DE29912065U1

DE29912065U1 - Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier in einem Punkt zusammenlaufender Stäbe eines Stabtragwerks

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Publication number: DE29912065U1
Application number: DE29912065U
Authority: DE
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1999-07-10
Filing date: 1999-07-10
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2009-07-11

Description

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DIPL.-ING. F. W. MOLL · DIPL.-ING. H. CH. BITTERICH

ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

LANDAU/PFALZ

09.07.1999 K/Mr.

Dyckerhoff & Widmann Aktiengesellschaft, 81902 München

Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier in einem Punkt zusammenlaufender Stäbe eines Stabtragwerks

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier in einem Punkt zusammenlaufender Stäbe eines Stabtragwerks entsprechend den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.

Unter Stabtragwerken versteht man Bauwerke, die sich unter Bildung von dreieck- oder viereckförmigen Maschen aus einer Vielzahl von Stäben zusammensetzen. Die Eckpunkte der Maschen sind dabei die Knotenpunkte des Stabtragwerks, in denen die einzelnen Stäbe zusammenlaufen. Während dreieckförmige Maschen eigenstabil sind, müssen viereckförmige Maschen zum Beispiel mit Hilfe von diagonal gespannten Zuggliedern oder biegesteifen Eckverbindungen ausgesteift werden.

Insbesondere Stahlkonstruktionen, wie z.B. Gittermasten, Brücken oder Kuppeln, werden häufig als Stabtragwerke ausgebildet. Vorteil solcher Stabtragwerke ist deren klar definierter Kräfteverlauf innerhalb der Konstruktion, wobei infolge des äußeren Lastangriffs in den einzelnen Stäben im wesentlichen nur Zug- oder Druckspannungen auftreten. Durch die aufgelöste Bauweise können diese Bauwerke filigraner und leichter hergestellt werden. Bei Gebäuden, wie z.B. Kupppein, kann durch Verglasen der einzelnen Maschen eine große Glasfläche mit entsprechend großem Lichteinfall geschaffen werden. Von zentraler Bedeutung für die Stabilität eines Stabtragwerks sind dessen Knotenpunkte, in denen die einzelnen Stäbe zusammenlaufen und dabei verschieden gerichtete Kräfte aufnehmen und weiterleiten.

Durch Benutzung ist eine Knotenkonstruktion mit einem zentralen plattenförmigen Verbindungsglied bekannt. Das Verbindungsglied weist mehrere in Richtung der ankommenden Stäbe hintereinander angeordnete Bohrungen auf, die mit den Bohrungen in den freien Enden der Stäbe korrespondieren. Mit Hilfe von Schrauben werden das Verbindungsglied und die Stäbe fest miteinander verschraubt, wobei in Abhängigkeit der Überlappungslänge auch Momente von

einer derart ausgebildeten Knotenkonstruktion aufgenommen werden können. Ferner weist diese Knotenkonstruktion eine das Verbindungsglied durchdringende Schraube auf, an deren Enden zwei sich gegenüberliegende Teller zur Befestigung der Verglasung und zusätzlicher Spannelemente angeordnet sind.

Nachteil dieser Knotenkonstruktion ist deren großer Aufwand bei der Montage. Es müssen bei jedem anzuschließenden Stab des Stabtragwerks mehrere Schrauben angezogen werden. Die Montage von Verbindungsglied und Stäben erfolgt stets direkt an der Einbaustelle, die sich in großer Höhe und an schwer zugänglichen Stellen befinden kann, so dass die Montage nicht nur unter erschwerten Bedingungen, sondern auch unter zusätzlicher Gefahr für das Montagepersonal erfolgt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Knotenkonstruktion kommt bei wechselnden geometrischen Verhältnissen zum Tragen. Ändern sich im Zuge des Baufortschritts die Neigung der Stäbe in und senkrecht zur Tragwerksebene, so müssen für jeden Knotenpunkt entsprechend den räumlichen Gegebenheiten exakt daran angepasste Verbindungsglieder angefertigt werden. Eine Anpassung an unterschiedliche geometrische Gegebenheiten ist mit der bekannten Knotenkonstruktion somit nicht möglich. Damit erhöht sich nicht nur der Aufwand bei der Herstellung der einzelnen unterschiedlichen Verbindungsglieder, sondern auch der Aufwand bei deren Einbau, da jeder Typ eines Verbindungsglieds nur an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Bauwerks passt. Dies führt in der Praxis zwangsläufig zu einem größeren Ausschuss bei der Herstellung der Verbindungsglieder sowie zu erhöhten Montagezeiten.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Knotenkonstruktion zu schaffen, die schnell und leicht zu montieren ist und an unterschiedliche geometrische Verhältnisse angepasst werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, alle in einem Knotenpunkt ankommenden Stäbe eines Stabtragwerks durch Spannen eines einzigen Zugglieds miteinander zu verbinden und dadurch erst in ihrer endgültigen Lage zueinander zu fixieren. Gemäß der Erfindung geschieht dies zum Beispiel mit Hilfe nur einer Schraube, die während des Anziehens die Anschlussköpfe an den Enden der Stäbe zwischen zwei sich gegenüberliegenden Platten und einem Widerlagerteil festklemmt. Dadurch verkürzen sich zunächst die Montagezeiten bei der Herstellung eines Stabtragwerks, was in erster Linie zu Einsparungen auf der Personalseite führt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei nicht auf eine vorgegebene Knotengeometrie beschränkt. Bis zum Spannen des Zugglieds können Stäbe aus den unterschiedlichsten, in Bauwerksebene liegenden Richtungen an die Vorrichtung angeschlossen werden. Erst durch Herstellen der Klemmverbindung durch Spannen des Zugglieds werden die Stäbe in ihrer bestimmungsgemäßen Lage fixiert. Auf diese Weise ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung universell für die unterschiedlichsten Bauwerke mit variierendem Anschlusswinkel einsetzbar, ohne dass sie von ihrer Konstruktion her geändert werden müsste. Dies vergrößert den Anwendungsbereich der Erfindung und vereinfacht darüber hinaus sowohl den Herstellungs- als auch Montagevorgang erheblich.

Die durch das Spannen des Zugglieds entstehende Klemmung der Anschlussköpfe ist darüber hinaus in der Lage, auch Biegemomente aufzunehmen, so dass auch viereckförmige Maschen ohne weitere Aussteifungsmaßnahmen gebildet werden können.

Der Einsatzbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nach einer bestimmten Ausführungsform weiter vergrößert, indem die Position des am Zugglied angeordneten Widerlagerteils über die Länge des Zugglieds veränderlich

ist. Dies kann beispielsweise durch eine Schraube bewerkstelligt werden, auf die das Widerlagerteil mit seinem Innengewinde aufgeschraubt werden kann. Durch Verstellen des Widerlagerteils verändert sich dieser Widerlagerpunkt gegenüber dem hinteren Auflagerpunkt an den sich gegenüberliegenden Platten, was eine Änderung des Anschlusswinkels senkrecht zur Bauwerksebene zur Folge hat. Auf diese Weise gelingt es, die Vorrichtung auch an unterschiedliche Neigungen der ankommenden Stäbe des Stabtragwerks senkrecht zur Bauwerksebene anzupassen. Die oben genannten Vorteile kommen dabei verstärkt zum Tragen. Darüber hinaus lassen sich herstellungs- und montagebedingte Toleranzen besser ausgleichen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Einzelteile der Vorrichtung im lockeren Verbund vorzumontieren. Dabei sind die Anschlussköpfe durch das Verbindungsglied, das Widerlagerteil und die Platten nur so weit gehalten, dass sie lose zusammenhängen. Ihre definitive Lage zueinander nehmen sie erst nach Anschluss aller ankommenden Stäbe über deren Anschlussköpfe an die Vorrichtung vor Ort ein. Auch diese Maßnahme führt zu einer Verkürzung der Montagezeiten vor Ort und weiter zu einer Reduzierung des Unfallrisikos, dem das Montagepersonal ausgesetzt ist.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform besitzt der Anschlusskopf an seinem rückwärtigen Ende eine dem Hohlprofil des Stabes entsprechende Querschnittsform, so dass Anschlusskopf und Stab zur gegenseitigen Verbindung lediglich ineinandergeschoben werden. Die Fixierung des Anschlusskopfes innerhalb des Hohlprofils erfolgt vorteilhafterweise über eine spezielle Ausführungsform des Anschlusskopfes, die dessen zangenförmige Ausgestaltung vorsieht. Durch Zusammendrücken der vorderen Backen des Anschlusskopfes im Zuge des Spannens des Zuggliedes kommt es zu einer Spreizung der hinteren Schenkel des Anschlusskopfes, die, wenn sie in das Hohlprofil der ankommenden Stäbe eingesteckt sind, zu einem Reibschluss zwischen Hohlprofil und Anschlusskopf führt. Durch diese weitere Maßnahme werden die Montagezeiten auf ein Minimum reduziert. Damit überhaupt eine Spreizung der Schenkel des

Anschlusskopfes stattfinden kann, muss der Anschlusskopf zwischen den vorderen Backen und den rückwärtigen Schenkeln ein Gelenk aufweisen. Aufgrund seiner einfachen Ausführungsart bevorzugt die Erfindung neben einem Rollen- oder Kipplager insbesondere ein Fließgelenk.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in Form eines Kuppelbauwerks näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schrägansicht eines kuppeiförmigen Stabtragwerks in schematischer Darstellung,

Fig. 2a eine Draufsicht auf einen Anschlusskopf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2b eine Seitenansicht des in Fig. 2a dargestellten Anschlusskopfes, Fig. 3a eine Draufsicht auf eine Platte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 3b eine Seitenansicht der in Fig. 3a dargestellten Platte,

Fig. 4a eine Draufsicht auf ein Widerlagerteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4b eine Seitenansicht des in Fig. 4a dargestellten Widerlagerteils,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines fertigen Knotens eines Stabtragwerks unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 6 eine Draufsicht auf den unter Fig. 5 dargestellten Knoten.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kuppel 1 besitzt die Form einer Halbkugel. Ihre Oberfläche setzt sich aus einer Vielzahl rombenförmiger Maschen 2

zusammen, die von den Einzelstäben 3 des Stabtragwerks gebildet sind. Die einzelnen Stäbe 3 laufen jeweils in den Knotenpunkten 4 zusammen, wo sie auf erfindungsgemäße Weise miteinander befestigt sind. Die Besonderheit bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist, dass alle Einzelstäbe 3 die gleiche Stablänge aufweisen. Lediglich die Anschlusswinkel, mit dem die Einzelstäbe 3 in den Knotenpunkten 4 angeschlossen sind, variieren von Masche zu Masche.

Die Fig. 2a und 2b zeigen einen Anschlusskopf 5, der Teil der Erfindung ist. Der Anschlusskopf 5 besitzt insgesamt zangenförmige Gestalt. Er setzt sich aus einem Oberteil 6 und einem Unterteil 7 zusammen, die im mittleren Bereich des Anschlusskopfes 5 über ein Gelenk 8 miteinander verbunden sind. Das rückwärtige Ende von Oberteil 6 und Unterteil 7 besteht jeweils aus einem oberen Schenkel 9 bzw. einem unteren Schenkel 10, die an ihren einander zugewandten Seiten eine die Ausnehmung 13 bildende Schräge 11 bzw. 12 aufweisen. Die die anderen Flächen bildenden Seiten der Schenkel 9 und 10 sind im Kantenbereich gefast, um das Einfädeln des Anschlusskopfes 5 in ein Hohlprofil eines Stabes 3 zu erleichtern.

Das gegenüberliegende Ende des Oberteils 6 bzw. Unterteils 7 weist jeweils unter Bildung eines Längsspalts 16 sich gegenüberliegende Backen 14 und 15 auf. Der Spalt 16 ermöglicht in Verbindung mit der Ausnehmung 13 ein Kippen des Oberteils 6 gegenüber dem Unterteil 7 um die Achse des Gelenks 8, was beim Zusammendrücken der Backen 14 und 15 zu einer Spreizung der Schenkel 9 und 10 führt.

Die Backen 14 und 15 verlaufen zu ihren freien Enden hin konisch zu, wobei sie an ihrer Stirnseite jeweils eine viertelkreisförmige Ausnehmung 17 aufweisen, die sich infolge ihrer Anordnung im Bereich der Längsachse 18 des Anschlusskopfes 5 zu einer halbrunden Ausnehmung ergänzen. Die äußeren Längsseiten der Backen 14 und 15 weisen gegenläufige Schrägen 19 und 20 bzw. 21 und 22 auf, so dass sich daraus eine dachförmige Gestalt der Längsseiten ergibt. An der Stoßstelle zwischen den Backen 14 und 15 und den Schenkeln 9 und 10 ist ein

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Flansch 23 angeordnet. Der Flansch 23 bildet zusammen mit dem Verbindungssteg 24 zwischen den Schenkeln 9 und 10 das Fließgelenk 8. Dabei ergibt sich die Gelenkwirkung durch elastische und plastische Verformungen im Steg- und Flanschbereich, die Relativbewegungen zwischen Oberteil 6 und Unterteil 7 ermöglichen.

Die Fig. 3a und 3b zeigen eine kreisförmige Platte 25, die im Kreismittelpunkt eine ebenfalls kreisförmige Ausnehmung 26 aufweist. Die in der Fig. 3b dargestellte obere Seite 27 der Platte 25 weist entlang ihres Randes eine Aufkantung 28 auf, die zu ihrem freien Ende hin spitz zuläuft.

Einen weiteren Bestandteil der Erfindung zeigen die Fig. 4a und 4b. Dort sieht man ein Widerlagerteil 29 in Form einer Rändelmutter. Das Widerlagerteil 29 weist eine zentrale Bohrung 30 mit Innengewinde 31 auf. Der äußere Umfang 32 des Widerlagerteils 29 ist in der Draufsicht (Fig. 4a) kreisrund ausgebildet und besitzt im Querschnitt (Fig. 4b) halbrunde Gestalt.

Das erfindungsgemäße Zusammenwirken dieser Teile in Verbindung mit einer Schraube 33 mit aufgeschraubter Mutter 34 zeigt Fig. 5 in einer Seitenansicht, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber senkrecht zur Zeichenebene angeordnet Stäbe, wie sie aus Fig. 6 ersichtlich sind, nicht dargestellt sind.

In dem durch die Achse 35 angedeuteten Knotenmittelpunkt ist die Schraube 33 angeordnet. Die Schraube 33 durchdringt zwei, wie unter den Fig. 3a und 3b näher beschriebene Platten 25' und 25". Zwischen den Platten 25' und 25" ist außerdem ein Widerlagerteil 29', wie es beispielsweise in den Fig. 4a und 4b näher beschrieben ist, auf das Gewinde der Schraube 33 aufgeschraubt.

Vom linken und rechten Blattrand kommend sieht man die Enden der Stäbe 3', 3", die aus einem Hohlprofil gebildet sind. In die Stabenden sind die Anschlussköpfe 5', 5" mit ihren beiden rückwärtigen Schenkeln 9', 9" und 10', 10" eingesteckt, wobei der Flansch 23', 23" als Anschlag zur Begrenzung der Einstecktiefe dient.

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Die beiden Backen 14', 14" und 15', 15" und der Anschlussköpfe 5', 5" reichen bis in den Bereich zwischen den beiden Platten 25' und 25" hinein, wo sie mit ihrer stirnseitigen Ausnehmung 17', 17" in Eingriff mit dem Widerlagerteil 29' stehen.

Zum kraftschlüssigen Verbinden der Stäbe 3', 3" und der in Fig. 6 zusätzlich dargestellten Stäbe 3"' und 3"" wird die auf der Schraube 33 sitzende Mutter 34 angezogen. Dabei drücken die sich gegenüberliegenden Platten 25', 25" mit ihrer spitz zulaufenden Aufkantung 28', 28" auf die Schrägen 19', 19", 19'", 19"" der Backen 14', 14", 14'", 14"" der Anschlussköpfe 5', 5", 5"', 5"" und der Schrägen 21', 21", 21'", 21"" der Backen 15', 15", 15'", 15"". Infolge der Schrägen 19', 19", 19'", 19"" und 21', 21", 21'", 21"" und der kreisförmigen, spitz zulaufenden Aufkantung 28', 28" entstehen bei jedem Anschlusskopf 5', 5", 5'", 5"" vier Auflagerpunkte A, B, C, D, von denen die oberen in Fig. 6 dargestellt sind. Die Neigung der Schrägen 19', 19", 19"', 19"" und 21', 21", 21'", 21"" gewährleisten dabei eine bessere Kraftübertragung zwischen den Platten 25', 25" und den Anschlussköpfen 5', 5", 5'", 5"" und bewirken zusätzlich, dass die Anschlussköpfe 5', 5", 5'", 5"" beim Zusammenspannen der Schraube 33 mit ihrer stirnseitigen Ausnehmung 17', 17", 17'", 17"" gegen das Widerlagerteil 29 gedrückt werden.

Das Zusammenspannen der beiden Platten 25' und 25" bewirkt ferner, dass der Spalt 16', 16" zwischen den oberen Backen 14', 14" und unteren Backen 15', 15" der Anschlussköpfe 5', 5", 5'" 5"" am freien Ende verringert wird. Dadurch wird ein Form- und Kraftschluss zu dem äußeren Umfang 32' des Widerlagerteils 29' hergestellt und gleichzeitig eine Spreizung der oberen Schenkel 9', 9", 9'", 9"" und unteren Schenkel 10', 10", 10"', 10"" bewirkt. Diese Spreizung führt zur Herstellung eines Reibschlusses zwischen den Schenkelaußenseiten und der Innenseite des Hohlprofils der Stäbe 3', 3", 3"', 3"".

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Lage, neben Zug- und Druckkräften auch Biegemomente aufzunehmen. Dabei werden Biegemomente senkrecht zur Tragwerksebene über den Auflagerpunkt des Anschlusskopfes 5', 5", 5'", 5"" an dem Widerlagerteil 29' einerseits und dem Auflagerpunkt des Anschlusskopfes 5',

5", 5'", 5"" an den Platten 25', 25" andererseits aufgenommen. Momente in Tragwerksebene werden über die sich an der Schrägen 19', 19", 19"', 19"" und 21', 21", 21"', 21"" der oberen Backen 14', 14", 14'", 14"" und unteren Backen 15', 15", 15'" 15"" ergebenden Kontaktpunkte A, B, C, D in Verbindung mit dem Kontaktpunkt E in die Vorrichtung eingeleitet.

Claims

1. Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier in einem Punkt zusammenlaufender Stäbe (3) eines Stabtragwerks mit zwei sich gegenüberliegend angeordneten Platten (25), die von einem zentralen, die Platten (25) durchdringenden Zugglied (33) gehalten sind, einem an dem Zugglied (33) zwischen den Platten (25) angeordneten Widerlagerteil (29) und jedem Stab (3) zugeordnete Anschlussköpfe (5), deren rückwärtige Enden mit den Stäben (3) verbunden sind und deren vordere Enden sowohl mit den Platten (25) als auch dem Widerlagerteil (29) in kraftschlüssigem Verbund stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Widerlagerteils (29) über die Länge des Zugglieds (33) verstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (33) aus einer Schraube und das Widerlagerteil (29) aus einer Mutter besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des Widerlagerteils (29) in Richtung der Längsachse des Zugglieds (33) rund ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (25) an ihren gegenüberliegenden Flächen (27) eine randseitige Aufkantung (28) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufkantung (28) spitz zulaufend ausgebildet und/oder mit Zähnen versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskopf (5) an seinem freien Ende eine der Querschnittsform des Widerlagerteils (29) entsprechende Ausnehmung (17) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (19) und/oder Unterseite (21) des Anschlusskopfes (5) im Kontaktbereich mit den Platten (25) zur Verbesserung der Kraftübertragung gegenüber der Längsachse (18) des Anschlusskopfes (5) geneigt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskopf (5) zweigeteilt ist, wobei er einen der oberen Platte (25) zugeordneten oberen Backen (14) und einen der unteren Platte (25) zugeordneten unteren Backen (15) aufweist, die durch einen Spalt (16) voneinander getrennt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskopf (5) im hinteren Bereich zur Bildung eines Oberteils (6) in Fortsetzung des oberen Backens (14) einen oberen Schenkel (9) und zur Bildung eines Unterteils (7) in Fortsetzung des unteren Backens (15) einen unteren Schenkel (10) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Oberteil (6) und Unterteil (7) an der Stoßstelle zwischen den Backen (14, 15) und Schenkeln (9, 10) über ein Gelenk (8) miteinander verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (8) ein Fließgelenk ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (8) ein Kipp- oder Rollenlager aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskopf (5) im Bereich der Schenkel (9, 10) derart ausgebildet ist, dass er in das Hohlprofil der Stäbe (3) einschiebbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (9, 10) an den Kontaktstellen mit den Stäben (3) Profilierungen aufweisen.