DE2246374A1

DE2246374A1 - Fachwerkkonstruktion

Info

Publication number: DE2246374A1
Application number: DE2246374A
Authority: DE
Inventors: Walter Kuhn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-21
Filing date: 1972-09-21
Publication date: 1974-06-20
Also published as: BE805162A; GB1450688A; FR2200420A1; DE2246374B2; CH575519A5; NL7312975A; DE2246374C3; FR2200420B3; IT993338B

Description

Hannover, den 18. September 1972

Betr. r K 565/A/rg - Anmelder: Herr Walter K: u h η

3ooo HANNOVER

Ferdinand-Wallbrecht-Str.24

" FachWerkkonstruktion "

Die Erfindung betrifft eine Fach Werkkonstruktion ausi über Knotenkörper miteinander verbindbaren Stäben und Platten. .-.--..■.

Bei bekannten Fachwerkkonstruktionen sind Stäbe mit Knoten verschraubt, verschweißt oder verklemmt. Zur Verschraubung dienen u.a. SchraubkuppLungen, die am Stabende an einer angeschweißten Halterung befestigt sind. Das Schweißen führt zu Verspannungen an der Schweißstelle, die sich nachteilig auf die Meßtoleranzen einer Konstruktion auswirken können..Zwischen dem Stabende und der Knotenanschlußfläche muß ein genügender Abstand zur Aufnahme des Schraubelementes und zum Ansatz des Werkzeuges ( Schlüssel ) verbleiben. Der Stab kann also nur über ein Zwischenstück an den Knoten geführt werden. Da das Zwischenstück nicht dem Querschnitt des Stabes entspricht, wird das lücken-

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lose Ausfischen des Fachwerkes erschwert. Bei den bebekannten Stab-Knoten-Konstruktionen ist ein nac.hfcirMg.-~ liches Justieren von Durchhängen bei Tragwerken, die z. b. durch Toleranzen entstanden sein können, nur unter großen Schwierigkeiten, z. B. durch Unterlegscheiben oder Distanzbuchsen in begrenztem Umfang möglich. Durch die besondere Ausbildung der Kupplung ist die Reduktion des verwendeten Schraubbolzens als Verbindungselement voir. Stab zum Knoten auf die Stablänge nicht möglich. Dadurch wird eine gegebenenfalls notwendige Herausnahme eines einzelnen Stabes aus einem bestehenden Trag- bzw. Fachwerksysteia erschwert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fachwerkkonstruktion der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit den vorgenannten Nachteilen nicht behaftet ist, und vor allem eine problemlose vollständige Ausfachung des Raumes zwischen den Stäben durclx PLattenkörper ermöglicht. Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenkörper als beliebige Polyeder ausgebildet sind, deren Flächenformen den Anschlußflächenformen der Stäbe identisch sind und daß die Anschlußflachen der Stäbe aus zur Stablängsachte senkrecht stehenden Querschnittsflächen gebildet sind,

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wobei innerhalb der Stäbe Kupplungselemente zur Verbindung der Knotenkörper mit den Stabenden vorgesehen sind.

Ein solcher Knotenkörper einer Fachweikkonstruktion unter Verwendung von erfindungsgemäß gestalteten · Knotenkörpern und Stäben stellt eine technische Konkretisierung geometrischer Gitter dar. Ein konkretisiertes geometrisches Gitter weist optimale Eigenschaften, sowohl hinsichtlich der Gliederung des Raumes als auch der Übertragung von Kräften auf. Es ermöglicht die mühelose Ausfachung des Raumes zwischen den Stäben.

Die Flächen eines Knotenkörpers können bei gleicher Größe sowohl von gleicher als auch von unterschiedlicher Form sein. Ebenso ist es möglich, Knotenkörper mit Flächen unterschiedlicher Größe mit gleicher- oder unterschiedlicher Form zu schaffen. Dadurch ist

eine technische Konkretisierung von Beziehungen belietLger Punkte im Raum zueinander möglich.

Durch die Anordnung der Kupplungselemente innerhalb der Stäbe ist die nach einem weiteren Erfindungsmerkmal besondere lückenlose Ausfachung der Ebenen zwi-

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sehen den Stäben mit plattenförmigen Körpern möglich. In jedem Stabende ist eine Schraube als Kupplungselement angeordnet und über eine am Stabende angeordnete Öffnung bedienbar. Die Schraube selbst kann in einer am Stabende angeordneten, die Achsrichtung verstellbaren Hülse gehalten sein. Die Verstellung ist in besonders vorteilhafter Weise durch eine Schraubausführung erreicht. Zur Erleichterung des Anschlusses zwischen dem Stabende Und dem Knotenkörper dient eine die Verbindungsschraube nach außen, beim Zusammenfügen der Teile in das Gewinde ses Knotenkörpers drückende Feder. An den Stirnflächen der plattenförmigen Körper, den Stabenden und den Knotenkanten sind nutenförmige Vertiefungen zur Aufnahme wn Dichtungen vorgesehen. Die plattenförmigen Körper greifen mit aus ihren Stirnflächen schwenkbaren oder herausechiebbären, verriegelnden oder verklemmenden Verbindung©elementen in nutenförmige Vertiefungen der Stabkörper· Die Di«?h.tungen können aus einem, mit einem Wärme entwickelnden Schaum— material ausschäumbaren Schlauch bestehen, deseen Süßere Oberfläche mit einem auf Wärmezufuhr reagierenden Klebstoff ummantelt ist. Dadurch entsteht eine Verklebung zwischen der Platte, dem Stab und dem Knoten, die gleichzeitig Verbindung und Dichtung ist, so daß aus der'Fach~ Werkkonstruktion ein Plächentragwerk entsteht«

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung einschließlich deren Entwicklung schematisch dargestellt und näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1-7 die Entwicklung eines besonders

einfachen Fachwerks mit Knotenkörpern in Form von Würfeln, zugehörigen Stäben mit quadratischem ■ Querschnitt und Plattenkörpern;

Fig. 8 - 11 den gleichen Entwicklungsvorgang

eines Fachwerks mit quaderförmigen Knotenkörpern, zugehörigen Stäben und Plattenkörpern;

Fig, 12 - 17 den gleichen EntwicklungsVorgang für eine Konstruktion mit kreisförmigen Anschlußflächen;

Fig. 18-23 die Entwicklung von abstrakten ·

geometrischen Gittern aus einer regelmäßigen Verteilung-von Punkten im Raum, den sogenannten Gitterpunkten mit den Verbindungen dieser Punktem den Gitterstrecken

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bis zum Einspannen von Flächen als abstraktes Beispiel einer Gliederung des Raumes;

Fig. 24 - 3o die Entwicklung einer Fachwerkkonstruktion als Konkretisierung in logischer Weiterentwicklung der Gestaltung nach den Figuren 18· - 23 durch su^ätzliche Gestalt-, Maß- und Materialbeziehungen;

Fig. 31 - 34 das Beispiel eines Überganges

zwischen Gitterformen;

Fig. 35 - 41b die Konkretisierung der abstrakten

Gitterpunkte, Gitterstrecken und aufgespannten Flächen gemäß Fig. 34 bis 37;

Fig. 42 - 46 die Entwicklung eine's geometrischen

Gitters bis zum Aufspannen von Flächen entsprechend den quaderförmigen Knotenkörpern der Fig-3-11 bzw. der unteren Teile der Fig. 37 bis 41;

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Fig, 47 u. 47a die Ausbildung und Anordnung von

Kupplungselementen;

Fig. 48 einen Ausschnitt aus einer Eckverbindung mit einer Ausfachung durch einen Plattenkörper:;

Fig. 49 verschiedene Möglichkeiten der

Anordnung einer Schraube als Kupplungselement;

Fig. 5o den Schnitt durch Stab und

Platte mit Dichtungselementen gemäß Fig. 48;

Fig. 51 . die Draufsicht auf eine Fachwerk-

konstruktion mit Knotenkörpern, Stäben und Plattenkörpern gemäß Fig. 48;

Fi'g. 52 . den Querschnitt durch eine Fach-

. Werkkonstruktion anderer Ausführung mit einem umlaufenden Dichtungselement;

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Fig. 53 die Draufsicht auf eine

Fachwerkkons truktion¹ mit Stäben und Knotenkörpern gemäß Fig. 52;

Fig. 54 den Querschnitt durch eine Fach-

werkkonstruktion mit Stäben quadratischen Querschnitts und einen Plattenkörper mit Elementen zur Befestigung des Plattenkörpers an den Stäben;

Fig. 5 5 die Draufsicht auf eine Fachwerkkonstruktion gemäß Fig. 54;

Fig. 56 den Querschnitt durch eine Fachwerkkonstruktion mit Knotenkörpern mit kreisförmigen Anschlußflächen und Befestigunqselementen für die Ausfachung;

Fig. 57 eine Draufsicht auf eine Konstruktion gemäß Fig. 56.

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Geometrische Gitter sind differenzierte Gliederungen des Raumes im Verhältnissystem. Sie entstehen durch eine Verteilung von Punkten im Raum, den sogenannten Gitterpunkten und den Verbindungen dieser Punkte, den. Gitterstrecken. Die Gitterpunkte und .Gitterstrecken sind abstrakt. Zu ihrer Konkretisierung, die zu Bauteilen führen sollen, sind eine Gestalbeziehung, eine Maßbeziehung und eine Materialbeziehung notwendig.

Die Gitterpunkte erhalten ihre Gestalt durch Einrichten von senkrechten,- parallelen Ebenen oder Flächen auf den Strecken, die diese Punkte mit anderen Punkten verbinden und sich an den bezogenen Gitterpunkten schneiden. Im Falle des Beispiels gemäß Figur 1 und 2 sind Pauallelanordnungen von Ebenen ausgewählt, deren Richtungen durch die Achsen eines räumlichen Koordinatenkreuzes bestimmt sind. Die Ebenen sind in Fig. 1 wie in allen folgenden Figuren durch die senkrecht zu den Koordinatenachsen stehenden Pfeile angedeutet. Bei beiliebig vielen Ebenen ergeben sich beliebige Schnittlinien, die gemäß Fig. 1 bis 3 den Kanten beliebig vieler, ineinandergeschalteter Würfel entsprechen. Alle Würfel haben den Schnittpunkt des Koordinatensystems als gemeinsamen Mittelpunkt. Eine Anzahl von acht solcher Würfel in bestimmter Zuordnung ist in Figur 3 gezeigt.. Aus einem Gitterpunkt ist somit ein von ebenen Flächen

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begrenzter Körper entstanden. Die Verbindung dieser Körper erfolgt durch Elemente, deren Querschnitt·

den Flächen der anschließenden Körper entspricht, wie insbesondere aus Figur 4 hervorgeht. Den weiteren Schritt, die Bildung des Verbindungselementes in Form eines Stabes, ist aus der anschließenden Figur 5 ersichtlich. In gleicher Weise wird die Ausiachung der Räume zv/ischen den Verbindungsstäben gebildet, wie die Fig. 6 und 7 zeigen. Die Bildung des Kriotenkörpers, in Form eines Quaders, kann durch Parallelbeziehungen mit Flächen variiert werden, wie die Fig. 3 bis 11 und 12 bis 17 zeigen, wovon die Fig. 12 bis 17 einen Sonderfall der Flächen in Form von Kreisflächen zeigen.

Im Raum verteilte Punkte führen über eine bestimmte Streckenbeziehung zu einem geometrischen Gitter, wie die Fig. 18 und 19 zeigen. Die Auswahl bestimmter Punkte aus einem solchen Gitter mit den zugehörigen Streckenbeziehungen zeigt die Fig. 2o. Die Fig. 21 bis 23 zeigen das Aufspannen von Flächen zwischen drei verschiedenen Strecken. Eine ähnliche Entwicklung zeigen die Fig. 42 bis 46. Die Eckpunkte, Strecken und aufgespannten Flächen soIcIv^r, den Raum systematisch gliedernden Gebilde v/erden durch Aufnahme von Gestalt-, Maßbeziehungen konkretisiert, und zwar in gleicher Weise wie in den Fig. 1 bis 7, 8 bis 11 und 12 bis veranschaulicht ist.

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Bisher wurde nur die Konkretisierung von geometrischen Gittern einer bestimmten Punktbeziehung veranschaulicht. Ebenso jedoch ist die Konkretisierung von geometrischen Gittern unterschiedlicher Punktverteilungen mit einem Überqanq von einer bestimmten Punktverteilung zur anderen möglich. Zur Veranschaulichung einer solchen Möglichkeit dienen die Fig. 31 bis 34 mit der Darstellung unterschiedlicher Punktbeziehungen mit einem Übergang von einem System zum. anderen. Die Figuren zeigen die Gliederung des Raumes durch Aufspannen von Flächen zwischen Gitterstrecken. Die Konkretisierung eines Knotenkörpers als Vorbedingung für technische Verbindungselemente u.a. im Übergangsbereich ist in Fig. 35 und 36 unter Verwendung der üblichen E&ral leibe Ziehungen dargestellt. Die Zuordnung von Knotenkörpern unter- bzw. oberhalb eines Übergangsbereiches und die daraus resultierenden Gebilde zeigen die PIq. 37 bis 41 einschl. Ausfachungen der Räume zwischen den Stäben. Die Fig. 41a und b zeigen einen oberen ebenen Abschluß und damit die Möglichkeit zur Aufnahme von verschiedenen Dachabdeckungen mit Entwässerungen und dergl.

Die schaubildliche Darstellung gemäß Fig. 47 zeigt die Verbindung eines Stabes mit einem Knotenkörper im Schnitt. Innerhalb eines Stabendes 51 in Form eines Pro-

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files ist ein Einsatzstück 52 zur Halterung der mit einem Innensechskant versehenen Befestigungsschraube 53 Angeordnet. Die Befestigungsschraube 53 greift mit ihrem Gewinde in Gewindebohrungen 54 eines Knotenkörpers 55. Eine mittels eines Klemmringes 56 an der Schraube 53 gehaltene Druckfeder 57 drückt die Befestigungsschraube 53 nach außen bzw. gegen die ersten Gewindegäng der Gewindebohrungen 54 eines angrenzenden Knotenkörpers 55. Dadurch kann beim Zusammenfügen dieser Elemente einer Fachwerkkoristruktion die Befestigungsschraube sofort angezogen Werden. ifSfe? #fne seitliche Langlochöffnung 58 kann die Befestigungsschraube 53 mit Hilfe eines mit einem Kardangelenk 58 versehenen Schraubenschlüssels 6o in einen Knotenkörper geschraubt werden.

Mit einem Plattenkörper 61 kann die Fläche zwischen den Stäben 51 ausgefacht werden. ( Fig. 48 ). Zwischen dem Plattenkörper und den Stäben 51 können Dichtungen 62 bei geeigneter Profilierung von Stab und Plattenkörper eingelegt werden. Die Enden einer rahmenförmig eingelegten Dichtung 62 können in Bohrungen 63 des Plattenkörpers 61 reichen. Die verschiedenen M-röglichkeiten einer Halterung der Befestigungsschraube 53 zeigt die Fig. 49. Neben dem schon in Fig. 47 gezeigten Einsatz 52 ist die Anordnung einer einschraubbaren Hülse 7o mit einem darin eingeschweißten

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Haltestück 71 dargestellt. Ebenso möglich ist die Verschweißung eines Haltesteges 72 unmittelbar in einem Stab 51. Die Fig. 52 und 53 zeigen die Verbindung von anders profilierten Stäben 8o und Plattenkörpern 81. Sie sind für die Verwendung eines einzigen Dichtelementes 82 ausgebildet. Die Fig. 47 bis 53 zeigen die Konstruktion als Verbindung von Knotenkörpern, Stäben und Platten.

Als Halteelemente für die Befestigungsschrauben 53 kann ein Einsatz 9o auch, sofern eine stufenlos^ Verstellbarkeit nicht gewünscht wird, der Einfachheit halber durch seitlich in den Stab eingezogene Schrauben 91 innerhalb des Stabes festgelegt werden. Fig. 54 und 55 zeigen die Verwendung von würfelförmigen Knotenkörpern mit glatten Stabprofilen 92 und entsprechenden Plattenkörpern 93. Die Verbindung zwischen den Plattenkörpern 53 und den Stäben kann durch innerhalb des Plattenkörpers 93 angeordnete, in nutenförmige Vertiefungen der Stäbe 92 eingreifende Verriegelungselemente 94 hergestellt werden. Die Verriegelungselemente 94 sind innerhalb von zylinderförmigen Haltekörpern 95 gelagert, worin sie durch ,Einziehen ■ von Schrauben 96 mit einem Innensechskant unverrückbar, verspannt werden können. Die Feststellschrauben 96 können mittels geeigneter Schlüssel 97, die in Bohrungen 98 greifen, festgezogen werden. Eine Abdeckkappe 99 kann die Bohrungen 98 hermetisch abschließen.

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Claims

Patentansprüche

Fachwerkkonstruktion aus über knotenkörper miteinander verbindbaren Stäben, dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenkörper als beliebige Polyeder ausqebildet sind, deren Flächenformen den Anschlußflächenformen der Stäbe identisch sind,

durch

und daß die Anschlußflächen der Stäbe/senkrechte, zur Stablängsachse stehende Querschnittsflächen gebildet sind, wobei innerhalb der Stäbe Kupplungselemente zur Verbindung der Knotenkörper mit den Stabenden vorgesehen sind.

Fachwerkkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen eines Knotenkörpers gleich groß und von gleicher Form sind·

Fachwerkkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen eines Knotenkörpers gleich groß und von unterschiedlicher Form sind.

Fachwerkkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen eines Knoten-

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körpers unterschiedlich groß und von gleicher Form sind.

5. Fachwerkkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen eines- Knotenkörpers unterschiedlich groß und von unterschiedlicher Form sind. · ■ · ■

6. Fachwerkkonstruktion nach den Ansprüchen 1 bis 5,^v dadurch gekennzeichnet, daß die Räume zwischen den Stäben lückenlos mit plattenförmigen Körpern ausgedacht sind.

7. Fachwerkkonstruktion nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Stabende eine von einem Steg (72) gehaltene Schraube (53) als Kupplungselement angeordnet und über eine am Stabende angeordnete Öffnung (58) bedienbar ist.

8. Fachwerkkonstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube in einem im Stabende angeordneten, in Achsrichtung verstellbaren Einsatz (52,7o) gehalten ist.

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9. Fachwerkkonstruktion nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines jeden Stabendes eine die Schraube (53) nach außen drückende Feder (57) mit Halterung (56) vorgesehen ist.

10. Fachwerkkonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnflächen der plattenförmigen Körper, den Stabflächen und Knotenkanten nutenförmige Vertiefungen zur Aufnahme von Dichtungen vorgesdien sind.

11. Fachwerkkonstruktion nach Anspruch 6,, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Körper mit aus ihren Stirnflächen schwenkbaren oder herausschiebbare^ verriegelnden oder verklemmenden Verbindungselementen (95,96) in nutenförir,ige Vertiefungen der Stabkörper greifen.

12. Fachwerkkonstruktion nach den Ansprüchen 6 und Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem mit einem Wärme entwickelnden Schaummaterial ausschäumbaren Schlauch besteht, dessen äußere Oberfläche mit einem auf Wärmezufuhr reagierenden Klebstoff ummantelt ist.

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