in nail plates, dowel-sheet metal connections or special dowel joints [15]. Similar to steel trusses, knot joints are also made using the MERO ® knot. Pure nail connections, z. B. in Nagelfachwerkbindern, occur only in constructions with small spans. Construction site connections are to be made at timber construction or glued laminated timber at reasonable cost. This allows the truss structures to be divided into segments that are prefabricated in the factory. The elements can easily be transported to the construction site and mounted there.
  • Half-timbered constructions made of normal-strength concretes have the disadvantage that they are significantly heavier than comparable constructions made of steel or wood due to the poor density / strength ratio of the material.
  • the cross sections of formwork Reasons and for proper installation of the reinforcement, tendons and the concrete have certain minimum dimensions, which also contribute to increase the structural intrinsic load.
  • the nodal points are usually monolithic, resulting in intricate tie bars in the nodal area, which must be carefully planned and executed [16]. To reduce voltage spikes, the connections between the node and the bars usually need to be rounded. This increases the production costs and the production costs.
  • truss structures on the construction site could not be successful due to design difficulties, such as the costly formwork construction, the time-consuming rebar work and the difficult concreting conditions on the market [18].
  • the prefabrication of truss structures in the factory allows a cost-saving multiple use of the formwork and simplifies the concrete work.
  • the complex reinforcement guidance in the area of the nodal points also has a negative effect on the production costs in the case of the constructions produced in the factory.
  • half-timbered constructions can also be prefabricated for larger spans.
  • the assembly with the help of structural steel joints or by clamping together with tendons is often difficult, costly and time-consuming. Particularly problematic in this case are the clamping force losses due to friction when preloading long tendons, which require a considerable increase in the prestressing steel cross-section.
  • the tendons routed curved as planned, such. B. at [17] so the clamping force losses due to the friction forces at the deflection increase significantly.
  • the economic benefits of factory-made production are thereby largely consumed.
  • the Further development of the transport and assembly aids now also allows the transport of larger elements, so that today the majority of concrete trusses are prefabricated in one piece [19].
  • Concrete truss constructions are characterized by good fire protection and durability properties.
  • the costs of building maintenance are in most cases lower than with steel or timber trusses.
  • High-strength (HFB) or ultra-high-strength concretes (UHFB) have higher compressive strength and lower density / strength ratios compared to normal-strength concretes. Furthermore, high-strength and ultra-high-strength concretes have a very dense and homogeneous structure with outstanding durability properties, which have a positive effect on the sustainability of the construction [20].
  • the task is to invent a truss structure made of concrete which a) allows easy adaptation to any design geometry, b) can be prefabricated cost-optimized and quality assured in the factory and c) can be efficiently transported and assembled.
  • the truss structure according to the invention is modular. It consists of the truss rods, the node or coupling elements and the tension elements. Reinforcement elements also belong to the modular system.
  • upper and lower straps as well as posts and diagonals are used. They have recesses through which pulling elements can be passed. In addition, tension elements can be anchored in the upper and lower belt.
  • top and bottom chords as well as the posts and diagonals each have identical cross-sectional dimensions (same part principle). These are typed for specific span widths.
  • the straps or posts and diagonals are interconnected.
  • the side surfaces of the node elements are arbitrarily inclined in order to connect rods of different angles of inclination to the node can.
  • the node elements have recesses for the passage of clamping elements and also offer the possibility to anchor clamping elements. Because the nodes are no longer monolithically connected to the truss rods, as is usually the case with concrete trusses, the design of the junctions is significantly simplified.
  • the coupling elements are used to connect support or stiffening systems that are perpendicular to the plane of the main support structure. As a result, flat half-timbered slices can be combined to form spatial support structures with the aid of the coupling elements.
  • the coupling elements have recesses for the passage of tension elements and offer the possibility to anchor tension elements.
  • Reinforcement elements are present in the modular system in the form of purlin-type straps, which serve to stiffen pressure-stressed straps.
  • the truss rods, the node or coupling elements and the stiffening elements are made of concrete.
  • any component geometries can be produced inexpensively.
  • high-strength or ultra-high-strength concretes can be used.
  • the concretes fibers of steel, plastic or other types of materials may be added to improve the material strength and fire resistance targeted.
  • Self-compacting properties of the concrete are particularly advantageous in fiber-reinforced concretes, since the components can thereby be produced with a quality standard which can be reproduced at any time.
  • the use of lightweight concrete is also conceivable.
  • the fire resistance of the node and coupling elements can also be increased by design measures, for example by a planking with non-combustible material.
  • the planking of non-combustible material may possibly be integrated into the formwork.
  • stiffening elements and node or coupling elements a reinforcement made of reinforcing steel can be arranged to increase the load capacity.
  • tendons with immediate bond can be provided in the truss rods and stiffening elements.
  • the tension members have at their ends devices to anchor or bias the elements.
  • the tension elements can be prestressed with a precisely defined force.
  • tension elements for example, threaded rods made of steel or strands of prestressing steel can be used.
  • tension members made of carbon fibers or other suitable materials can be used.
  • the truss rods and stiffening elements are manufactured in a production plant in cost-optimized and quality-assured mass production. Easy-to-cut, straight saw cuts cut the truss rods and stiffeners to the length needed for the particular construction. Costly adaptation work on the formwork construction thereby eliminated. The potential of factory fabrication is much more efficient than traditional prefabrication of reinforced concrete structures.
  • the standardized truss rods, stiffening and tension elements are kept in stock. Only the node or coupling elements must be produced separately for each application. As a result, a short-term production of the overall construction is possible.
  • the truss structure according to the invention can be mounted in the factory or on site. With smaller construction dimensions and favorable boundary conditions for transport, the construction is advantageously completely assembled in the factory, as this reduces the assembly work on the construction site. As a result, very short construction times can be realized with low weather dependence. For larger construction dimensions or difficult transport conditions, the construction is expediently brought to the construction site in pre-assembled sub-segments. The optimal segmentation can be determined individually in consideration of the transport problem and the installation effort. In extreme cases, z. B. for transport over very long distances, the construction can also be completely disassembled into pieces transported to the site.
  • the truss structure according to the invention thus allows a high flexibility in terms of transport and the Montagation, the conventional constructions of concrete is not given.
  • the assembly of the modular truss construction takes place by simple screw mounting or by clamping the truss rods together.
  • the node or coupling elements and the tension elements are used.
  • the tension elements are passed through the diagonals and posts and attached to the straps or node and coupling elements.
  • the tension elements By biasing the tension elements, the items of truss structure are positively connected to each other.
  • the truss rods can be joined together with the node or coupling elements by suitable adhesive connections.
  • the connection can be combined with tension elements with the adhesive connection.
  • the belt impact is formed as a simple contact shock. So that tensile forces can also be transmitted in the contact joint, the joint is prestressed by the tension elements arranged in the longitudinal direction of the belts. Shear forces can be transmitted by the frictional forces activated in the joint or by thorns. Alternatively or additionally, adhesive connections are possible.
  • Factory pre-assembled segments can be joined together at the job site by a butt joint between the upper and lower chords.
  • the contact joint is biased by means of tension elements which extend in the longitudinal direction through the segments to be abutted.
  • the tension elements will be anchored at their ends in the straps.
  • tensile forces can be transmitted in the contact joint.
  • the transmission of shear forces takes place by frictional forces in the contact joint or by sleeves or mandrels made of steel, which are embedded in the straps through holes in the Gurtstirn Jerusalem. Alternatively or additionally, adhesive connections are possible.
  • a secondary support system or a stiffening system is to be connected to the truss structure, the installation is in principle carried out as in the regular truss construction.
  • the coupling element is switched on, which is arranged below or above the node element.
  • the secondary support system or the stiffening system is connected by means of a contact shock.
  • the contact joint can be prestressed for the transmission of tensile and shear forces. Alternatively or additionally, adhesive connections are possible.
  • connection of a stiffening system is also possible with the aid of a simple steel hanger, which connects the stiffening element to the main support system.
  • the colliding at the intersection point straps of the individual truss discs are connected by coupling elements.
  • the connection is made with a butt joint via contact.
  • the contact joint is prestressed by tension elements.
  • the tension elements extend in the longitudinal direction of the straps, are passed through the coupling element and anchored at their ends in the straps. A penetration of the tension elements at the crossing point is avoided by an offset in the vertical and horizontal directions arrangement of the tension elements.
  • the diagonals and the posts meeting at the point of intersection are identified by means of the node element and the Tension elements connected to each other. Diagonals that only receive compressive forces can initiate them directly via contact in the node element. To secure the position of the printed diagonals are fixed with a thorn on the node element.
  • the straps, posts, diagonals, node elements and / or coupling elements are made of high strength or ultra-high strength concrete.
  • the components of the framework are thus particularly stable to produce, without the need for special reinforcements.
  • the contact impacts are produced by tailor-made formwork and / or by grinding the contact surfaces, the forces occurring are optimally transmitted. Gaps between the individual components can thus be substantially avoided.
  • the contact surfaces in the contact joints are made to fit. Deviations from right angles are created by appropriate processing of the contact surfaces on the various components.
  • the proof of the stability of the construction is advantageously carried out in the form of a type statics.
  • Fig. 1 shows a perspective view of the elements of the modular framework. Shown in detail are the straps 1, the diagonal or post 2, the stiffening element 3, the node elements 4, the coupling elements 5, the tension elements 6, the suspension structure 7 and various Small parts made of steel 8, z. As screws, nuts, washers, spikes and sleeves that are needed to assemble the truss.
  • the straps 1 can be formed as a rectangular cross section 1.1 or to increase the buckling safety, as a T-shaped cross section 1.2.
  • the straps have in the longitudinal direction at least one cladding tube through which one or more tension elements 6 can be passed. If there are several cladding tubes, these are arranged offset in cross section in the vertical and horizontal directions. In the transverse direction recesses are also present in the straps, can be passed through the tension elements 6. These are advantageously realized by drilling, but it can also be used cladding tubes.
  • tendons can be arranged with immediate composite.
  • the straps have at their top and bottom grooves, which are used as a recess for anchoring the tension elements 6 and for guiding the node elements 3. Since straps 1 are not interrupted by the node elements 4, the number of individual construction elements is reduced. Furthermore, the straps 1 can be produced efficiently in longer lengths. The assembly of the truss structure is less error-prone and faster to perform.
  • the diagonal 2 or post 2 have a rectangular cross-section.
  • the cross section of the diagonal 2 and 2 posts is advantageously carried out identically, since this can reduce the manufacturing cost.
  • In the longitudinal direction can be provided in the diagonal 2 and post 2 at least one cladding tube for performing one or more tension elements 6.
  • the stiffening elements 3 have a rectangular cross-section.
  • the belt 1.1 can be used as a stiffening element.
  • recesses in the form of holes or sheaths are present in the stiffening elements.
  • the node elements 4 can be formed so that all rods to be connected lie in one plane. Examples of this are the node elements 4.1 and 4.2. With the help of another node element 4.3 also generally oriented in space rods can be connected to the node. The side surfaces of the node elements 4 can be inclined as desired. As a result, the straps 1 and diagonals 2 can be connected to the node elements 4 with freely selectable rod inclination angles. With the help of the node elements 4 compressive forces, tensile forces and shear forces between the connected truss elements can be transmitted. The transmission of compressive forces takes place directly via contact in the butt joint. Tensile forces are mainly transmitted via the reduction of surface pressures in the contact joint, which is biased by means of the tension elements 6.
  • Shearing forces are transmitted by means of the frictional forces activated by the prestressed tension elements 6 in the contact joint.
  • the load capacity of the contact joint can be with profiling or mechanical processing, for. B. by shot peening. Alternatively, or in addition to the bias of the contact joint with the tension elements 6 adhesive bonds can be used.
  • the node elements 4 have at least one recess for the passage of one or more tension elements 6, or at least one anchoring possibility for one or more tension elements 6.
  • the recesses can be realized by cladding tubes or holes.
  • the anchoring of tension elements 6 can directly on a side surface of the node element 4 via contact or with the node element 4 concreted anchor bodies, for. B. of threaded sleeves.
  • the coupling elements 5 are used for connection of support or stiffening systems. With the coupling element 5.1 secondary support systems can be connected. The coupling element 5.2 allows the connection of stiffening systems. The coupling element 5.3 allows the production of carrier grid systems. With the coupling elements 5 can pressure, tensile and shear forces between the connected elements be transmitted. The transmission of compressive forces takes place directly via contact in the butt joint. Tensile forces are mainly transmitted via the reduction of surface pressures in the contact joint, which is biased by means of the tension elements 6. Shearing forces are transmitted by means of the frictional forces activated by the prestressed tension elements 6 in the contact joint. The load capacity of the contact joint can be with profiling or mechanical processing, for. B. by shot peening.
  • the coupling elements 5 have at least one recess for the passage of one or more tension elements 6 or at least one anchoring possibility for one or more tension elements 6.
  • the recesses can be realized by cladding tubes or holes.
  • the anchoring of tension elements 6 can directly on a side surface of the coupling element 5 via contact or with cast in the coupling element 5 anchor bodies, z. B. threaded sleeves done.
  • recesses can be produced by holes or ducts, z. B. thorns can be anchored in the coupling elements 5.
  • the tension elements 6.1 are used to bias the straps 1 in the longitudinal direction.
  • tension elements 6.1 strands of prestressing steel are used.
  • the strands can be pre-stressed with the help of presses with a certain force.
  • the anchoring of the strands in the straps 1 can be realized for example by wedges.
  • the tension element 6.2 is used.
  • threaded rods are used.
  • the threaded rods can be achieved by special methods, eg. B. the angular momentum method, bias with a definable force.
  • the threaded rods can be anchored by means of washers and nuts via contact on the side surfaces of the straps 1 and the node elements 4 or coupling elements 5.
  • the threaded rods can also be used in anchor bodies, z. B. threaded sleeves, are attached, the are embedded in the node elements 4 and coupling elements 5. Since the tension elements 6 are guided in a straight line as planned, no or very little frictional forces occur. As a result, the tension elements can be dimensioned very economically.
  • threaded rods as tension element 6.2 short components, here the diagonal 2 and 2 posts, can be very effectively biased because the biasing force is not affected by losses in the anchoring of the tendons, z. B. by wedge slip is reduced.
  • tension elements 6 other suitable design, for.
  • clamping elements made of carbon fibers or prestressing steels with rolled thread used.
  • the suspension construction 7 consists of the partial element 7.1, which is fastened on the belt 1.1 and the partial element 7.2, which is connected to the stiffening element 3.
  • the suspension construction 7 is made of steel.
  • Fig. 2 Possible embodiments of the infill of the truss structure are shown. Shown are a stand truss, a strut truss and a strut truss with posts.
  • the trusses used, ie the straps 1.1, diagonal 2 and post 2 are identical in all Ausfachungsart.
  • the change in the geometry of the truss binder is realized solely by the node element 4.1.
  • the height of the truss, the inclination of the diagonal 2 and the distance of the posts 2 can also be easily varied. For this purpose, only the side surfaces of the node element 4.1 to tilt at a different angle and adjust the lengths of the diagonal 2 and 2 posts.
  • the Fig. 3 shows that the application of the modular truss structure according to the invention is not limited to parallel Gurtige trusses. It can, for example, trusses with inclined belt, z. As Pultdachbinder be prepared.
  • the straps 1.1, diagonal 2 and post 2 are identical to the version with parallel belt trusses.
  • the inclination of the upper flange 1.1 is achieved by the inclination of the side surface of the node element 4.1, which adjoins the upper flange 1.1. Again, the adaptation of the geometry of the framework is carried out only by the node element 4.1.
  • Fig. 4 the assembly of a flat truss plate is exemplified.
  • the node elements 4.1 are connected to diagonal 2.
  • the tension element 6.1 is passed through the recess in the diagonal 2 and fixed in the upper and lower node element 4.1.
  • the tension element 6.1 is preloaded with the force determined in the static calculation.
  • the application of the bias voltage can be done at the top or bottom node element 4.1.
  • the node elements 4.1 and the diagonal 2 are now positively connected to each other.
  • the post 2 is arranged between the node elements 4.1 and the straps 1.1 placed on the node elements 4.1.
  • another tension element 6.1 is passed through the post 2 and the node elements 4.1 and fastened on the straps 1.1.
  • the tension member 6.1 is biased with the required force and thereby the straps 1.1 connected to the node elements 4.1 and the post 2.
  • adhesive connections between the node element 4.1 and the adjacent truss rods are possible.
  • Fig. 5 The execution of a belt impact is in Fig. 5 shown by the example of the belt 1.2.
  • the shock is conveniently placed in the middle between two truss nodes. Upper and lower belt should be pushed by a field length offset.
  • the shock is formed as a butt joint. So that tensile forces can be transmitted in the contact joint between the straps 1.2, the joint is biased by the running in the longitudinal direction of the straps 1.2 tension elements 6.2.
  • the tension elements 6.2 run over the butt joint without impact.
  • thrust forces may be transmitted through the friction forces activated in the contact joint.
  • thorns 8 or sleeves 8 made of steel can be used, which are embedded in the straps through holes in the Gurtstirn vom.
  • To increase the load capacity of the contact joint it can be profiled, machined and / or glued with suitable adhesives.
  • Fig. 6 One possibility for coupling completely pre-assembled truss segments is in Fig. 6 displayed.
  • the node element 4.1 is replaced by the node element 4.2 in the edge region.
  • the straps 1.1 and 1.2 project something over the node element 4.2.
  • the pre-assembled segments are connected to each other only by contact between the belts 1.1 and 1.2.
  • the pre-assembled segments are clamped together.
  • thorns 8 are used, which are embedded in the end faces of the straps 1.1 and 1.2 through holes.
  • it can be profiled, machined and / or glued with suitable adhesives.
  • the Fig. 7 shows a possible embodiment of the connection of a secondary support system to the main support system.
  • the secondary support system also consists of a modular framework.
  • the framework of the secondary support system has a slightly overhanging upper flange in the end field, with which the secondary support system is supported on the main support system.
  • the coupling element 5.1 is integrated as an additional element in the main support system at the nodes to which the secondary support system is to be connected.
  • the coupling element 5.1 is connected to the post 2, the node elements 4.1 and the straps 1.1 by means of the tension element 6.1.
  • On the coupling element 5.1 is the secondary support system superimposed.
  • B a screw or a bolt passed through the upper flange of the secondary support system and anchored in the coupling element 5.1.
  • Fig. 8 shows a way to connect a stiffening system by means of the coupling element 5.2 to the main support system.
  • the coupling element 5.2 is arranged at the nodes at which the stiffening system is to be connected to the main support system.
  • the upper flange 1.1 is interrupted above the node element 4.1 in order to be able to use the coupling element 5.2.
  • the coupling element 5.2 is connected to the node elements 4.1, the post 2 and the lower flange 1.1 by means of the tension element 6.1. Thereafter, the upper flange 1.1 is clamped by means of the tension elements 6.2 with the coupling element 5.2.
  • the stiffening element 3 is connected to the coupling element 5.2 by means of a contact shock.
  • the contact joint is biased by means of screws 8 and thorns 8, which are anchored in the coupling element 5.2 and stiffening element 3. As a result, tensile and shear forces are transferable in the contact joint.
  • a stiffening system can also, as in Fig. 9 shown to be connected to the main support system by means of a steel hanger structure 7.
  • the suspension element 7.1 is attached to the main support system on the belt 1.1 by means of the tension element 6.1.
  • the element 7.1 has on one or two sides a Konsolartigen support point.
  • the suspension element 7.2 is, for. B. with screws 8 and expansion dowels 8, connected to the stiffening element 3.
  • the counterpart to Konsolartigen support point of the element 7.1 is present.
  • a support grid system can be made of flat trussed slices.
  • the node element 4.3 and the coupling element 5.3 are integrated into the truss structure at the intersection.
  • the node element 4.3 and the coupling element 5.3 are installed in the assembly of oriented in the direction of 1 truss pulley in the system.
  • the diagonals 2 of oriented in the direction of 1 truss pulley by means of the tension element 6.1 with the node element 4.1 and 4.3 are connected.
  • connection of the node element 4.3 and the coupling element 5.3 with the post 2 or the node element 4.1 is carried out with a further tension element 6.1.
  • the straps 1.1 are connected to each other by the coupling elements 5.3 and extending in the longitudinal direction of the straps tension elements 6.2.
  • the oriented in the direction of 2 trusses are mounted in the system pre-assembled. Therefore, no posts 2 and no node elements 4.1 are present in these truss discs in the edge region.
  • the diagonals 2 of oriented in the direction 2 truss wheels are connected with thorns 8 with the node element 4.3.
  • the connection of the straps 1.1 oriented in the direction of 2 trusses takes place with the coupling element 5.3 and the tension elements 6.2.
  • FIG. 11 shows a cross section through a node element 4.1 made of concrete.
  • the node element two reinforcing bars 10.1 and 10.2 are embedded in concrete.
  • Reinforcing bar 10.1 extends in the plane of the drawing U-shaped. It may additionally be bent in a U-shape in plan view.
  • the additional reinforcement iron 10.2 is arranged in the node element 4.1. It may also be U-shaped in plan view.
  • recesses in the form of two holes and a cavity are arranged. In the cavity, the tension elements 6 protrude through the holes in the cavity. In the cavity is enough space to accommodate nuts for tensioning the tension elements and continuous tension elements.
  • FIG. 12 a detail of a node is shown.
  • tension elements 6.1 Through recesses in the post 2 and the diagonal 2 run tension elements 6.1.
  • the arranged in the diagonal 2 tension element 6.1 is mounted in the cavity of the node element 4.1 with a nut 11 and stretched.
  • the tension element 6.1 running through the post 2 projects through the cavity of the node element 4.1 as well as a recess in the belt 1.1. It is also tense with a nut 11.
  • Belt 1.1 and post 2 are not perpendicular to each other here. It is hereby represented an elevation of the truss bearer.
  • the posts 2 and 2 diagonals are each tailored at right angles to their faces.
  • the angle compensation takes place in this embodiment by means of the node element 4.1.
  • a standardized node element 4.1 could be used.
  • the angle compensation then takes place by means of a non-rectangular section of the post 2 and / or diagonal 2.
  • both elements can be adapted to each other.
  • the contact surfaces between post 2 and diagonal 2 and the belt 1.1 with the node element 4.1 can be done by means of a dimensionally accurate casting of the node element 4.1. Alternatively or additionally, it is possible to grind the contact surface. As a result, a very accurately finished contact surface is obtained, which achieves very good connection properties and thus strength of the framework.
  • FIG. 2 to FIG. 12 illustrated embodiments are combined with each other.
  • the in Fig. 1 shown elements are complemented or replaced by functionally equivalent, but modified in geometry elements.

Abstract

Eine modulare Fachwerkkonstruktion aus Beton besteht aus Gurten (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) sowie Knotenelementen (4) und Zugelementen (6). In den Gurten (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) sowie Knotenelementen (4) sind Aussparungen vorhanden. Zugelemente (6) sind durch die Aussparungen hindurch geführt. Die Knotenelemente (4) sind zwischen den Gurten (1) und den Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) angeordnet und die Gurte (1) sind mit den Zugelementen (6) unter Zwischenschaltung der Knotenelemente (4) und der Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) miteinander verspannt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare Fachwerkkonstruktion aus Beton, bestehend aus Gurten, Pfosten und/oder Diagonalen sowie Knotenelementen und Zugelementen, insbesondere für ebene und räumliche Tragwerke im Hoch-, Industrie- und Brückenbau.
  • Fachwerkkonstruktionen bestehen im Allgemeinen aus stabförmigen Tragelementen, den Gurten und Füllstäben, die an den Fachwerkknoten miteinander verbunden werden. Dadurch wird ein Tragwerk gebildet, das die auftretenden Einwirkungen hauptsächlich durch Zug- und Druckkräfte überträgt und eine effiziente Ausnutzung des Materials ermöglicht. Deshalb eignen sich Fachwerke besonders gut, um große Spannweiten mit einem vergleichsweise geringen Konstruktionseigengewicht zu überbrücken.
  • Fachwerkkonstruktionen werden auf dem Gebiet des Bauwesens im Hoch-, Industrie- und Brückenbau eingesetzt. Typische Anwendungen im Hochbau sind ebene und räumliche Fachwerkbinder als Dachtragwerke für Mehrzweckhallen wie z. B. Sport- und Freizeitbauten, Ausstellungshallen oder Versammlungsräume [1], [2]. Im Industriebau werden Fachwerke als Dachbinder oder Rahmentragwerke im Hallenbau [2], [3] sowie als Kranbahnträger oder für Förderband- bzw. Rohrleitungsbrücken verwendet. Auch finden Fachwerke für weitgespannte Unterzüge in Geschossbauten und für Aussteifungsverbände Anwendung. Des Weiteren kommen Fachwerkkonstruktionen auch für hochbelastete Stützen, für Verkehrszeichenbrücken sowie für Freileitungs- und Antennenmasten zum Einsatz. Im Brückenbau werden Fachwerke als räumliche und ebene Fachwerkbinder im Großbrückenbau [4], [5], als auch für Geh- und Radwegbrücken [6], [7] eingesetzt.
  • Auf dem Gebiet des Bauwesens werden Fachwerkkonstruktionen hauptsächlich aus Stahl und Holz, selten aus Beton hergestellt.
  • Mit Fachwerkkonstruktionen aus Baustahl, lassen sich auf Grund der hohen Materialfestigkeit, des günstigen Rohdichte-Festigkeits-Verhältnisses und der Möglichkeit, relativ dünnwandige Querschnitte herstellen zu können, die statisch-konstruktiven Vorteile von Fachwerkkonstruktionen effektiv umsetzen. Dabei sind Stützweiten von mehr als 100 m realisierbar [8].
  • Die Ausbildung der Knotenpunkte erfolgt in der Regel durch Schraub- oder Schweißverbindungen [9], teilweise auch mit Hilfe vorgefertigter Gussknoten aus Stahl [5], [10]. Infolge von Massungenauigkeiten können bei der Verwendung von Gussknoten Probleme bei der Montage auftreten, die zu zeit- und kostenaufwendigen Nacharbeiten führen [11].
  • Ein System, das speziell bei räumlichen Fachwerken eine unkomplizierte Verbindung der Stäbe gestattet, ist das MERO®-Raumfachwerksystem [12]. Bei diesem System werden die Fachwerkstäbe mit Hilfe eines Knotenelements [13], das unterschiedliche Richtungen und Neigungen der Stäbe ermöglicht, durch einfache Schraubmontage miteinander verbunden.
  • Fachwerkkonstruktionen aus Stahl eignen sich zur Vorfertigung im Werk, da sie sich leicht in Segmente zerlegen lassen, die gut transportiert und auf der Baustelle montiert werden können. Allerdings sind bei Baustellenstößen oft Nacharbeiten am Korrosionsschutz der Konstruktion notwendig, die kostenintensiv sind und teilweise nicht die Qualität der werkseitig aufgebrachten Beschichtung erreichen.
  • Nachteilig bei Stahlfachwerken sind die im Vergleich zu Fachwerken aus Beton oder Holz höheren Materialkosten und der hohe Fertigungsaufwand für die zum Teil komplexen Knotenverbindungen.
  • Daneben sind bei Fachwerken aus Stahl oft zusätzliche Maßnahmen zur Gewährleistung des Brandschutzes, z. B. die Ummantelung der Konstruktion mit Spritzbeton bzw. kostenintensiven Schutzanstrichen erforderlich. Weiterhin beeinträchtigen die Aufwendungen zur Erhaltung des Korrosionsschutzes die wirtschaftliche Effizienz von Fachwerkkonstruktionen aus Stahl.
  • Fachwerkkonstruktionen aus Holz bzw. Brettschichtholz werden wirtschaftlich nur für kleinere Spannweiten bis etwa 30 m eingesetzt [14]. Die Knotenverbindungen bei Fachwerken aus Holz bzw. Brettschichtholz werden meistens mit Hilfe von Nagelblechen, eingepressten Nagelplatten, Stabdübel-Blechverbindungen oder spezieller Dübelverbindungen ausgeführt [15]. Analog zu Fachwerken aus Stahl werden Knotenverbindungen auch mit Hilfe des MERO®-Knotens hergestellt. Reine Nagelverbindungen, z. B. bei Nagelfachwerkbindern, kommen nur bei Konstruktionen mit geringen Stützweiten vor. Baustellenverbindungen sind bei Fachwerkkonstruktionen aus Holz- bzw. Brettschichtholz mit vertretbarem Aufwand herzustellen. So lassen sich die Fachwerkkonstruktionen in Segmente zerlegen, die im Werk vorgefertigt werden. Die Elemente können einfach zur Baustelle transportiert und dort montiert werden. Ähnlich wie bei Stahlfachwerken sind bei den Holz- und Brettschichtholzfachwerken des Ingenieurholzbaus die Herstellungskosten für die Knotenverbindungen hoch. Nachteilig bei Holz- bzw. Brettschichtholzfachwerken sind die, z. B. infolge des Feuchtigkeitsgehalts, stark schwankenden Materialkennwerte, die eine optimale Ausnutzung des Materials erschweren. Um den Brandschutz zu realisieren, müssen die Stahleinbauteile der Knotenverbindung vor Flammen geschützt werden und die Stabquerschnitte müssen ausreichende Abmessungen besitzen. Anderenfalls sind Brandschutzanstriche oder schützende Ummantelungen erforderlich. Während der Widerstand von Holz gegenüber chemischen Angriffen hoch ist, sind zum Schutz gegen Feuchte meistens zusätzliche Schutzanstriche bzw. konstruktive Maßnahmen notwendig.
  • Fachwerkkonstruktionen aus normalfesten Betonen haben den Nachteil, dass sie auf Grund des schlechten Rohdichte-Festigkeits-Verhältnisses des Materials deutlich schwerer als vergleichbare Konstruktionen aus Stahl oder Holz sind. Darüber hinaus müssen die Querschnitte aus schalungstechnischen Gründen und zum sachgemäßen Einbau der Bewehrung, Spannglieder und des Betons bestimmte Mindestabmessungen besitzen, die ebenfalls zur Erhöhung der Konstruktionseigenlast beitragen.
  • Die Knotenpunkte werden in der Regel monolithisch ausgebildet, wodurch sich im Knotenbereich komplizierte Bewehrungs- bzw. Spanngliedführungen ergeben, die sorgfältig geplant und ausgeführt werden müssen [16]. Zur Reduzierung von Spannungsspitzen müssen die Anschlüsse zwischen dem Knoten und den Stäben in der Regel ausgerundet werden. Dadurch erhöhen sich der Fertigungsaufwand und die Herstellungskosten.
  • Die Herstellung von Fachwerkkonstruktionen auf der Baustelle konnte sich auf Grund ausführungstechnischer Schwierigkeiten, wie der kostenintensiven Schalungskonstruktion, den zeitaufwendigen Bewehrungsarbeiten und den schwierigen Verhältnissen bei der Betonage auf dem Markt nicht durchsetzen [18]. Die Vorfertigung von Fachwerkkonstruktionen im Werk erlaubt eine kostensenkende Mehrfachverwendung der Schalung und vereinfacht die Betonagearbeiten. Die komplexe Bewehrungsführung im Bereich der Knotenpunkte wirkt sich jedoch auch bei den im Werk hergestellten Konstruktionen negativ auf die Herstellungskosten aus.
  • Durch die Zerlegung von Fachwerkkonstruktionen in einzelne Elemente [17] oder Fachwerkscheiben [18], können auch Fachwerkkonstruktionen für größere Spannweiten vorgefertigt werden. Der Zusammenbau mit Hilfe von Stahlbauverbindungen oder durch das Zusammenspannen mit Spanngliedern ist aber oft schwierig, kosten- und zeitintensiv. Besonders problematisch dabei sind die Spannkraftverluste infolge Reibung beim Vorspannen langer Spannglieder, die eine beträchtliche Vergrößerung des Spannstahlquerschnitts erfordern. Werden die Spannglieder planmäßig gekrümmt geführt, wie z. B. bei [17], so steigen die Spannkraftverluste infolge der Reibungskräfte an den Umlenkstellen erheblich an. Die wirtschaftlichen Vorteile der fabrikmäßigen Fertigung werden dadurch zu einem großen Teil aufgezehrt. Die Weiterentwicklung der Transport- und Montagehilfen ermöglicht heute auch den Transport größerer Elemente, so dass heute die Mehrzahl der Fachwerke aus Beton in einem Stück vorgefertigt werden [19].
  • Fachwerkkonstruktionen aus Beton zeichnen sich durch gute Brandschutz- und Dauerhaftigkeitseigenschaften aus. Die Kosten für die Bauwerksunterhaltung sind in den meisten Fällen geringer als bei Stahl- oder Holzfachwerken.
  • Hochfeste (HFB) bzw. ultrahochfeste Betone (UHFB) weisen im Vergleich zu normalfesten Betonen höhere Druckfestigkeiten und günstigere Rohdichte-Festigkeits-Verhältnisse auf. Weiterhin besitzen hochfeste und ultrahochfeste Betone ein sehr dichtes und homogenes Gefüge mit hervorragenden Dauerhaftigkeitseigenschaften, die sich positiv auf die Nachhaltigkeit der Konstruktion auswirken [20].
  • Die genannten Eigenschaften von hochfesten und ultrahochfesten Betonen lassen sich mit Fachwerkkonstruktionen am besten ausnutzen. Die zuvor genannten Nachteile von Fachwerkkonstruktionen aus Beton lassen sich durch die Ansprüche dieser Patentschrift vermeiden.
  • Aufgabe ist es, eine Fachwerkkonstruktion aus Beton zu erfinden die a) eine einfach Anpassung an beliebige Konstruktionsgeometrien erlaubt, b) kostenoptimiert und qualitätsgesichert im Werk vorgefertigt werden kann und c) rationell zu transportieren und zu montieren ist.
  • Die Aufgabe wird durch eine modulare Fachwerkkonstruktion mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Fachwerkkonstruktion ist modular aufgebaut. Sie besteht aus den Fachwerkstäben, den Knoten- bzw. Koppelungselementen und den Zugelementen. Aussteifungselemente gehören ebenfalls zum modularen System.
  • Als Fachwerkstäbe kommen Ober- und Untergurte sowie Pfosten und Diagonalen zur Anwendung. Sie besitzen Aussparungen, durch die Zugelemente hindurchgeführt werden können. Darüber hinaus können im Ober- und Untergurt Zugelemente verankert werden. Innerhalb der gesamten Konstruktion oder größerer Konstruktionsabschnitte haben der Ober- und Untergurt sowie die Pfosten und Diagonalen jeweils identische Querschnittsabmessungen (Gleichteilprinzip). Diese sind für bestimmte Spannweitenbandbreiten typisiert.
  • Mit den Knotenelementen werden die Gurte bzw. Pfosten und Diagonalen untereinander verbunden. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Knotenelemente eine einfache Anpassung der Konstruktion an beliebige geometrische Randbedingungen erreicht. Hierzu sind die Seitenflächen der Knotenelemente beliebig zu neigen, um Stäbe unterschiedlicher Neigungswinkel an den Knoten anschließen zu können. Die Knotenelemente besitzen Aussparungen zur Durchführung von Spannelementen und bieten weiterhin die Möglichkeit, Spannelemente zu verankern. Weil die Knoten nicht mehr, wie sonst bei Betonfachwerken üblich, monolithisch mit den Fachwerkstäben verbunden sind, vereinfacht sich die konstruktive Ausbildung der Knotenpunkte maßgeblich.
  • Die Kopplungselemente dienen zum Anschluss von Trag- oder Aussteifungssystemen, die senkrecht zur Ebene der Haupttragkonstruktion verlaufen. Dadurch können mit Hilfe der Kopplungselemente ebene Fachwerkscheiben zu räumlichen Tragstrukturen zusammengesetzt werden. Die Kopplungselemente haben Aussparungen zur Durchführung von Zugelementen und bieten die Möglichkeit, Zugelemente zu verankern.
  • Aussteifungselemente sind im modularen System in Form von pfettenartigen Trägern vorhanden, die zur Aussteifung druckbeanspruchter Gurte dienen.
  • Die Fachwerkstäbe, die Knoten- bzw. Kopplungselemente sowie die Aussteifungselemente bestehen aus Beton. Dadurch können beliebige Bauteilgeometrien kostengünstig hergestellt werden. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit und Reduzierung der Konstruktionseigenlast können hochfeste bzw. ultrahochfeste Betone eingesetzt werden. Den Betonen können Fasern aus Stahl, Kunststoff oder andersartigen Materialien zugegeben werden, um die Materialfestigkeit bzw. den Brandwiderstand gezielt zu verbessern. Insbesondere bei faserverstärkten Betonen sind selbstverdichtende Eigenschaften des Betons vorteilhaft, da die Bauteile dadurch mit einem jederzeit reproduzierbaren Qualitätsstandard hergestellt werden können. Zur Verringerung des Konstruktionseigengewichtes ist ebenfalls die Verwendung von Leichtbetonen denkbar.
  • Der Brandwiderstand der Knoten- und Kopplungselemente kann auch durch konstruktive Maßnahmen, z B. durch eine Beplankung mit nichtbrennbarem Material, erhöht werden. Die Beplankung aus nichtbrennbarem Material kann ggf. in die Schalung integriert werden.
  • In den Fachwerkstäben, Aussteifungselementen sowie Knoten- bzw. Kopplungselementen kann eine Bewehrung aus Betonstahl zur Tragfähigkeitssteigerung angeordnet werden. Darüber hinaus können in den Fachwerkstäben und Aussteifungselementen Spannglieder mit sofortigem Verbund vorgesehen werden.
  • Mit Hilfe von stab- bzw. seilartigen Zugelementen werden die Fachwerkstäbe mit den Knoten- bzw. Kopplungselementen verbunden. Die Zugelemente besitzen an ihren Enden Vorrichtungen, um die Elemente zu verankern bzw. vorzuspannen. Die Zugelemente können mit einer exakt definierten Kraft vorgespannt werden.
  • Als Zugelemente können beispielsweise Gewindestangen aus Stahl oder Litzen aus Spannstahl verwendet werden. Alternativ können auch Zugelemente aus Kohlefasern oder anderen geeigneten Materialien eingesetzt werden.
  • Die Fachwerkstäbe und Aussteifungselemente werden in einer Produktionsanlage in kostenoptimierter sowie qualitätsgesicherter Massenfertigung hergestellt. Durch einfach auszuführende, gerade Sägeschnitte werden die Fachwerkstäbe und Aussteifungselemente auf die für die jeweilige Konstruktion erforderliche Länge gebracht. Kostenintensive Anpassungsarbeiten an der Schalungskonstruktion entfallen dadurch. Das Potenzial der werksmäßigen Fertigung wird weit effizienter als bei der herkömmlichen Vorfertigung von Stahlbetonkonstruktionen genutzt.
  • Die typisierten Fachwerkstäbe, Aussteifungs- und Zugelemente werden als Lagerware vorgehalten. Nur die Knoten- bzw. Kopplungselemente müssen gesondert für den jeweiligen Anwendungsfall produziert werden. Dadurch ist eine kurzfristige Herstellung der Gesamtkonstruktion möglich.
  • Die erfindungsgemäße Fachwerkkonstruktion kann im Werk oder am Einsatzort montiert werden. Bei kleineren Konstruktionsabmessungen und günstigen Randbedingungen für den Transport wird die Konstruktion vorteilhaft komplett im Werk zusammengebaut, da sich so der Montageaufwand auf der Baustelle reduziert. Dadurch sind sehr kurze Bauzeiten bei geringer Witterungsabhängigkeit realisierbar. Bei größeren Konstruktionsabmessungen oder schwierigen Transportbedingungen wird die Konstruktion zweckmäßig in vormontierten Teilsegmenten zur Baustelle gebracht. Die optimale Segmentierung kann in Abwägung der Transportproblematik und des Montageaufwands individuell festgelegt werden. Im Extremfall, z. B. für den Transport über sehr weite Entfernungen, kann die Konstruktion auch komplett in Einzelteile zerlegt zur Baustelle transportiert werden. Da sich die einzelnen Bauteile des Fachwerks auf Grund ihrer einfachen Geometrie und hohen Robustheit gut verladen lassen, sind hierfür vorteilhaft spezielle Stapelboxen oder Container zu verwenden, die per LKW, Bahn oder Schiff transportiert werden können. Die erfindungsgemäße Fachwerkkonstruktion ermöglicht somit eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Transports und der Monatage, die herkömmlichen Konstruktionen aus Beton so nicht gegeben ist.
  • Die Montage der modularen Fachwerkkonstruktion erfolgt durch einfache Schraubmontage bzw. durch Zusammenspannen der Fachwerkstäbe. Hierfür werden die Knoten- bzw. Kopplungselemente und die Zugelemente verwendet. Die Zugelemente werden durch die Diagonalen und Pfosten hindurchgeführt und an den Gurten bzw. Knoten- und Kopplungselementen befestigt. Durch das Vorspannen der Zugelemente werden die Einzelteile der Fachwerkkonstruktion kraftschlüssig miteinander verbunden. Alternativ können die Fachwerkstäbe mit den Knoten- bzw. Kopplungselementen auch durch geeignete Klebeverbindungen zusammengefügt werden. Ebenso kann die Verbindung mit Zugelementen mit der Klebeverbindung kombiniert werden. Durch diese Montagemethoden sind eine geringe Witterungsabhängigkeit und Fehleranfälligkeit gegeben.
  • Zur Herstellung von Fachwerkkonstruktionen größerer Spannweite ist es erforderlich, die Gurte zu stoßen, da diese nur in einer begrenzten Länge gefertigt werden können. Der Gurtstoß wird als einfacher Kontaktstoß ausgebildet. Damit in der Kontaktfuge auch Zugkräfte übertragen werden können, wird die Fuge durch die in Längsrichtung der Gurte angeordneten Zugelemente vorgespannt. Schubkräfte können durch die in der Fuge aktivierten Reibungskräfte bzw. durch Dornen übertragen werden. Alternativ bzw. ergänzend sind Klebeverbindungen möglich.
  • Im Werk vormontierte Segmente können am Einsatzort durch einen Stumpfstoß zwischen den Ober- und Untergurten miteinander verbunden werden. Die Kontaktfuge wird mit Hilfe von Zugelementen vorgespannt, die in Längsrichtung durch die zu stoßenden Segmente verlaufen. Die Zugelemente werden an ihren Enden in den Gurten verankert. Dadurch können auch Zugkräfte in der Kontaktfuge übertragen werden. Die Übertragung von Schubkräften erfolgt durch Reibungskräfte in der Kontaktfuge bzw. durch Hülsen oder Dornen aus Stahl, die in die Gurte durch Bohrungen in den Gurtstirnflächen eingelassen werden. Alternativ bzw. ergänzend sind Klebeverbindungen möglich.
  • Soll an der Fachwerkkonstruktion ein Nebentragsystem oder ein Aussteifungssystem angeschlossen werden, so erfolgt die Montage prinzipiell wie bei der regulären Fachwerkkonstruktion. Zusätzlich wird das Kopplungselement eingeschaltet, das unterhalb oder oberhalb des Knotenelements angeordnet wird. An das Koppelungselement wird dann das sekundäre Tragsystem oder das Aussteifungssystem mit Hilfe eines Kontaktstoßes angeschlossen. Die Kontaktfuge kann zur Übertragung von Zug- und Schubkräften vorgespannt werden. Alternativ bzw. ergänzend sind Klebeverbindungen möglich.
  • Der Anschluss eines Aussteifungssystems ist auch mit Hilfe einer einfachen Einhängekonstruktion aus Stahl möglich, mit der das Aussteifungselement am Haupttragsystem angeschlossen wird.
  • Mit der modularen Fachwerkkonstruktion können auch Trägerrostsysteme realisiert werden. Hierzu werden die am Kreuzungspunkt zusammenstoßenden Gurte der einzelnen Fachwerkscheiben durch Kopplungselemente miteinander verbunden. Die Verbindung erfolgt mit einem Stumpfstoß über Kontakt. Die Kontaktfuge wird durch Zugelemente vorgespannt. Die Zugelemente verlaufen in Längsrichtung der Gurte, werden durch das Kopplungselement hindurchgeführt und an ihren Enden in den Gurten verankert. Eine Durchdringung der Zugelemente am Kreuzungspunkt wird durch eine in vertikaler und horizontaler Richtung versetzte Anordnung der Zugelemente vermieden. Die im Kreuzungspunkt zusammentreffenden Diagonalen und der Pfosten werden mit Hilfe des Knotenelements und der Zugelemente miteinander verbunden. Diagonalen, die ausschließlich Druckkräfte erhalten, können diese direkt über Kontakt in das Knotenelement einleiten. Zur Lagesicherung werden die Druckdiagonalen mit einem Dorn am Knotenelement fixiert.
  • Vorteilhafterweise sind die Gurte, Pfosten, Diagonalen, Knotenelemente und/oder Kopplungselemente aus hochfestem oder ultrahochfestem Beton hergestellt. Die Bauteile des Fachwerkes sind damit besonders stabil herstellbar, ohne dass es besonderer Verstärkungen bedarf.
  • Sind die Kontaktstöße durch passgenaue Schalung und/oder durch Schleifen der Kontaktflächen hergestellt, so werden die auftretenden Kräfte optimal übertragen. Spalte zwischen den einzelnen Bauteilen lassen sich damit im Wesentlichen vermeiden..
  • Für eine Überhöhung der Fachwerkkonstruktion sind die Kontaktflächen in den Kontaktstößen passgenau hergestellt. Abweichungen von rechten Winkeln werden durch entsprechende Bearbeitungen der Kontaktflächen an den verschiedenen Bauteilen geschaffen.
  • Der Nachweis der Standsicherheit der Konstruktion erfolgt vorteilhaft in Form einer Typenstatik.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Ausführungsvarianten beispielhaft erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Übersicht der Einzelteile des modularen Fachwerks in perspektivischer Darstellung,
    Fig. 2
    mögliche Varianten der Ausbildung der Ausfachung in perspektivischer Darstellung,
    Fig. 3
    eine Fachwerkkonstruktion mit geneigtem Obergurt in perspektivischer Darstellung,
    Fig. 4
    den Montagevorgang einer regulären Fachwerkscheibe in Explosionsdarstellung,
    Fig. 5
    die Ausbildung eines Gurtstoßes in Explosionsdarstellung,
    Fig. 6
    die Ausbildung eines Segmentstoßes in Explosionsdarstellung,
    Fig. 7
    die Ausbildung des Anschlusses eines Nebentragsystems an das Haupttragsystem in Explosionsdarstellung,
    Fig. 8
    die Ausbildung des Anschlusses eines Aussteifungssystems an das Haupttragsystem mit Hilfe eines Kopplungselements in Explosionsdarstellung,
    Fig. 9
    die Ausbildung des Anschlusses eines Aussteifungssystems an das Haupttragsystem mit Hilfe einer Einhängekonstruktion in Explosionsdarstellung,
    Fig. 10
    den Kreuzungspunkt eines Trägerrostsystems in Explosionsdarstellung
    Fig. 11
    ein Knotenelement mit Bewehrung in Schnittdarstellung und
    Fig. 12
    eine Detaildarstellung einer Knotenstelle.
  • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung der Elemente des modularen Fachwerks. Im Einzelnen dargestellt sind die Gurte 1, die Diagonalen bzw. Pfosten 2, das Aussteifungselement 3, die Knotenelemente 4, die Kopplungselemente 5, die Zugelemente 6, die Einhängekonstruktion 7 und diverse Kleinteile aus Stahl 8, z. B. Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben, Dornen und Hülsen, die zum Zusammenbau des Fachwerks benötigt werden.
  • Die Gurte 1 können als Rechteckquerschnitt 1.1 oder zur Erhöhung der Knicksicherheit, als T-förmiger Querschnitt 1.2 ausgebildet werden. Die Gurte besitzen in Längsrichtung mindestens ein Hüllrohr, durch das ein oder mehrere Zugelemente 6 hindurchgeführt werden können. Sind mehrere Hüllrohre vorhanden, so werden diese im Querschnitt in vertikaler und horizontaler Richtung versetzt angeordnet. In Querrichtung sind ebenfalls Aussparungen in den Gurten vorhanden, durch die Zugelemente 6 hindurchgeführt werden können. Diese werden vorteilhaft durch Bohrungen realisiert, es können aber auch Hüllrohre verwendet werden. In den Gurten 1 können Spannglieder mit sofortigem Verbund angeordnet werden. Die Gurte besitzen an ihrer Ober- bzw. Unterseite Nuten, die als Aussparung zur Verankerung der Zugelemente 6 bzw. zur Führung der Knotenelemente 3 verwendet werden. Da Gurte 1 nicht durch die Knotenelemente 4 unterbrochen werden, wird die Anzahl der einzelnen Konstruktionselemente reduziert. Weiterhin können die Gurte 1 in größeren Längen rationell hergestellt werden. Die Montage der Fachwerkkonstruktion ist weniger fehleranfällig und schneller durchzuführen.
  • Die Diagonalen 2 bzw. Pfosten 2 besitzen einen rechteckförmigen Querschnitt. Der Querschnitt der Diagonalen 2 und Pfosten 2 wird vorteilhaft identisch ausgeführt, da sich dadurch die Herstellungskosten reduzieren lassen. In Längsrichtung kann in den Diagonalen 2 und Pfosten 2 mindestens ein Hüllrohr zur Durchführung von einem oder mehreren Zugelementen 6 vorgesehen werden.
  • Die Aussteifungselemente 3 haben einen rechteckförmigen Querschnitt. Alternativ kann auch der Gurt 1.1 als aussteifendes Element eingesetzt werden. Zur Befestigung von Dornen 8 oder der Einhängekonstruktion 7 sind in den Aussteifungselementen 3 Aussparungen in Form von Bohrungen oder Hüllrohren vorhanden.
  • Die Knotenelemente 4 können so ausgebildet werden, dass alle anzuschließenden Stäbe in einer Ebene liegen. Beispiele hierfür sind die Knotenelemente 4.1 und 4.2. Mit Hilfe eines weiteren Knotenelements 4.3 können auch allgemein im Raum orientierte Stäbe an den Knoten angeschlossen werden. Die Seitenflächen der Knotenelemente 4 können beliebig geneigt werden. Dadurch können die Gurte 1 bzw. Diagonalen 2 mit frei wählbaren Stabneigungswinkeln an die Knotenelemente 4 angeschlossen werden. Mit Hilfe der Knotenelemente 4 können Druckkräfte, Zugkräfte und Schubkräfte zwischen den angeschlossenen Fachwerkelementen übertragen werden. Die Übertragung von Druckkräften erfolgt direkt über Kontakt in der Stoßfuge. Zugkräfte werden hauptsächlich über den Abbau von Flächenpressungen in der Kontaktfuge übertragen, die mit Hilfe der Zugelemente 6 vorgespannt wird. Schubkräfte werden mit Hilfe der durch die vorgespannten Zugelemente 6 in der Kontaktfuge aktivierten Reibungskräfte übertragen. Die Tragfähigkeit der Kontaktfuge kann mit Profilierungen oder mechanischer Bearbeitung, z. B. durch Kugelstrahlen, erhöht werden. Alternativ bzw. zusätzlich zur Vorspannung der Kontaktfuge mit den Zugelementen 6 können Klebeverbindungen eingesetzt werden. Die Knotenelemente 4 besitzen mindestens eine Aussparung zur Durchführung von einem oder mehreren Zugelementen 6, oder mindestens eine Verankerungsmöglichkeit für ein oder mehrere Zugelemente 6. Die Aussparungen können durch Hüllrohre oder Bohrungen realisiert werden. Die Verankerung von Zugelementen 6 kann direkt auf einer Seitenfläche des Knotenelements 4 über Kontakt oder mit in das Knotenelement 4 einbetonierten Ankerkörpern, z. B. von Gewindehülsen, erfolgen.
  • Die Kopplungselemente 5 dienen zum Anschluss von Trag- oder Aussteifungssystemen. Mit dem Kopplungselement 5.1 können Nebentragsysteme angeschlossen werden. Das Kopplungselement 5.2 ermöglicht den Anschluss von Aussteifungssystemen. Das Kopplungselement 5.3 ermöglicht die Herstellung von Trägerrostsystemen. Mit den Kopplungselementen 5 können Druck, Zug- und Schubkräfte zwischen den angeschlossenen Elementen übertragen werden. Die Übertragung von Druckkräften erfolgt direkt über Kontakt in der Stoßfuge. Zugkräfte werden hauptsächlich über den Abbau von Flächenpressungen in der Kontaktfuge übertragen, die mit Hilfe der Zugelemente 6 vorgespannt wird. Schubkräfte werden mit Hilfe der durch die vorgespannten Zugelemente 6 in der Kontaktfuge aktivierten Reibungskräfte übertragen. Die Tragfähigkeit der Kontaktfuge kann mit Profilierungen oder mechanischer Bearbeitung, z. B. durch Kugelstrahlen, erhöht werden. Alternativ bzw. zusätzlich zur Vorspannung der Kontaktfuge mit den Zugelementen 6 können Klebeverbindungen eingesetzt werden. Die Kopplungselemente 5 besitzen mindestens eine Aussparung zur Durchführung von einem oder mehreren Zugelementen 6 oder mindestens eine Verankerungsmöglichkeit für ein oder mehrere Zugelemente 6. Die Aussparungen können durch Hüllrohre oder Bohrungen realisiert werden. Die Verankerung von Zugelementen 6 kann direkt auf einer Seitenfläche des Kopplungselements 5 über Kontakt oder mit in das Kopplungselement 5 einbetonierten Ankerkörpern, z. B. Gewindehülsen, erfolgen. In den Kopplungselementen 5 können Aussparungen durch Bohrungen oder Hüllrohre erzeugt werden, durch die z. B. Dornen in den Kopplungselementen 5 verankert werden können.
  • Die Zugelemente 6.1 werden zur Vorspannung der Gurte 1 in Längsrichtung verwendet. Als Zugelemente 6.1 werden Litzen aus Spannstahl verwendet. Die Litzen können mit Hilfe von Pressen mit einer bestimmten Kraft vorgespannt werden. Die Verankerung der Litzen in den Gurten 1 kann beispielsweise durch Keile realisiert werden. Zur Verbindung der Gurte 1, Diagonalen 2 und Pfosten 2 mit den Knotenelementen 4 bzw. Kopplungselementen 5 wird das Zugelement 6.2 verwendet. Als Zugelement 6.2 werden Gewindestangen eingesetzt. Die Gewindestangen lassen sich durch spezielle Verfahren, z. B. dem Drehimpulsverfahren, mit einer definierbaren Kraft vorspannen. Die Gewindestangen können mit Hilfe von Unterlegscheiben und Muttern über Kontakt auf den Seitenflächen der Gurte 1 bzw. der Knotenelemente 4 oder Kopplungselemente 5 verankert werden. Die Gewindestangen können aber auch in Ankerkörpern, z. B. Gewindehülsen, befestigt werden, die in den Knotenelementen 4 bzw. Kopplungselemente 5 einbetoniert sind. Da die Zugelemente 6 planmäßig geradlinig geführt werden, treten keine bzw. nur sehr geringe Reibungskräfte auf. Dadurch können die Zugelemente sehr wirtschaftlich dimensioniert werden. Durch die Verwendung von Gewindestangen als Zugelement 6.2 können kurze Bauteile, hier die Diagonalen 2 und Pfosten 2, sehr effektiv vorgespannt werden, da die Vorspannkraft nicht durch Verluste bei der Verankerung der Spannglieder, z. B. durch Keilschlupf, reduziert wird.
  • Alternativ können als Zugelemente 6 auch andere geeignete Ausführung, z. B. Spannelemente aus Kohlefasern oder Spannstähle mit aufgerolltem Gewinde, verwendet werden.
  • Die Einhängekonstruktion 7 besteht aus dem Teilelement 7.1, das auf dem Gurt 1.1 befestigt wird und dem Teilelement 7.2, das mit dem Aussteifungselement 3 verbunden wird. Die Einhängekonstruktion 7 besteht aus Stahl.
  • Zur Montage des modularen Fachwerks werden zusätzlich noch diverse Kleinteile 8 aus Stahl, z. B. Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben, Dornen, Hülsen und Dübeln, benötigt.
  • In Fig. 2 sind mögliche Ausführungsvarianten der Ausfachung der Fachwerkkonstruktion gezeigt. Dargestellt sind ein Ständerfachwerk, ein Strebenfachwerk und ein Strebenfachwerk mit Pfosten. Die verwendeten Fachwerkstäbe, d. h. die Gurte 1.1, Diagonalen 2 und Pfosten 2 sind bei allen Ausfachungsarten identisch. Die Änderung der Geometrie des Fachwerkbinders wird allein durch das Knotenelement 4.1 realisiert. Die Höhe des Fachwerkbinders, die Neigung der Diagonalen 2 und der Abstand der Pfosten 2 kann ebenfalls problemlos variiert werden. Hierfür sind nur die Seitenflächen des Knotenelements 4.1 in einem anderen Winkel zu neigen und die Längen der Diagonalen 2 und Pfosten 2 anzupassen.
  • Die Fig. 3 zeigt, dass die Anwendung der erfindungsgemäßen modularen Fachwerkkonstruktion nicht nur auf parallelgurtige Fachwerke beschränkt ist. Es können beispielsweise auch Fachwerke mit geneigtem Gurt, z. B. Pultdachbinder, hergestellt werden. Die Gurte 1.1, Diagonalen 2 und Pfosten 2 sind mit der Ausführung bei parallelgurtigen Fachwerken identisch. Die Neigung des Obergurtes 1.1 wird durch die Neigung der Seitenfläche des Knotenelements 4.1 erreicht, die an den Obergurt 1.1 angrenzt. Auch hier erfolgt die Anpassung der Geometrie des Fachwerks nur durch das Knotenelement 4.1.
  • In Fig. 4 ist der Zusammenbau einer ebenen Fachwerkscheibe beispielhaft dargestellt. Zunächst werden die Knotenelemente 4.1 mit Diagonalen 2 verbunden. Hierzu wird das Zugelement 6.1 durch die Aussparung in der Diagonalen 2 hindurchgeführt und im oberen und unteren Knotenelement 4.1 befestigt. Anschließend wird das Zugelement 6.1 mit der in der statischen Berechnung festgelegten Kraft vorgespannt. Das Aufbringen der Vorspannung kann am oberen oder unteren Knotenelement 4.1 erfolgen. Die Knotenelemente 4.1 und die Diagonale 2 sind jetzt kraftschlüssig miteinander verbunden. Danach wird der Pfosten 2 zwischen den Knotenelementen 4.1 angeordnet und die Gurte 1.1 auf die Knotenelemente 4.1 aufgesetzt. Abschließend wird ein weiteres Zugelement 6.1 durch den Pfosten 2 und die Knotenelemente 4.1 hindurchgeführt und auf den Gurten 1.1 befestigt. Jetzt wird das Zugelement 6.1 mit der erforderlichen Kraft vorgespannt und dadurch die Gurte 1.1 mit den Knotenelementen 4.1 bzw. den Pfosten 2 verbunden. Alternativ bzw. ergänzend sind Klebeverbindungen zwischen dem Knotenelement 4.1 und den angrenzenden Fachwerkstäben möglich. Alternativ zur
  • Die Ausführung eines Gurtstoßes ist in Fig. 5 am Beispiel des Gurtes 1.2 gezeigt. Der Stoß wird zweckmäßig in der Mitte zwischen zwei Fachwerkknoten angeordnet. Ober- und Untergurt sollten um eine Feldlänge versetzt gestoßen werden. Der Stoß wird als Stumpfstoß ausgebildet. Damit in der Kontaktfuge zwischen den Gurten 1.2 auch Zugkräfte übertragen werden können, wird die Fuge durch die in Längsrichtung der Gurte 1.2 verlaufenden Zugelemente 6.2 vorgespannt. Die Zugelemente 6.2 laufen ungestoßen über die Stoßfuge hinweg. In einem begrenzten Umfang können in der Kontaktfuge Schubkräfte über die infolge Vorspannung aktivierten Reibungskräfte übertragen werden. Zur Erhöhung der Schubtragfähigkeit der Kontaktfuge können Dornen 8 oder Hülsen 8 aus Stahl verwendet werden, die in die Gurte über Bohrungen in den Gurtstirnflächen eingelassen werden.
    Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Kontaktfuge kann diese profiliert, mechanisch bearbeitet und/oder mit geeigneten Klebstoffen verklebt werden.
  • Eine Möglichkeit zur Kopplung komplett vormontierter Fachwerksegmente ist in Fig. 6 abgebildet. Hierzu wird im Randbereich das Knotenelement 4.1 durch das Knotenelement 4.2 ersetzt. Die Gurte 1.1 und 1.2 kragen etwas über das Knotenelement 4.2 aus. Dadurch sind die vormontierten Segmente nur durch Kontakt zwischen den Gurten 1.1 bzw. 1.2 miteinander verbunden. Durch die in Gurtlängsrichtung verlaufenden Zugelemente 6.2 werden die vormontierten Segmente miteinander verspannt. Zur Übertragung von Schubkräften werden Dornen 8 verwendet, die über Bohrungen in die Stirnflächen der Gurte 1.1 und 1.2 eingelassen werden. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Kontaktfuge kann diese profiliert, mechanisch bearbeitet und/oder mit geeigneten Klebstoffen verklebt werden.
  • Die Fig. 7 zeigt eine mögliche Ausbildung des Anschlusses eines Nebentragsystems an das Haupttragsystem. Im abgebildeten Beispiel besteht auch das Nebentragsystem aus einem modularen Fachwerk. Das Fachwerk des Nebentragsystems besitzt im Endfeld einen leicht auskragenden Obergurt, mit dem das Nebentragsystem auf dem Haupttragsystem aufgelagert wird. Das Kopplungselement 5.1 wird an den Knotenpunkten, an denen das Nebentragsystem angeschlossen werden soll, als zusätzliches Element in das Haupttragsystem integriert. Das Kopplungselement 5.1 wird mit dem Pfosten 2, den Knotenelementen 4.1 und den Gurten 1.1 mit Hilfe des Zugelements 6.1 verbunden. Auf dem Kopplungselement 5.1 wird das Nebentragsystem aufgelagert. Zur Lagesicherung des Nebentragsystems wird z. B. eine Schraube oder ein Bolzen durch den Obergurt des Nebentragsystems geführt und im Kopplungselement 5.1 verankert.
  • Fig. 8 zeigt eine Möglichkeit, ein Aussteifungssystem mit Hilfe des Kopplungselements 5.2 an das Haupttragsystem anzuschließen. Das Kopplungselement 5.2 wird an den Knotenpunkten angeordnet, an denen das Aussteifungssystem an das Haupttragsystem angeschlossen werden soll. Hierzu wird der Obergurt 1.1 oberhalb des Knotenelements 4.1 unterbrochen, um das Kopplungselement 5.2 einsetzen zu können. Das Kopplungselement 5.2 wird mit den Knotenelementen 4.1, dem Pfosten 2 und dem Untergurt 1.1 mit Hilfe des Zugelements 6.1 verbunden. Danach wird der Obergurt 1.1 mit Hilfe der Zugelemente 6.2 mit dem Kopplungselement 5.2 verspannt. Das Aussteifungselement 3 wird mit dem Kopplungselement 5.2 mit Hilfe eines Kontaktstoßes verbunden. Die Kontaktfuge wird mit Hilfe von Schrauben 8 und Dornen 8, die im Koppelungselement 5.2 und Aussteifungselement 3 verankert werden, vorgespannt. Dadurch sind in der Kontaktfuge auch Zug- und Schubkräfte übertragbar.
  • Ein Aussteifungssystem kann auch, wie in Fig. 9 gezeigt, mit Hilfe einer Einhängekonstruktion 7 aus Stahl an das Haupttragsystem angeschlossen werden. Das Einhängeelement 7.1 wird am Haupttragsystem auf dem Gurt 1.1 mit Hilfe des Zugelements 6.1 befestigt. Das Element 7.1 besitzt auf einer bzw. zwei Seiten einen konsolartigen Auflagerpunkt. Das Einhängeelement 7.2 wird, z. B. mit Schrauben 8 und Spreizdübeln 8, am Aussteifungselement 3 angeschlossen. Am Element 7.2 ist das Gegenstück zum konsolartigen Auflagerpunkt des Elements 7.1 vorhanden. Beim Einhängen des Aussteifungsträgers 3 greifen der konsolartige Auflagerpunkt am Element 7.1 und das Gegenstück am Element 7.2 ineinander und bilden eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kopplungselement 5.2 und dem Aussteifungselement 3.
  • Die Fig. 10 zeigt ein Beispiel, wie mit Hilfe des Knotenelements 4.3 und des Kopplungselements 5.3 ein Trägerrostsystem aus ebenen Fachwerkscheiben hergestellt werden kann. Hierzu werden am Kreuzungspunkt das Knotenelement 4.3 und das Kopplungselement 5.3 in die Fachwerkkonstruktion integriert. Das Knotenelement 4.3 und das Koppelungselement 5.3 werden bei der Montage der in die Richtung 1 orientierten Fachwerkscheibe in das System eingebaut. Hierzu werden die Diagonalen 2 der in die Richtung 1 orientierten Fachwerkscheibe mit Hilfe des Zugelements 6.1 mit dem Knotenelement 4.1 bzw. 4.3 verbunden. Die Verbindung des Knotenelements 4.3 und des Kopplungselements 5.3 mit dem Pfosten 2 bzw. dem Knotenelement 4.1 erfolgt mit einem weiteren Zugelement 6.1. Die Gurte 1.1 werden durch die Kopplungselemente 5.3 und die in Längsrichtung der Gurte verlaufenden Zugelemente 6.2 miteinander verbunden. Die in die Richtung 2 orientierten Fachwerkscheiben werden vormontiert in das System eingehängt. Deshalb sind bei diesen Fachwerkscheiben im Randbereich kein Pfosten 2 und keine Knotenelemente 4.1 vorhanden. Die Diagonalen 2 der in die Richtung 2 orientierten Fachwerkscheiben werden mit Dornen 8 mit dem Knotenelement 4.3 verbunden. Die Verbindung der Gurte 1.1 der in die Richtung 2 orientierten Fachwerkscheiben erfolgt mit dem Kopplungselement 5.3 und den Zugelementen 6.2.
  • Figur 11 zeigt einen Querschnitt durch ein Knotenelement 4.1 aus Beton. In dem Knotenelement sind zwei Bewehrungseisen 10.1 und 10.2 einbetoniert. Bewehrungseisen 10.1 verläuft in der Zeichnungsebene U-förmig. Es kann zusätzlich auch in Draufsicht U-förmig gebogen sein. Zusätzlich ist das weitere Bewehrungseisen 10.2 in dem Knotenelement 4.1 angeordnet. Es kann ebenfalls in Draufsicht U-förmig ausgebildet sein. In dem Knotenelement sind Aussparungen in Form von zwei Bohrungen und einem Hohlraum angeordnet. Durch die Bohrungen ragen im eingebauten Zustand die Zugelemente 6. In dem Hohlraum ist genügend Raum um Muttern zum Spannen der Zugelemente und durchlaufende Zugelemente aufzunehmen.
  • In Figur 12 ist eine Detaildarstellung einer Knotenstelle gezeigt. Durch Aussparungen in den Pfosten 2 und den Diagonalen 2 verlaufen Zugelemente 6.1. Das in der Diagonalen 2 angeordnete Zugelement 6.1 ist in dem Hohlraum des Knotenelementes 4.1 mit einer Mutter 11 befestigt und gespannt. Das durch den Pfosten 2 verlaufende Zugelement6.1 ragt durch den Hohlraum des Knotenelementes 4.1 sowie eine Aussparung in dem Gurt1.1 hindurch. Es ist ebenfalls mit einer Mutter 11 gespannt. Gurt 1.1 und Pfosten 2verlaufen hier nicht rechtwinkelig zueinander. Es ist hierdurch eine Überhöhung des Fachwerkträgers dargestellt. Die Pfosten 2 und Diagonalen 2 sind jeweils rechtwinkelig an ihren Stirnseiten zugeschnitten. Der Winkelausgleich erfolgt bei dieser Ausführung mittels des Knotenelementes 4.1. In einem alternativen Ausführungsbeispiel könnte ein standardisiertes Knotenelement 4.1 verwendet werden. Der Winkelausgleich erfolgt dann mittels eine nicht rechtwinkeligen Schnittes der Pfosten2 und/oder Diagonalen 2. Selbstverständlich können auch beide Elemente aneinander angepasst werden.
  • Die Kontaktflächen zwischen Pfosten 2 und Diagonalen 2 sowie dem Gurt 1.1 mit dem Knotenelement 4.1 kann mittels eine formgenauen Gusses des Knotenelementes 4.1 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Kontaktfläche zu schleifen. Hierdurch wird eine sehr genauausgearbeitete Kontaktfläche erhalten, welche sehr gute Verbindungseigenschaften und damit Festigkeiten des Fachwerkes erzielt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsvarianten beschränkt. Insbesondere können die in Fig. 2 bis Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Weiterhin können die in Fig. 1 dargestellten Elemente durch funktionell gleichwertige, aber in der Geometrie abgewandelte Elemente ergänzt bzw. ersetzt werden.
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Claims (20)

  1. Modulare Fachwerkkonstruktion aus Beton, bestehend aus Gurten (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) sowie Knotenelementen (4) und Zugelementen (6), dadurch gekennzeichnet,
    - dass in den Gurten (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) sowie Knotenelementen (4) Aussparungen vorhanden sind,
    - dass Zugelemente (6) durch die Aussparungen hindurch geführt sind,
    - dass die Knotenelemente (4) zwischen den Gurten (1) und den Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) angeordnet sind und
    - dass die Gurte (1) mit den Zugelementen (6) unter Zwischenschaltung der Knotenelemente (4) und der Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) miteinander verspannt sind.
  2. Fachwerkkonstruktion nach dem vorherigen Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenelemente (4) unterhalb oder oberhalb der Gurte (1) angeordnet sind und dadurch die Gurte (1) an den Knotenelementen (4) ohne Unterbrechung durchlaufen, so dass keine monolithische Knotenverbindung vorhanden ist.
  3. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) mit den Knotenelementen (4) durch einen Kontaktstoß zusammengeschlossen sind.
  4. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von Zug- und Schubkräften die Kontaktfugen zwischen den Gurten (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) und den Knotenelementen (4) und/oder den Kopplungselementen (5) vorgespannt und/oder mit geeigneten Klebeverbindungen ausgeführt werden.
  5. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorspannung der Kontaktfugen zwischen den Gurten (1) und den Knotenelementen (4) und/oder Kopplungselementen (5) die Zugelemente (6) in den Knotenelementen (4) und/oder den Gurten (1) und/oder Kopplungselementen (5) verankert sind.
  6. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die Variation des Neigungswinkels der Seitenflächen der Knotenelemente (4), Diagonalen (2) und/oder Gurte (1) mit beliebigen Stabneigungswinkeln an die Knotenelemente (4) anschließen lassen.
  7. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Knotenelementen (4) und/oder Kopplungselementen (5) Zugelemente mit Hilfe der an ihnen vorhandenen Vorrichtungen und/oder mit Hilfe von in den Knotenelementen (4) und/oder Kopplungselementen (5) integrierten Ankerkörpern befestigt sind.
  8. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fachwerkkonstruktion Kopplungselemente (5) integriert sind.
  9. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Kopplungselementen (5) Nebentragsysteme und/oder Aussteifungselemente (3) von Aussteifungssystemen mit Hilfe eines Kontaktstoßes angeschlossen und/oder einzelne Gurtteilstücke (1) zusammengeschlossen sind.
  10. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Kopplungselementen (5) Trägerrostsysteme über Kontaktstöße realisiert sind.
  11. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steckverbindungen zum Zusammenschluss der Kopplungselemente (5) mit den Gurten (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2), den Aussteifungselementen (3) und/oder. den Knotenelementen (4) angeordnet sind.
  12. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kopplungselementen (5) Aussparungen oder Hüllrohre vorhanden sind, so dass Zugelemente (6) durch das Kopplungselement (5) hindurch geführt werden können.
  13. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fachwerkkonstruktion eine Einhängekonstruktion (7) integriert ist, die zum Anschluss der Elemente (3) von Aussteifungssystemen und/oder zum Anschluss von Nebentragsystemen dient.
  14. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine klare Trennung zwischen den Gurten (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2), Aussteifungselementen (3), Knotenelementen (4), Kopplungselementen (5) und Zugelementen (6) besteht, so dass diese entsprechend den statischen Anforderungen aus Materialien unterschiedlicher Art, Festigkeit und Verarbeitungseigenschaften hergestellt werden können.
  15. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) und/oder die Aussteifungselemente (3) aus Beton, Stahlbeton, Spannbeton, Faserbeton oder einer Kombination der Werkstoffe bestehen.
  16. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte (1), Pfosten (2) und/oder Diagonalen (2) und/oder Aussteifungselemente (3) aus mit Beton gefüllten Rohren oder Hohlprofilen bestehen.
  17. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenelemente (4) und/oder Kopplungselemente (5) aus Beton, Stahl, Faserverbundwerkstoffen oder einer Kombination der Werkstoffe bestehen und/oder bewehrt sind..
  18. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte (1), Pfosten (2), Diagonalen (2), Knotenelemente (4) und/oder Kopplungselemente (5) aus hochfestem oder ultrahochfestem Beton hergestellt sind.
  19. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstöße durch passgenaue Schalung und/oder durch Schleifen der Kontaktflächen hergestellt sind.
  20. Fachwerkkonstruktion nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Überhöhung der Fachwerkkonstruktion die Kontaktflächen in den Kontaktstößen passgenau hergestellt sind.
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