DE3610686A1 - Knotenpunktverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Knotenpunktverbindung für ein Knoten-Stab-System mit einem Knotenpunkt aus zwei mit Hilfe einer zentrisch angeordneten Schraube zusammenspannbaren Klemmstücken, die diametrale, ringförmige, zur Aufnahme der einzulegenden Stabenden dienende Aussparungen mit konzentrisch ausgebildeten und axial versetzten Vorsprüngen und Vertiefungen, die mit den Vorsprüngen und Vertiefungen der Stabenden kraftschlüssig verbindbar sind, aufweisen.

Eine Knotenpunktverbindung der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der DE-AS 17 08 005 beschrieben und dargestellt. Im bekannten Fall ist der Knotenpunkt allerdings so ausgebildet, daß eine kraft- und insbesondere formschlüssige Verbindung zwischen den Stäben und dem Knotenpunkt nur in einer Ebene herstellbar ist. Die anderen Stäbe der Knotenpunktverbindung, die mit dem Knotenpunkt über Ansätze verbindbar sind, sind mit dem Knotenpunkt vielmehr gelenkig verbindbar. Ferner ist der bekannte Knotenpunkt mit dem Nachteil behaftet, daß er asymmetrisch belastet ist, d.h. es gibt eine Resultierende dieser Kräfte, die regelmäßig größer als 0 ist. Dies hat zur Folge, daß der Knotenpunkt zum einen deformiert werden kann, zum anderen kann er dadurch auch funktionsuntüchtig gemacht werden. Es bestehen zwar Möglichkeiten, diese Nachteile zu beheben, diese sind aber mit anderen Nachteilen verbunden: wird der Knotenpunkt so ausgebildet, daß er diese Kräfte aufnehmen kann, dann muß er entweder massiver oder aus einem Material ausgebildet sein, das zwar die Festigkeit eines massiven Knotenpunktes besitzt, seine Herstellung ist aber kostenintensiver. Daher führt sowohl die eine als auch die andere obige Maßnahme zur kostenintensiven Herstellung der Knotenpunktverbindung.

Schließlich ist die bekannte Knotenpunktverbindung auch mit dem Nachteil behaftet, daß sie zur Herstellung eines Gitters, dessen einen gemeinsamen Knotenpunkt aufweisenden Stäbe rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind, nicht geeignet ist, was aus der Tatsache resultiert, daß es sich bei der herkömmlichen Verbindung um keine biegesteife Verbindung handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Knotenpunktverbindung der eingangs genannten Art ohne unangemessenen konstruktiven Aufwand so auszubilden, daß die obigen Nachteile vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schraube mit mindestens einem weiteren, parallel mit ihr verlaufenden Stab verbindbar ist und daß zwischen den der Knotenpunktmitte zugewandten Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Klemmstücke und den diesen Partien zugewandten Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Stabenden ringförmige Spalte vorhanden sind, während die anderen Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Klemmstücke mit den ihnen zugewandten Partien der Stabenden zusammenarbeiten.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Maßnahmen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Bei einer Knotenpunktverbindung, deren Schraube als ein Schraubenbolzen ausgebildet ist, ist es zweckmäßig, wenn das das Gewinde aufweisende Ende der Schraube mit dem Stab verschraubbar ist. Allerdings kann diese Verbindung auch so hergestellt sein, daß die Schraube das Endstück eines Stabes bildet, der mit dem von dem Stab abgewandten Klemmstück verschraubbar ist. Man erkennt, daß die Schraube nicht nur die beiden Klemmstücke zusammen hält, sondern gleichzeitig als ein Verbindungsstück dient, das den Stab mit dem Knotenpunkt verbindet.

Die gewünschte Symmetrie der Kräfte kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, daß die beiden Enden der Schraube ein Gewinde aufweisen und daß die mit dieser Schraube verbindbaren Stäbe ein Innengewinde besitzen. Man erkennt, daß sämtliche Längsmittelachsen der Stäbe einen gemeinsamen Schnittpunkt besitzen, so daß gewährleistet ist, daß die Resultierende gleich 0 ist.

Eine weitere Verbesserung der Verbindung der beiden Stäbe mit der Schraube ist dadurch erreichbar, daß eine Schraube mit einem Bund benutzt wird, der mit Bezug auf das eine Ende der Schraube zur Mitte der Schraube hin versetzt ist. Hierbei ist der Knotenpunkt so ausgebildet, daß der Bund im wirksamen Zustand der Schraube in einer Vertiefung des mit der Schraube zusammenarbeitenden Klemmstückes versenkt ist, derart, daß die Vertiefung komplementär zu der mit ihr zusammenarbeitenden Partie des Bundes ausgebildet ist. Hierbei können die Maßnahmen auch so getroffen sein, daß das mit dem Klemmstück zusammenarbeitende Ende der Stäbe sich zum Klemmstück hin verjüngt und mit einer eine komplementäre Gestalt besitzenden Erweiterung des Klemmstückes verbindbar ist.

Dadurch, daß die Schraube und die mit ihr verbindbaren Stäbe eine gemeinsame Längsmittelachse besitzen, wobei diese Längsmittelachse mit den Längsmittelachsen der anderen Stäbe einen Winkel von 90° definiert, wird vor allem eine ideale Kräftesymmetrie innerhalb des Knotenpunktes erreicht.

Um sicherzustellen, daß die Verbindungsstelle des Knotenpunktes mit den Stäben rostfrei bleibt, sieht eine weitere Maßnahme der Erfindung vor, daß im wirksamen Zustand des Knotenpunktes zwischen den Klemmstücken ein Spalt vorhanden ist, wobei zwischen den Klemmstücken ein aus elastischem Material bestehender Dichtungskörper angeordnet ist, dessen Dicke größer ist als die Breite des Spaltes zwischen den Klemmstücken, der einen zentralen Durchbruch besitzt und dessen Außenumriß dem Außenumriß der ebenen und einander zugewandten Partien der Klemmstücke entspricht.

Zwischen dem Knotenpunkt und den Stäben erhält man also eine Verbindung, die zum einen die Eigenschaft einer einstückigen Verbindung besitzt - wobei die Stäbe mit dem Knotenpunkt biegesteif verbindbar sind - zum anderen können diese Stäbe vom Knotenpunkt sehr einfach und schnell gelöst werden. Die Herstellung des Knotenpunktes kann dadurch vereinfacht werden, daß der Knotenpunkt aus zwei gleichen Klemmstücken besteht.

Man erkennt, daß die Verbindung immer dann verwirklicht ist, wenn zwischen dem Knotenpunkt und den Stäben eine biegesteife Verbindung hergestellt ist, die nicht nur einfach und schnell, sondern auch preiswert herstellbar ist. Es handelt sich hier allerdings auch um eine Knotenpunktverbindung, die leicht montierbar und einwandfrei betriebssicher ist.

Es können daher auf einfachste Weise erweiterbare Skelettkonstruktionen unter Verwendung herkömmlicher Werkzeuge zusammengefügt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsprinzip können weitaus größere Kräfte übertragen werden als bei herkömmlichen Konstruktionen. Die Herstellung der Einzelteile ist denkbar einfach und daher wirtschaftlich. Dazu trägt auch die Tatsache bei, daß die beiden Klemmstücke identisch ausgebildet sind. Da bei der erfindungsgemäßen Knotenpunktverbindung keine Diagonalen mehr vorhanden sind, sind nicht nur weniger Einzelelemente erforderlich, es wird dadurch auch mehr Freiraum, der für andere Zwecke genutzt werden kann, geschaffen. Da es sich bei den Stäben um biegesteife Stäbe handelt, können die Dachlasten direkt auf die Stäbe einwirken. Darüber hinaus ist auch ein sicherer Korrosionsschutz der Knotenpunkte gewährleistet.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Knotenpunkt mit Stäben in Explosionsdarstellung,

Fig. 2 einen anderen Knotenpunkt in Explosionsdarstellung,

Fig. 3 einen weiteren Knotenpunkt (ohne Schraube) in Explosionsdarstellung und mit einem Dichtungskörper,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Knotenpunkt und

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen anderen Knotenpunkt.

Aus den Fig. geht eine Knotenpunktverbindung für ein Knoten- Stab-System mit einem Knotenpunkt 10, 12, 14, 16, 112 aus zwei mit Hilfe einer zentrisch angeordneten Schraube 18, 20, 22, 24 zusammenspannbaren Klemmstücken 26, 28; 30, 32; 34, 36; 38, 40; 100, 102 hervor, die diametrale, ringförmige, zur Aufnahme der einzulegenden Stabenden 42, 44, 46, 48, 110 dienende Aussparungen 50, 52, 54, 56, 114 mit konzentrisch ausgebildeten und axial versetzten Vorsprüngen 58, 60 und Vertiefungen 62, 64 (vgl. insbesondere Fig. 4 und 5), die mit den Vorsprüngen und Vertiefungen der Stabenden 46, 48 kraftschlüssig verbindbar sind, aufweisen.

Man erkennt, daß die Schraube 18, 20, 22, 24 mit mindestens einem weiteren, parallel mit ihr verlaufenden Stab 66, 68, 70, 72 verbindbar ist. Zwischen den der Knotenpunktmitte zugewandten Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Klemmstücke 26, 28; 30, 32; 34, 36; 38, 40; 100, 102 und den diesen Partien zugewandten Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Stabenden 42, 44, 46, 48, 110 sind ringförmige Spalte vorhanden, während die anderen Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Klemmstücke 26, 28; 30, 32; 34, 36; 38, 40; 100, 102 mit den ihnen zugewandten Partien der Stabenden 42, 44, 46, 48 zusammenarbeiten. Die in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellte Schraube 18, 22, 24 ist an ihren beiden Enden mit einem Gewinde versehen, so daß sie mit zwei Stäben 66, 74 verbindbar ist. Die Schraube 18, 22, 24 weist einen Bund 76, 78, 80 auf, der mit Bezug auf das eine Ende der Schraube 18, 22, 24 zur Mitte der Schraube hin versetzt ist. Der Bund 76, 78, 80 ist im wirksamen Zustand der Schraube 18, 22, 24 in einer Vertiefung 82, 84, 86 des mit der Schraube zusammenarbeitenden Klemmstückes 26, 36, 40 versenkt. Die Vertiefung 82, 84, 86 ist komplementär zu der mit ihr zusammenarbeitenden Partie des Bundes 76, 78, 80 ausgebildet.

Das mit dem Klemmstück 30, 32; 38, 40 zusammenarbeitende Ende 88, 90 der Stäbe 92, 94 verjüngt sich zum Klemmstück hin und ist mit einer eine komplementäre Gestalt besitzenden Erweiterung 96 des Klemmstückes verbindbar. Man erkennt, daß der Knotenpunkt aus zwei gleichen Klemmstücken besteht und daß der Bund 78, 80 im Querschnitt ein gleichschenkliges Dreieck ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Knotenpunktverbindung ist mittels einer Schraube 20 hergestellt, die nur mit einem Stab 68 verbindbar ist. Das mit dem Knotenpunkt 12 zusammenarbeitende Ende des Stabes 68 ist angefast, und zwar derart, daß eine formschlüssige Verbindung zwischen diesem Ende und dem Knotenpunkt herstellbar ist. Verjüngt sich das Ende des Stabes 64 und arbeitet dieses Ende mit einer Ausnehmung des Klemmstückes 38, 40 zusammen, wobei diese Ausnehmung komplementär zu diesem Ende ausgebildet ist, dann ergibt sich ebenfalls eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen Bauteilen. Je größer die miteinander zusammenarbeitenden Flächen der Stäbe einerseits und des Klemmstückes andererseits sind, desto bessere form- und kraftschlüssige Verbindungen sind zwischen diesen Teilen herstellbar. Selbstverständlich kann das Ende des Stabes auch konkav oder konvex ausgebildet sein, so daß ebenfalls eine verhältnismäßig große Verbindungsfläche zwischen dem Klemmstück und dem Stab herstellbar ist.

Die obigen Überlegungen gelten auch für die Ausbildung des Bundes 78, 80.

Der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Knotenpunktverbindung ist äußerst einfach, da die vier gewindelosen Stäbe zwischen die beiden Klemmstücke gelegt werden und mittels der Schraube, die mit anderen Stäben verschraubbar ist, verbunden werden können.

Die Fig. 3 läßt im Zusammenhang mit Fig. 4 erkennen, daß im wirksamen Zustand des Knotenpunktes zwischen den Klemmstücken 38, 40; 100, 102 ein Spalt 120 vorhanden ist, wobei zwischen diesen Klemmstücken 38, 40; 100, 102 ein aus elastischem Material bestehender Dichtungskörper 108 angeordnet ist, dessen Dicke größer ist als die Breite des Spaltes 120 zwischen den Klemmstücken 38, 40; 100, 102. Der Dichtungskörper 108 besitzt einen zentralen Durchbruch 126 und er ist so ausgebildet, daß sein Außenumriß dem Außenumriß der ebenen und einander zugewandten Partien der Klemmstücke 38, 40; 100, 102 entspricht.

Ferner ist aus der Fig. 4 zu entnehmen, daß der ringförmige Spalt 130 zwischen den der Knotenpunktmitte zugewandten Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Klemmstücke und den diesen Partien zugewandten Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Stabenden ausgebildet sind.

Die einander zugewandten Partien der Klemmstücke 30, 32; 100, 102 besitzen Vorsprünge 138 und Ausnehmungen 136, die miteinander formschlüssig verbindbar sind. Hierbei arbeiten jeweils zwei Vorsprünge und zwei Ausnehmungen des einen Klemmstückes 30, 100 mit jeweils zwei Ausnehmungen 136 und zwei Vorsprüngen 138 des anderen Klemmstückes 32, 102 zusammen. Um auch bei einer solchen Ausbildung der Klemmstücke eine gasdichte Verbindung zwischen den Klemmstücken 30, 32; 100, 102 und den Stäben 104 zu erreichen, weisen die Dichtungskörper 108 Durchbrüche 140 für die Vorsprünge 138 auf, während zwischen den Stäben 94 und den Klemmstücken 38, 40 ein aus einem elastischen Dichtungsmaterial bestehender Dichtungskörper 132 eingespannt ist. Somit ist zum einen eine unverdrehbare Verbindung zwischen den Klemmstücken 30, 32; 100, 102 (bezogen auf die Längsmittelachse der Schraube 20) und zum anderen eine vollkommen gasdichte Verbindung zwischen diesen Klemmstücken und den Stäben erreichbar. Es besteht daher keine Korrosionsgefahr.

Insgesamt ist hierdurch eine Knotenpunktverbindung herstellbar, deren Biegesteifigkeit sich aus den zur Mitte des Knotenpunktes hin vorgespannten Stäben ergibt. Es handelt sich hier also um einen Knotenpunkt mit besseren inneren Kräfteverhältnissen als es bei einem Knotenpunkt, bei dem die Stäbe mit den Verbindungsstücken verschweißt sind, der Fall ist.

Claims (18)

1. Knotenpunktverbindung für ein Knoten-Stab-System mit einem Knotenpunkt aus zwei mit Hilfe einer zentrisch angeordneten Schraube zusammenspannbaren Klemmstücken, die diametrale, ringförmige, zur Aufnahme der einzulegenden Stabenden dienende Aussparungen mit konzentrisch ausgebildeten und axial versetzten Vorsprüngen und Vertiefungen, die mit den Vorsprüngen und Vertiefungen der Stabenden kraftschlüssig verbindbar sind, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (18, 20, 22, 24) mit mindestens einem weiteren, parallel mit ihr verlaufenden Stab (66, 68, 70, 72) verbindbar ist und daß zwischen den der Knotenpunktmitte zugewandten Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Klemmstücke (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 100, 102) und den diesen Partien zugewandten Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Stabenden (42, 44, 46, 48, 110) ringförmige Spalte (130) vorhanden sind, während die anderen Partien der Vorsprünge und Vertiefungen der Klemmstücke (26, 28; 30, 32; 34, 36; 38, 40; 100, 102) mit den ihnen zugewandten Partien der Stabenden (42, 44, 46, 48, 110) zusammenarbeiten.

2. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1, deren Schraube als ein Schraubenbolzen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das das Gewinde aufweisende Ende der Schraube (18, 20, 22, 24) mit dem Stab (66, 68, 70, 72) verschraubbar ist.

3. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube das Endstück eines Stabes bildet, der mit dem von dem Stab abgewandten Klemmstück verschraubbar ist.

4. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden der Schraube (18, 22, 24) ein Gewinde aufweisen und daß die mit dieser Schraube (18, 22, 24) verbindbaren Stäbe (66, 70, 72, 74) ein Innengewinde besitzen.

5. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 4, deren Schraube einen Bund besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (76, 78, 80) mit Bezug auf das eine Ende der Schraube (18, 22, 24) zur Mitte der Schraube (18, 22, 24) hin versetzt ist.

6. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (76, 78, 80) im wirksamen Zustand der Schraube (18, 22, 24) in einer Vertiefung (82, 84, 86) des mit der Schraube (18, 22, 24) zusammenarbeitenden Klemmstückes (26, 36, 40) versenkt ist.

7. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (82, 84, 86) komplementär zu der mit ihr zusammenarbeitenden Partie des Bundes (76, 78, 80) ausgebildet ist.

8. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Klemmstück (30, 32; 38, 40) zusammenarbeitende Ende (88, 90) der Stäbe (92, 94) sich zum Klemmstück hin verjüngt und mit einer eine komplementäre Gestalt besitzenden Erweiterung (96) des Klemmstückes verbindbar ist.

9. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Knotenpunkt (10, 12, 14, 16) aus zwei gleichen Klemmstücken besteht.

10. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (78, 80) im Querschnitt ein gleichschenkliges Dreieck ist.

11. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube und die mit ihr verbindbaren Stäbe eine gemeinsame Längsmittelachse besitzen.

12. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Längsmittelachse mit den Längsmittelachsen der anderen Stäbe einen Winkel von 90° definiert.

13. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im wirksamen Zustand des Knotenpunktes zwischen den Klemmstücken (38, 40, 100, 102) ein Spalt (120) vorhanden ist.

14. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Klemmstücken (38, 40; 100, 102) ein aus elastischem Material bestehender Dichtungskörper (108) angeordnet ist, dessen Dicke größer ist als die Breite des Spaltes (120) zwischen den Klemmstücken (38, 40; 100, 102), der einen zentralen Durchbruch (126) besitzt und dessen Außenumriß dem Außenumriß der ebenen und einander zugewandten Partien der Klemmstücke (38, 40; 100, 102) entspricht.

15. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Partien der Klemmstücke (30, 32; 100, 102) Vorsprünge (138) und Ausnehmungen (13) besitzen, die miteinander formschlüssig verbindbar sind.

16. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Vorsprünge und zwei Ausnehmungen des einen Klemmstückes mit jeweils zwei Ausnehmungen und zwei Vorsprüngen des anderen Klemmstückes zusammenarbeiten.

17. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (108) Durchbrüche (140) für die Vorsprünge (138) besitzt.

18. Knotenpunktverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stäben (94) und den Klemmstücken (38, 40) ein aus elastischem Dichtungsmaterial bestehender Dichtungskörper (132) eingespannt ist.