DE2743269C2 - Knotenpunktverbindung für Raumfachwerke aus Stäben und kugelähnlichen Knotenstücken - Google Patents

Knotenpunktverbindung für Raumfachwerke aus Stäben und kugelähnlichen Knotenstücken

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Knotenpunktverbindung für Raumfachwerke aus Stäben, vorzugsweise Rohrstäben, und kugelähnlichen Knotenstücken zur Aufnahme von Befestigungsschrauben für den Anschluß der Stäbe, die an jedem Anschlußende ein Anschlußteil mit einem Flansch aufweisen, der Bohrungen zum Durchführen der Befestigungsschrauben enthält
Eine derartige Knotenpunktverbindung ist durch die DE-PS 8 41 351 bekanntgeworden. Die in die Anschlußenden der Stäbe eingeschraubten Ansclilußteile weisen bei dieser Knotenpunktverbindung einen relativ schmalen Flansch auf, der zur Aufnahme der Befestigungsschrauben dient Für die Übertragung großer Anschlußkräfte, insbesondere hoher Torsions- und Biegemomente in beliebiger radialer Richtung sind derartige schmale Flansche jedoch wenig geeignet.
Außerdem stehen die Flanschteile hier seitlich über den Staubumfang hervor und es sind daher entsprechend große Knotenstücke erforderlich, wenn eine größere Zahl von Stäben an einem Knotenstück angeschlossen werden soll. Man ibt jedoch bestrebt, solche Knotenstükke aus Gründen der Kosten- und Gewichtsersparnis, aber auch zur Erleichterung der Montage möglichst klein zu halten, insbesondere wenn es sich um solche aus Vollmaterial handelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Knotenpunktverbindung der eingangs beschriebenen Bauart derart weiterzubilden, daß bei kleinstmöglicher Anschlußfläche möglichst große Anschlußkräfte, wie Druck- und Zugkräfte, Biege- und Torsionsmomente aufgenommen werden können.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Anschlußteil an seiner Umfangsfläche mit muldenartigen Einführräumen für die Befestigungsschrauben versehen ist, in welche die Bohrungen im Flansch münden, und daß das Anschlußteil im Bereich der Einführräume einen kreuzähnlichen Querschnitt aufweist, der mindestens das gleiche Widerstandsmoment wie der Stab hat. Aufgrund dieser Ausbildung kann die Anschlußfläche am Flansch relativ klein gehalten werden und es können daher vorteilhaft entsprechend kleine, handliche und preiswerte Knotenstücke zur Anwendung kommen. Gleichwohl können durch ein solches Anschlußteil große Anschlußkräfte übertragen werden, insbesondere hohe Biege- und Torsionsmomente, da das Anschlußteil auch im geschwächten Bereich der Einführräume einen Querschnitt aufweist, dessen Widerstandsmoment mindestens so groß wie dasjenige des Stabes ist. Dadurch, daß die Bohrungen im Flansch in die Einführräume für die Befestigungsschrauben münden, können letztere auch einfach seitlich in diese Räume eingebracht, durch die Bohrungen im Flansch hindurchgesteckt und in die Gewindebohrungen im Knotenstück eingedreht und festgezogen werden. Ferner wird durch die Erfindung das Einführen eines Stabes zwischen zwei bereits fixierten Knotenstücken dadurch erleichtert, daß axial überstehende Befestigungsmittel vermieden sind.
Die gleichen Vorteile erreicht man auch dann, wenn die vorstehende Aufgabe durch eine Knotenpunktverbindung gelöst wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Anschlußteil an seiner Umfangsfläche mit einem ringförmigen Einführraum für die Befestigungsschrauben versehen ist, in welchen die Bohrungen im Flansch münden und daß das Anschlußteil im Bereich des Einführraumes einen rohrförmigen Querschnitt aufweist, der mindestens das gleiche Widerstandsmoment wie der Stab hat.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So ergibt sich eine
besonders kleine Anschlußfläche bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 5.
Eine Reduzierung der Fertigungskosten wird durch die Merkmale des Anspruches 6 erreicht, während die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 die Montagearbeit erleichtert, da ein Stab noch vor Herstellung der Schraubverbindungen an den zentrierenden Vorsprüngen zweier gegenüberliegender Knotenstücke einfach aufgelagert werden kann.
Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen schematischen Ausschnitt aus einer einschaligen Raumfachwerkkuppel, bei der die Knotenpunktverbindung gemäß der Erfindung angewendet werden kann;
Fig.2 eine Längsschnittansicht einer Knotenpunktverbindung mit einem Teil eines Rohrstabes und einem Knotenstück;
Fig.3 eine Querschnittsansicht eine:, Anschlußteils entlang der Linie III-III der Fig. ί ;
Fig.4 einen Längsschnitt eines modifizierten Anschlußteils;
F i g. 5 eine Schrägansicht eines Rohrstabendes mit einstückig ausgeformtem Anschlußteil und angeschweißtem Flansch;
F i g. 6 eine weitere Schrägansicht eines Rohrstabendes mit einem abgeänderten, angeschweißten Anschlußteil und angeschweißtem Flansch;
Fig.7 eine Teil-Längsschniltansicht des Anschluß- 3U teils der F i g. 6 entlang der Linie VII-VII in F i g. 6;
Fig.8 eine Teil·Längsschnittansicht des Anschlußteils der F i g. 6 entlang der Linie VIII-VIII in F i g. 6.
Bei dem in F i g. 1 gezeigten Teil einer einschaligen Raumfachwerkkuppel sind an jedem Knotenstück 10 drei Rohrstäbe 11 unter verschiedenen Winkeln angeschlossen, wobei die einzelnen Verbindungen zwischen den Rohrstäben und Knotenstücken Zug- und Druckkräfte sowie Biege- und Torsionsmomente aufzunehmen haben. Bei einer Raumfachwerkkuppel, deren größter Durchmesser etwa 60 m beträgt und für die Rohrstäbe mit z. B. einem Außendurchmesser von 159 mm und einer Wanddicke von z. B. 8 mm verwendet werden, können an den Knotenpunktverbindungen Biegemomente bis zu 15kNm, Torsionsmomente bis 7,5 kNm sowie zusätzliche Zug- und Druckkräfte von mehreren kN auftreten.
In F i g. 2 ist ein Teil eines kugelförmigen Knotenstükkes 10 gezeigt, das an jeder Anschlußstelle jeweils vier Gewindebohrungen 110 enthält. Ferner zeigt F i g. 2 das eine Ende eines Rohrstabes 11 mit kreisringförmigem Querschnitt, an welchem mittels einer Ringschweißung Ha ein Anschlußteil 12 befestigt ist, dessen Außendurchmesser demjenigen des Rohrstabes il entspricht. An dem gegenüberliegenden nicht gezeigten Ende des Rohrstabes 11 ist ein gleichartiges Anschlußteil angeschweißt. Das Anschiußteil 12 ist mit einer durchgehenden Längsbohrung 13 versehen, um z. B. auch den Innenumfang der Rohrstäbe aus Stahl mit einem Korrosionsschutz-Überzug versehen zu können. Das Anschlußteil 12 kann aus einem Schmiedeteil bestehen, das einen einstückig angeformten Flansch 14 mit einer ringförmigen Anschlußfläche 15 aufweist. Diese ringförmige Anschlußfläche sitzt bei montiertem Rohrstab auf einer entsprechend angepaßten ringförmigen Anlagefläche 16 am Knotenstück 10. Es sei bemerkt, daß an jeder Rohrstabanschlußstelle des Knotenstücks eine solche ringförmige Aniagefläche vorgesehen ist.
Innerhalb der ringförmigen Anschlußfläche 15 weist der Flansch 14 eine konische Ausnehmung 17 auf, die mit einem zentrierenden kegelstumpfförmigen Vorsprung 18 am Knotenstück 10 zusammenwirkt, um die exakte Montage eines Rohrstabs an einem Knotenstück zu erleichtern.
An seinem mittleren Abschnitt enthält das Anschlußteil 12 vier durch kreuzförmig angeordnete Längsrippen 19 in Umfangsrichtung voneinander getrennte Einführräume 20 für Befestigungsschrauben 21, deren Länge gleich oder kleiner als diejenige der Einführräume 20 ist. Bei der Montage eines Rohrstabes 11 werden dessen Anschlußteile 12 zunächst durch die Vorsprünge 18 an den betreffenden Knotenstücken 10 gehalten und dann können die Befestigungsschrauben 21 nacheinander in die Einführräume 20 eingesetzt, durch die Bohrungen 22, die dicht neben dem Außenumfang des Flansches 14 angeordnet sind, hindurchgesteckt sowie in die Gewindebohrungen 110 im Knotenstück 10 eingedreht und festgezogen werden. Zur Schaffung eines hochfesten biegesteifen Rohrstabanschlusses können genormte Befestigungsschrauben verwendet werden, die mittels gängiger Schraubwerkzeuge festgezogen werden können.
Ein modifiziertes Anschlußteil 12a, das vorteilhaft preiswert als Drehteil hergestellt werden kann, ist in F i g. 4 dargestellt. Das Anschiußteil 12a wird zweckmäßig aus einem starkwandigen Rohr herausgedreht, und zwar unter Ausbildung eines ringförmigen Flansches 14a an seinem einen Ende, der Bohrungen 22a zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 21 aufweist. Auch in diesem Fall ist das Anschlußteil 12a mittels einer Ringschweißung 11a mit dem Rohrstab 11 verbunden. Der Einführraum 2Oj für die Befestigungsschrauben 21 besteht aus einer ringförmigen Ausdrehung. Stattdessen können jedoch auch vier Ausfräsungen (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die nur auf den Raum beschränkt sind, der unmittelbar durch die Größe der Befestigungsschrauben vorgegeben ist.
Von Bedeutung ist die Abstimmung des Außendurch messers Da2 und des Innendurchmessers D12, derart, daß das Widerstandsmoment an dieser schwächsten Stelle des Anschlußteils 12a mindestens so groß ist wie das Widerstandsmoment des Rohrstabes 11 mit dem Außendurchmesser Da \ und dem Innendurchmesser Dn.
Der Durchmesser D3 3 des Flansches 14a und des Anschweißteils entspricht wieder dem Außendurchmesser D11 1 des Rohrstabes 11. Wesentlich ist ferner, daß der Abstand »e« der Achsen der Befestigungsschrauben 21 von der neutralen Achse des Anschlußteils bzw. Längsachse des Rohrstabes so groß wie möglich ist, damit die Befestigungsschrauben möglichst klein gehalten werden können, gleichwohl das auftretende Biegemoment aufnehmen und die notwendige Anpressung des Flansches an das Knotenstück gewährleisten.
Bei der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform ist das Anschlußteil 126 durch einen Schmiedevorgang aus dem Ende des Rohrstabes 11 ausgeformt. Das Anschlußteil 126 weist gleich dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 und 3 vier kreuzförmig angeordnete Längsrippen 190 auf, die in Umfangsrichtung zwischen sich Einführräume 20ό für nicht gezeigte Befestigungsschrauben begrenzen. An der außenliegenden Stirnseite d-js Anschlußteils \2b ist ein Flansch 14Z) angeschweißt, der vier nahe seinem Außenumfang angeordnete Bohrungen 22b zur Aufnahme der Befestigungsschrauben aufweist. Der Außendurchmesser des Anschlußteils
YIb und des Flansches 146 entsprechen auch in diesem Fall demjenigen des Rohrstabes 11. Der Flansch 146 kann ferner gleich der Ausführungsform nach den Fig.2 und 3 wahlweise mit einer ringförmigen Anschlußfläche und einer konischen Ausnehmung zur Aufnahme eines zentrierenden Vorsprungs am Knotenstück versehen sein. Mit So ist die normale Wanddicke des Rohrstabes 11 bezeichnet.
Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 2, 3 und 5 ist das Anschlußteil 12 bzw. 126 vorzugsweise durch Warmverformung so ausgebildet, daß sein Querschnitt an der schwächsten Stelle wenigstens das gleiche Widerstandsmoment wieder Rohrstab 11 aufweist.
Die in den Fig.6—8 abgebildete Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem in Form einer Scheibe ausgeführten Flansch 14c und dem Rohrstab 11 ein Anschlußteil 12c in der Art eines kalt- oder warmverformten dickwandigeren Rohrstücks angeordnet ist. Dieses Anschlußteil 12cwird durch Schweißnähte lic und Hd mit dem Flansch 14c und dem Rohrstab 11 verbunden. Das Anschlußteil 12c ist im Ausführungsbeispiels mit vier eingedrückten muldenartigen Einführräumen 20c für die Befestigungsschrauben 21 versehen, die so geformt sind, daß die Befestigungsschrauben seitlich eingeführt, durch die Bohrungen 22c im Flansch 14c hindurchgesteckt und in die Gewindebohrungen in dem Knotenstück eingedreht und festgezogen werden können. Die Wanddicken 5i und 52 des Anschlußteils 12c sind so bemessen, daß das Widerstandsmoment an jeder Stelle desselben mindestens so groß ist wie das Widerstandsmoment des Rohrstabes 11 mit der Wanddicke 5b. Fertigungstechnisch hat diese Lösung den Vorteil, daß die verformten Anschlußteile 12c in der Art von Rohrzwischenstücken mit einfachsten Mitteln aus steifwandigem Rohr hergestellt und mit einer weitgehend mechanisierbaren SchweiBvorrichuing jeweils an einem Flansch angeschweißt werden können. Die Zusammengesetzten Gebilde aus jeweils einem Anschlußteil und Flansch können dann ihrerseits maschinell und kostensparend durch Ringschweißungen lic mit dem Rohrstab 11 verbunden werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Knotenpunktverbindung für Raumfachwerke aus Stäben, vorzugsweise Rohrstäben, und kugelähnlichen Knotenstücken zur Aufnahme von Befestigungsschrauben für den Anschluß der Stäbe, die an jedem Anschlußende ein Anschlußteil mit einem Flansch aufweisen, der Bohrungen zum Durchführen der Befestigungsschrauben enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschiußteil (12, 126, 12c) an seiner Umfangsfläche mit muldenartigen Einführräumen (20, 206, 2OcJ für die Befestigungsschrauben (21) versehen ist, in welche die Bohrungen (22, 226, 22c,) im Flansch (14, 14b, 14c) münden, und daß das Anschlußteil im Bereich der Einführräume (20, 2OZ?, 2OcJ einen kreuzähnlichen Querschnitt aufweist, der mindestens das gleiche Widerstandsmoment wie der Stab (11) hat
2. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (12b, 12cJ ein Rohrstück ist, bei dem die muldenartigen "Einführräume (20b, 2OcJ durch Eindrückungen gebildet sind, die an der Anschlußseite durch einen die Bohrungen (22b, 22c) zur Aufnahme der Befestigungsschrauben (21) aufweisenden Flansch (14b, 14cjin Form einer Scheibe abgeschlossen sind.
3. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (12bJ an jedem Rohrstabende einstückig ausgeformt ist.
4. Knotenpunktverbindung für Raumfachwerke aus Stäben, vorzugsweise Rohrstäben, und kugelähnlichen Knotenstücken zur Aufnahme von Befestigungsschrauben für den Anschluß der Stäbe, die an jedem Anschlußende ein Anschlußteil mit einem Flansch aufweisen, der Bohrungen zum Durchführen der Befestigungsschrauben enthält, dadruch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (12aJ an seiner Umfangsfläche mit einem ringförmigen Einführraum (2OaJfUr die Befestigungsschrauben (21) versehen ist, in welchen die Bohrungen (22a) im Flansch (14aJ münden, und daß das Anschlußteil im Bereich des Einführraumes (20a) einen rohrförmigen Querschnitt aufweist, der mindestens das gleiche Widerstandsmoment wie der Stab (11) hat.
5. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Anschlußteils (12, 12a, 12£>, i2c), einschließlich des Flansches (14, 14a, 14b, 14c), demjenigen des Stabes (11) entspricht.
6. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (14, 14aJ mit einer ringförmigen Anschlußfläche (15, 15a) und das Knotenstück (10) mit einer entsprechend angepaßten ringförmigen Anlagefläche (16) zur Aufnahme der Anschlußfläche des Flansches versehen ist. 0
7. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der ringförmigen Anschlußfläche (15, 15a) des Flansches (14, 14a) eine Ausnehmung (17, 17a) zur passenden Aufnahme eines zentrierenden Vorsprungs (18) am Knotenstück (10) vorgesehen ist.
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