EP3034714A1 - Spannvorrichtung zur aussteifung von hohlprofilen und verwendung derselben - Google Patents
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- EP3034714A1 EP3034714A1 EP15201437.9A EP15201437A EP3034714A1 EP 3034714 A1 EP3034714 A1 EP 3034714A1 EP 15201437 A EP15201437 A EP 15201437A EP 3034714 A1 EP3034714 A1 EP 3034714A1
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- E04C5/125—Anchoring devices the tensile members are profiled to ensure the anchorage, e.g. when provided with screw-thread, bulges, corrugations
Definitions
- the invention relates to a clamping device for stiffening hollow sections, in particular for large-scale frame structures, and a use of the same for _Betician and setting a desired load-dependent bias in a hollow profile to be installed.
- hollow sections with correspondingly large cross-section values are used as static load-bearing construction for large-area frame constructions, especially for mullion-transom constructions and roof rafter constructions.
- insert profiles are used in the hollow profiles to achieve the necessary rigidity.
- the moments of resistance are often not sufficient because of the low profile heights, so that recourse is often made to steel profiles with a correspondingly high weight.
- this increases the load problem in most cases even more.
- the invention is therefore an object of the invention to provide a tensioning device which is disposed within a hollow profile and allows a bias of the profile, which counteracts the expected acting on the hollow profile loads and the profile stiffened such that the deformation of the profiles in the context of Regulations allowed limits and the appearance of the frame construction is not affected.
- a clamping device characterized in that arranged in the interior of the hollow profile at least one tension element and is connected at its ends to the ends of the hollow profile such that a tensile force is exerted on the tension element.
- the tension elements allow this to adjust the bias of the respective profile individually to the expected utility and service loads.
- the necessary tension is preferably applied by a threaded connection to the tension elements.
- the at least one tension element has a thread at least at one end.
- the at least one tension element is connected at least at one end via a clamping element with the hollow profile preferably made of aluminum.
- the clamping element as an abutment and the voltage is applied directly to the tension element.
- the tension can be applied by wedge-shaped interlocking clamping elements, which are stretched over a arranged outside of the hollow profile screw.
- a subsequent adjustment can hereby also be done after installation of the profiles.
- the clamping element is designed as a wedge-clamping device and the voltage is applied by means of a clamping screw on the tension element.
- the wedge-tensioning device has a fixedly arranged on the hollow profile base element and at least one contrast adjustable in the longitudinal direction of the tension element wedge element.
- the base element has at least one wedge surface and is a clamping body in the direction transverse to the tension element by means of a clamping screw relative to the base element adjustable so that the tension element can be braced.
- a further teaching of the invention provides that the base element and the tensioning body interlock to achieve a positive guidance.
- a groove / spring connection between the base member and the clamping body is provided for this purpose.
- At least one support element for fixing the position of the tension element in the free cross section of the hollow profile is provided over the length of the tension element in the interior of the hollow profile.
- a plurality of support elements are arranged in the hollow profile, so that the tension element is clamped in the interior of the hollow profile as a supporting structure. In this way, side loads (for example, by wind loads) can be reliably countered.
- the hollow profile can be designed as a bar profile, ie as a horizontally arranged profile, as a post profile, ie as a vertically arranged profile, or as a rafter profile with any inclination.
- the tension element can be designed as a pull rod or as a pull rope.
- clamping device according to the invention constructed in a modular manner and is optimally suited in this way for retrofitting purposes in existing frame structures.
- the dead load shall be determined according to EN 1991-1-1.
- the invention is able to achieve the maximum allowable deflection in a simple manner by corresponding prestressed profiles. This will be explained in more detail below to the exemplary embodiments.
- a clamping device for a (horizontally arranged) bolt profile 1 is shown.
- the bolt profile 1 is formed as a hollow profile and extends between two only partially shown post profiles 2.
- the two clamping elements clamp the tension element 3 in the upper region of the free cross section of the latch profile 1, provide further inside the bolt profile 1 arranged support elements 5 that the tension element 3 is performed there in the lower part of the free cross section of the latch profile 1. In this way, a structural structure can be achieved, which is optimally designed for the expected loads.
- FIGS. 2A and 2B are enlarged representations of the clamping elements 4 and 5 Tragieri shown.
- Fig. 2A clearly shows that the clamping element 4 in preferred embodiment, the end of the tension element 3, which is provided with a thread 6 receives, whereby the tension element 3 can be braced by means of a nut 7 and a washer 8 against the clamping element 4. It is clear that while the clamping element 4 must be firmly connected to the end of the bar profile 1.
- the clamping element 4 has two holes 9, which pass into an enlarged recess 10 in order to be particularly versatile.
- Fig. 2B shows a spaced from the end of the locking bar 1 support element 5, which is provided on its underside with a bore 11 which is designed as a threaded bore, so that the tension elements 3, which in turn at least at their ends have a thread 6, in a defined Screw depth into the support element 5.
- Fig. 3 shows the previously described in more detail bolt profile with the clamping device according to the invention in a perspective view.
- a disadvantage of the clamping device as shown in FIG Fig. 2A is that the tensile force on the nut 7 can be applied to the tension element 3 only from within the hollow profile. Therefore, in the 4 and 5 a first alternative embodiment shown, in which the tensioning device is a wedge-clamping device 12, which is a change in the tensile force in the tension element 3 from outside the Hollow profiles allowed.
- the individual parts of the wedge-clamping device 12 in Fig. 5 shown individually. This is a base element 13, which, like the clamping element 4, is firmly connected to the end of the hollow profile. Opposite a clamping body 14 is arranged.
- Both the base element 13 and the clamping body 14 have an unspecified wedge surface, which come into contact with a wedge element 15 having two corresponding wedge surfaces.
- the clamping screw 16 is passed through a hole 17 in the base member 13 and screwed her threaded end into a threaded bore 18 in the clamping body. In this way, base element 13 and clamping body 14 can be moved by turning the clamping screw 16 relative to each other.
- the clamping body 14 is designed with a groove 19 and the base member 13 with a spring 20, which mesh and allow a defined uniform opposite movement of both structural parts.
- Fig. 4 show the mode of action. If the clamping screw 16 is actuated in the clockwise direction from the outside, then the movable clamping body 14 is used on the fixed base member 13, so that the wedge surfaces of both parts also approach and the wedge element 15 disposed therein is moved towards the end of the bar profile 1. To accommodate the tension element 3 while the wedge member 15 is provided with unspecified threaded holes and the spring 20 of the base member 13 with corresponding slots, also not specified.
- Fig. 5 shows for better understanding, the individual components of the wedge clamping device in the non-installed state.
- a wedge-clamping device 12 ' in which the tension takes place in another surface of the locking bar 1' is in the 6 and 7 shown.
- a base member 13 ' is arranged in the interior of a bolt profile 1', which is designed as a threaded sleeve with an inner and an outer thread.
- One Clamping body 14 'and a wedge element 15' are provided with corresponding wedge surfaces.
- Fig. 8 and 9 show 2 further embodiments of the clamping device according to the invention, wherein in Fig. 8 a post profile 2 is shown, which makes it possible to achieve in a vertical post an inner structure by the structure previously detailed by the example of the bar profile 1.
- Fig. 9 the same installation situation is shown as it can be realized in a rafter profile 21.
- the inclination of the roof plays no role, as can be achieved by appropriate arrangement and geometry of the clamping elements 4 and support members 5, connected to the stepless adjustability, an optimal bias.
- the tensioning device according to the invention can also be used for existing frame structures, because retrofitting already installed hollow profiles is possible with relatively little effort.
- a horizontal bar profile as in the Fig. 1 to 7 is shown.
- Such a bar profile is used with vertical posts not shown here for fixing vertically arranged glass panes, for example, a facade.
- FIG. 10A shown in the - schematically - the forces and torque distribution and the deflection d are shown.
- the deflection d In order to reliably prevent contact between the infill and the bolt (or its extended left-pointing U-legs) and to ensure adequate ventilation, the deflection d must be limited to 3 mm (cf the already cited EN 13830).
- the ACAD calculation also shows that the bar would deflect downwards by 5.465 mm given the glass load used.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zur Aussteifung von Hohlprofilen, insbesondere für großflächige Rahmenkonstruktionen, sowie eine Verwendung derselben zur _Berechnung und Einstellung einer gewünschten lastabhängigen Vorspannung in einem zu verbauenden Hohlprofil.
- Zur Abtragung der Lasten wie Glaslasten, Eigenlasten sowie Wind- und Schneelasten werden bei großflächigen Rahmenkonstruktionen speziell Pfosten-Riegel-Konstruktionen sowie Dachsparrenkonstruktionen Hohlprofile mit entsprechend großen Querschnittswerten als statisch tragende Konstruktion eingesetzt.
- Oftmals reichen die Querschnittswerte von handelsüblichen Profilen nicht aus um die Lasten aufzunehmen, weil:
- die Spannweite zwischen 2 Befestigungspunkten zu groß ist.
- die auftretenden Lasten (Glasgewicht, Wind- und Schneelasten) zu groß sind.
- die bauliche Situation den Einbau entsprechend großer Profile nicht erlaubt
- aus optischen Gründen eine filigrane Konstruktion mit geringen Ansichtsbreiten und Profiltiefen gefordert wird.
- Üblicher Weise werden in die Hohlprofile Einschubprofile eingesetzt um die notwendige Steifigkeit zu erreichen. Besonders bei Riegelprofilen reichen die Widerstandsmomente wegen der geringen Profilhöhen oft nicht aus, so dass häufig auf Stahlprofile mit entsprechend hohem Eigengewicht zurückgegriffen wird. Dies erhöht jedoch in den meisten Fällen die Lastproblematik noch mehr.
- Eine andere für sich bekannte Möglichkeit zur Aussteifung besteht darin, hinter das Profil Vorrichtungen anzubringen, mit denen eine fachwerkförmige Verspannung und Aussteifung der Profile ermöglicht wird, wie aus der
EP 1 020 574 A2 bekannt ist. Solche Konstruktionen erfordern einen hohen Montageaufwand und ergeben eine optisch wuchtige Konstruktion. Daher lassen sie sich häufig nicht für die jeweiligen Erfordernisse einsetzen. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die innerhalb eines Hohlprofils angeordnet ist und eine Vorspannung des Profils erlaubt, die den zu erwartenden auf das Hohlprofil wirkenden Lasten entgegenwirkt und das Profil derart aussteift, dass die Verformung der Profile im Rahmen der Vorschriften erlaubten Grenzen bleibt und das äußere Erscheinungsbild der Rahmenkonstruktion nicht beeinflusst.
- Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch, dass im Inneren des Hohlprofils wenigstens ein Zugelement angeordnet und an seinen Enden mit den Enden des Hohlprofils derart verbunden ist, dass auf das Zugelement eine Zugkraft ausgeübt wird.
- Hinsichtlich der Verwendung einer solchen Spannvorrichtung erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die folgenden Schritte:
- Durchführen einer statischen Vorbemessung für ein bestimmtes Profil unter Berücksichtigung der bekannten statischen Lasten,
- Berechnung der theoretischen lastabhängigen Durchbiegung,
- Vorspannung des Hohlprofils auf einen spezifischen Wert, zur Vermeidung einer übergroßen Durchbiegung im Einbauzustand.
- Die Zugelemente erlauben hierbei, die Vorspannung des jeweiligen Profils individuell auf die zu erwartenden Nutz- und Gebrauchslasten passend einzustellen.
- Die notwendige Zugspannung wird bevorzugt durch eine Gewindeverschraubung auf die Zugelemente aufgebracht. Dazu weist nach einer weiteren Lehre der Erfindung das wenigstens eine Zugelement wenigsten an einem Ende ein Gewinde auf.
- Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Zugelement wenigstens an einem Ende über ein Spannelement mit dem bevorzugt aus Aluminium bestehenden Hohlprofil verbunden ist.
- Auf diese Weise ist es möglich, entweder ein einseitig fest eingespanntes Zugelement an seinem freien Ende nachträglich zu verspannen, um den zu erwartenden Lasten zu begegnen. Dazu dient gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung das Spannelement als Widerlager und wird die Spannung unmittelbar auf das Zugelement aufgebracht.
- Alternativ kann die Zugspannung durch keilförmig ineinandergreifende Spannelemente aufgebracht werden, die über eine von außerhalb des Hohlprofils angeordnete Schraubverbindung gespannt werden. Eine nachträgliche Justierung kann hiermit auch nach Montage der Profile erfolgen. Um dies zu erreichen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Spannelement als Keil-Spannvorrichtung ausgeführt ist und die Spannung mittels einer Spannschraube auf das Zugelement aufbringbar ist.
- Eine besonders elegante Art der Verspannung ergibt sich dann, wenn nach einer weiteren Lehre der Erfindung die Keil-Spannvorrichtung ein fest am Hohlprofil angeordnetes Basiselement und wenigstens ein dagegen in Längsrichtung des Zugelements verstellbares Keilelement aufweist.
- Bevorzugt weist dabei das Basiselement wenigstens eine Keilfläche auf und ist ein Spannkörper in Richtung quer zum Zugelement mittels einer Spannschraube relativ zum Basiselement derart verstellbar, dass sich das Zugelement verspannen lässt.
- Zum Erreichen einer gleichmäßigen und in der Mittelachse des Hohlprofils verlaufenden Lage des Zugelements ist dieses mit wenigstens einem Ende unmittelbar am Keilelement befestigt.
- Um das Spiel der Spannvorrichtung auf ein Minimum zu reduzieren, sieht eine weitere Lehre der Erfindung vor, dass das Basiselement und der Spannkörper zum Erreichen einer Zwangsführung ineinander greifen. Bevorzugt ist dazu eine Nut/Feder-Verbindung zwischen Basiselement und dem Spannkörper vorgesehen.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist über die Länge des Zugelements im Innern des Hohlprofils wenigstens ein Tragelement zum Fixieren der Lage des Zugelements im freien Querschnitt des Hohlprofils vorgesehen. Bevorzugt sind jedoch im Hohlprofil mehrere Tragelemente angeordnet, sodass das Zugelement im Inneren des Hohlprofils als Tragwerk verspannbar ist. Auf diese Weise kann auch seitlichen Beanspruchungen (beispielsweise durch Windlasten) zuverlässig begegnet werden.
- Aufgrund der Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung kann das Hohlprofil als Riegelprofil, also als waagerecht angeordnetes Profil, als Pfostenprofil, also als vertikal angeordnetes Profil, oder aber auch als Dachsparrenprofil mit beliebiger Neigung ausgeführt sein.
- Das Zugelement kann dabei als Zugstange oder aber auch als Zugseil ausgebildet sein.
- Schließlich ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Spannvorrichtung modulartig aufgebaut und auf diese Weise auch für Nachrüstungszwecke bei vorhandenen Rahmenkonstruktionen optimal geeignet ist.
- Die maximal zulässige Durchbiegung bei Eigenlast ist in der Produktnorm für Fassaden EN 13830 enthalten. Dort heißt es unter 4.2 Eigenlast:
- "Vorhangfassaden müssen ihr Eigengewicht und alle in der Originalplanung erfassten zusätzlichen Anschlüsse tragen. Sie müssen das Gewicht über die dafür vorgesehenen Befestigungselemente sicher auf das Gebäudetragwerk übertragen.
- Die Eigenlast ist nach EN 1991-1-1 zu bestimmen.
- Die maximale Durchbiegung jeglicher horizontaler Primärbalken durch Vertikallasten darf L/500 bzw. 3 mm nicht überschreiten, je nachdem welches der kleinere Wert ist."
- Die Erfindung ist in der Lage, die maximal zulässige Durchbiegung auf einfache Weise durch entsprechend vorgespannte Profile zu erreichen. Dazu wird weiter unten zu den Ausführungsbeispielen näher ausgeführt.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen erläutert. In der Zeichnung zeigen
- Fig.1
- ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für ein Riegelprofil in schematischer Seitenansicht,
- Fig. 2A, 2B
- vergrößerte Darstellungen der beiden Kreisausschnitte IIA und IIB aus
Fig. 1 , - Fig. 3
- den Gegenstand aus
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung. - Fig. 4
- einen vergrößerten Ausschnitt einer ersten Keil-Spannvorrichtung für ein Riegelprofil,
- Fig. 5
- die Spannvorrichtung aus
Fig. 4 in vergrößerter Explosionsdarstellung, - Fig. 6
- einen vergrößerten Ausschnitt einer anderen Keil-Spannvorrichtung für ein Riegelprofil,
- Fig. 7
- die Spannvorrichtung aus
Fig. 6 in vergrößerter Explosionsdarstellung, - Fig. 8
- ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für ein Pfostenprofil,
- Fig. 9
- ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für ein Dachsparrenprofil,
- Fig. 10A, 10B
- eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Riegelprofils in Seitenansicht und im Vertikalschnitt und
- Fig. 11
- einen Ausdruck einer statischen Vorbemessung für das Riegelprofil aus
Fig. 10A /10B . - In
Fig. 1 ist im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Spannvorrichtung für ein (horizontal angeordnetes) Riegelprofil 1 dargestellt. Dabei ist das Riegelprofil 1 als Hohlprofil ausgebildet und verläuft zwischen zwei nur abschnittsweise dargestellten Pfostenprofilen 2. Erfindungsgemäß sorgt nun ein im Inneren des Hohlprofils verlaufendes Zugelement 3, welches an seinen äußeren Enden über Spannelemente 4 mit dem Riegelprofil 1 verbunden ist, dafür, dass eine Zugkraft im Inneren des Riegelprofils 1 aufgebracht werden kann. Während im dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Spannelemente das Zugelement 3 im oberen Bereich des freien Querschnitts des Riegelprofils 1 einspannen, sorgen weiter innen im Riegelprofil 1 angeordnete Tragelemente 5 dafür, dass das Zugelement 3 dort im unteren Bereich des freien Querschnitts des Riegelprofils 1 geführt wird. Auf diese Weise lässt sich eine Tragwerkkonstruktion erreichen, die optimal auf die zu erwartenden Lasten ausgelegt ist. - In den
Fig. 2A und 2B sind vergrößerte Darstellungen der Spannelemente 4 bzw. Tragelemente 5 gezeigt.Fig. 2A zeigt deutlich, dass das Spannelement 4 im bevorzugten Ausführungsbeispiel das Ende des Zugelements 3, welches mit einem Gewinde 6 versehen ist aufnimmt, wodurch sich das Zugelement 3 mittels einer Mutter 7 und einer Unterlegscheibe 8 gegen das Spannelement 4 verspannen lässt. Es ist klar, dass dabei das Spannelement 4 fest mit dem Ende des Riegelprofils 1 verbunden sein muss. - Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Spannelement 4 zwei Bohrungen 9 auf, welche in eine vergrößerte Ausnehmung 10 übergehen, um besonders vielseitig verwendbar zu sein.
-
Fig. 2B zeigt ein vom Ende des Riegelprofils 1 beabstandet angeordnetes Tragelement 5, welches an seiner Unterseite mit einer Bohrung 11 versehen ist, welche als Gewindebohrung ausgeführt ist, so dass sich die Zugelemente 3, welche wiederum wenigstens an ihren Enden ein Gewinde 6 aufweisen, in einer definierten Tiefe in das Tragelement 5 hineinschrauben lassen. -
Fig. 3 zeigt das zuvor bereits näher beschriebene Riegelprofil mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in perspektivischer Ansicht. Damit wird deutlich, dass durch die Anordnung der Spannelemente 4 und Tragelemente 5 das Zugelement 3 nicht nur ein Tragwerk in einer vertikalen Ebene bilden kann, sondern darüber hinaus, beispielsweise bei zusätzlich auftretenden Windlasten, auch noch eine Vorspannung mit horizontaler Komponente erlaubt, in denen die Spannelemente 4 bzw. Tragelemente 5 nicht, wie dargestellt, alle an einer Seite des Inneren Querschnitts des Riegelprofils 1 angeordnet sind, sondern entsprechend seitlich versetzt. - Nachteilig bei der Spannvorrichtung gemäß der Darstellung in
Fig. 2A ist, dass die Zugkraft über die Mutter 7 auf das Zugelement 3 nur von innerhalb des Hohlprofils aufgebracht werden kann. Daher ist in denFig. 4 und 5 eine erste alternative Ausgestaltung gezeigt, bei der die Spannvorrichtung eine Keil-Spannvorrichtung 12 ist, welche eine Veränderung der Zugkraft im Zugelement 3 von außerhalb des Hohlprofils erlaubt. Dazu sind in einem ersten Ausführungsbeispiel die einzelnen Teile der Keil-Spannvorrichtung 12 inFig. 5 einzeln dargestellt. Dabei handelt es sich um ein Basiselement 13, welches, wie das Spannelement 4, fest mit dem Ende des Hohlprofils verbunden ist. Ihm gegenüber ist ein Spannkörper 14 angeordnet. Sowohl das Basiselement 13 als auch der Spannkörper 14 weisen eine nicht näher bezeichnete Keilfläche auf, welche mit einem zwei korrespondierende Keilflächen aufweisenden Keilelement 15 in Kontakt treten. Die Verstellung der Keil-Spannvorrichtung 12 erfolgt über eine Spannschraube 16. Die Spannschraube 16, wird durch eine Bohrung 17 im Basiselement 13 hindurchgeführt und ihr Gewindeende in eine Gewindebohrung 18 im Spannkörper hineingeschraubt. Auf diese Weise lassen sich Basiselement 13 und Spannkörper 14 durch Verdrehen der Spannschraube 16 relativ zueinander bewegen. Um ein Verkanten oder Verklemmen zu vermeiden, ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Spannkörper 14 mit einer Nut 19 und das Basiselement 13 mit einer Feder 20 ausgeführt, welche ineinandergreifen und eine definiert gleichmäßige gegenläufige Bewegung beider Konstruktionsteile erlauben. - Die Pfeile in
Fig. 4 zeigen dabei die Wirkungsweise. Wird die Spannschraube 16 im Uhrzeigersinn von außen betätigt, so wird der bewegliche Spannkörper 14 an das fixierte Basiselement 13 herangezogen, so dass sich die Keilflächen beider Teile ebenfalls annähern und das darin angeordnete Keilelement 15 zum Ende des Riegelprofils 1 hinbewegt wird. Zur Aufnahme des Zugelements 3 ist dabei das Keilelement 15 mit nicht näher bezeichneten Gewindebohrungen und die Feder 20 des Basiselements 13 mit entsprechenden Langlöchern, ebenfalls nicht näher bezeichnet, versehen.Fig. 5 zeigt zum besseren Verständnis die einzelnen Bestandteile der Keilspannvorrichtung im nicht eingebauten Zustand. - Eine andere Ausführung einer Keil-Spannvorrichtung 12', bei der die Verspannung in einer anderen Fläche des Riegelprofils 1' erfolgt, ist in den
Fig. 6 und 7 gezeigt. Dabei ist im Inneren eines Riegelprofils 1' ein Basiselement 13' angeordnet, welches als Gewindehülse mit einem Innen- und einem Außengewinde ausgeführt ist. Ein Spannkörper 14' und ein Keilelement 15' sind mit korrespondierenden Keilflächen versehen. Mittels einer Schraube 16', die durch eine Bohrung 17' im Spannkörper 14' und die Gewindehülse 13' verläuft, erfolgt eine Krafteinwirkung auf die Keilflächen und damit eine Verspannung des Zugelements 3', und zwar bei Drehung der Spannschraube 16' im Uhrzeigersinn, wie mit den Pfeilen inFig. 6 angedeutet. - Die
Fig. 8 und9 zeigen 2 weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, wobei inFig. 8 ein Pfostenprofil 2 gezeigt ist, welches es erlaubt, in einem vertikalen Pfosten eine innere Tragwerkkonstruktion durch die zuvor am Beispiel des Riegelprofils 1 detailliert geschilderten Einbauten zu erreichen. InFig. 9 ist die gleiche Einbausituation gezeigt, wie sie sich in einem Dachsparrenprofil 21 realisieren lässt. Die Neigung des Daches spielt dabei keine Rolle, da durch entsprechende Anordnung und Geometrie der Spannelemente 4 und Tragelemente 5, verbunden mit der stufenlosen Einstellbarkeit, eine optimale Vorspannung erzielt werden kann. - Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung lässt sich, bedingt durch ihren modularen Aufbau, auch für bereits vorhandene Rahmenkonstruktionen verwenden, weil mit relativ geringem Aufwand ein Nachrüsten bereits installierter Hohlprofile möglich ist.
- Im nachfolgend wiedergegebenen Berechnungsbeispiel wird von einem horizontalen Riegelprofil ausgegangen, wie dies auch in den
Fig. 1 bis 7 gezeigt ist. Ein solches Riegelprofil dient mit hier nicht gezeigten vertikalen Pfosten zur Befestigung senkrecht angeordneter Glasscheiben beispielsweise einer Fassade. - Eine entsprechende Anordnung ist in
Fig. 10A dargestellt, in der - schematisch - die Kräfte- und Momenteverteilung und die Durchbiegung d gezeigt sind. -
-
- Die spezifischen Daten eines solchen Riegels gehen aus
Fig. 10B hervor, in der das Profil ausFig. 10A im Vertikalschnitt gezeigt ist. - Um eine Berührung zwischen Ausfachung und Riegel (bzw. dessen verlängerten nach links weisenden U-Schenkel) zuverlässig zu verhindern und um eine ausreichende Belüftung zu gewährleisten, ist die Durchbiegung d auf 3 mm (vgl. die bereits zitierte EN 13830) zu begrenzen.
- Zur Feststellung des Wertes für eine ausreichende Durchbiegung d erfolgt zunächst die rechnerische Bestimmung der - theoretischen - Verformung mit Hilfe eines Statikprogrammes (wie beispielsweise AutoCAD).
- Eine solche "Statische Vorbemessung" ist in
Fig. 11 gezeigt. - Die ACAD-Berechnung zeigt, dass in diesem Fall ein Flächenträgheitsmoment Ix von 83,314 cm4 erforderlich wäre, um eine Durchbiegung des Riegelprofils nach unten durch die zu tragende Glaslast zu vermeiden. Da dieser Wert höher ist als das Flächenträgheitsmoment Ix = 45,73 cm4 des einzusetzenden Riegelprofils, muss dieses vorgespannt werden.
- Aus der ACAD-Berechnung ergibt sich ferner, dass sich der Riegel bei der eingesetzten Glaslast um 5,465 mm nach unten durchbiegen würde.
- Um innerhalb der geforderten Toleranz von <3 mm zu bleiben, muss durch die über die Spannvorrichtung im Riegelprofil aufgebrachte Vorspannung eine ausreichende Durchbiegung nach oben erzeugt werden.
- Dazu ist es mit der erfindungsgemäßen Konstruktion möglich, den Riegel für diesen Fall aktiv zu konditionieren (vorzuspannen). Durch eine entsprechende Vorspannung wird in diesem Fall eine Verformung nach oben von 3-3,5 mm am Riegel erzeugt und im Element verbaut. Nach Einbau und Verglasung auf der Baustelle ergibt sich eine bleibende Verformung von <3 mm. Den technischen Richtlinien ist somit durch die erfindungsgemäß aufgebrachte Vorspannung genüge getan.
- Die eigentliche Aufbringung der Vorspannung erfolgt über eine Betätigung beider an den Enden des Riegels angeordneten Spannvorrichtungen durch Aufbringen eines Anzugsmoments MA. Durch entsprechend gewählte Spannvorrichtungen sollten diese immer so ausgestaltet sein, dass ein Verspannen im Uhrzeigersinn eine Verstärkung des Anzugsmoments bewirkt und eine Verdrehung gegen den Uhrzeigersinn eine Verringerung desselben. Auf diese Weise können für bekannte Profile und bekannte Lasten einmal ermittelte optimale Durchbiegungen (nach oben) anhand von Tabellen abgelesen werden und mit Hilfe entsprechender Lehren lediglich durch Betätigung der Spannvorrichtungen in der Feldmitte des Riegelprofils erzeugt werden.
Claims (19)
- Spannvorrichtung zur Aussteifung von Hohlprofilen, insbesondere für großflächige Rahmenkonstruktionen,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Inneren des Hohlprofils wenigstens ein Zugelement (3, 3') angeordnet und an seinen Enden mit den Enden des Hohlprofils derart verbunden ist, dass auf das Zugelement (3, 3') eine Zugkraft ausgeübt wird. - Spannvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Zugelement (3, 3') wenigstens an einem Ende ein Gewinde (6) aufweist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Zugelement (3, 3') über ein Spannelement (4) mit dem Hohlprofil verbunden ist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spannelement (4) als Widerlager dient und die Spannung unmittelbar auf das Zugelement (3, 3') aufgebracht wird. - Spannvorrichtungen nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Spannelement (4) als Keil-Spannvorrichtung (12, 12') ausgeführt ist und die Spannung mittels einer Spannschraube (16, 16') auf das Zugelement (3, 3') aufbringbar ist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Keil-Spannvorrichtung (12, 12') ein fest am Hohlprofil angebrachtes Basiselement (13, 13') und wenigstens ein dagegen in Längsrichtung des Zugelements (3, 3') verstellbares Keilelement (15, 15') aufweist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Basiselement (13, 13') wenigstens eine Keilfläche aufweist und dass ein Spannkörper (14, 14') in Richtung quer zum Zugelement (3, 3') mittels der Spannschraube (16, 16') relativ zum Basiselement (13, 13') derart verstellbar ist, dass sich das Zugelement (3, 3') verspannen lässt. - Spannvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ende des Zugelements (3, 3') unmittelbar am Keilelement (15,15') befestigt ist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Basiselement (13, 13') und der Spannkörper (14,14') zum Erreichen einer Zwangsführung ineinandergreifen. - Spannvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Basiselement (13) und der Spannkörper (14) mittels einer Nut/Feder-Verbindung (19/20) ineinandergreifen. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
das über die Länge des Zugelements (3, 3') im Inneren des Hohlprofils wenigstens ein Tragelement (5) zum Fixieren der Lage des Zugelements (3, 3') im freien Querschnitt des Hohlprofils vorgesehen ist. - Spannvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Hohlprofil mehrere Tragelemente (5) vorhanden sind, so dass das Zugelement (3, 3') im Hohlprofil als Tragwerk verspannbar ist. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlprofil ein Riegelprofil (1, 1') ist. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlprofil ein Pfostenprofil (2) ist. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlprofil ein Dachsparrenprofil (21) ist. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zugelement (3, 3') als Zugstange ausgebildet ist. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zugelement als Zugseil ausgebildet ist. - Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
gekennzeichnet durch
einen modularen Aufbau. - Verwendung einer Spannvorrichtung zur Aussteifung von Hohlprofilen nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Berechnung und Einstellung einer gewünschten lastabhängigen Vorspannung in einem zu verbauenden Hohlprofil,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:- Durchführen einer statischen Vorbemessung für ein bestimmtes Profil unter Berücksichtigung der bekannten statischen Lasten,- Berechnung der theoretischen lastabhängigen Durchbiegung,- Vorspannung des Hohlprofils auf einen spezifischen Wert (d), zur Vermeidung einer übergroßen Durchbiegung im Einbauzustand.
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