DE3420521A1

DE3420521A1 - Fachwerk-knotenpunktverbindung

Info

Publication number: DE3420521A1
Application number: DE19843420521
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Ing. 8201 Neubeuern Mayr; Hans-Friedrich Dipl.-Ing. 4300 Essen Wilms
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-12-05
Also published as: DE3420521C2

Description

Fachwerk-Knotenpunktverbindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Knotenpunktverbindung eines Fachwerks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Um das Eigengewicht eines Fachwerks aus rohrförmigen Stabelementen gering zu halten, ist es bereits vorgeschlagen worden, die Stabelemente aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen. Diese Stabelemente sind mit Endstücken versehen, die aus zylindrischen Stahl-Ringteilen in der Weise zusammengesetzt sind, daß sie sich nach außen, also zum Anschlußende hin verjüngen. Nachteilig ist dabei, daß die Endstücke aus einer größeren Anzahl von Einzelteilen zusammengesetzt werden müssen und daß die Verbindung zwischen Stahl und faserverstärktem Kunststoff Schwierigkeiten bereitet und vielen Anforderungen nicht genügt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Knotenpunktverbindung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die aufgeführten Nachteile vermieden werden und weitestgehend der gleiche Werkstoff eingesetzt werden kann. Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung bringt den Vorteil, daß eine feste Verbindung zwischen Endstück und Stabelement gewährleistet ist und Gewicht eingespart wird.
Als Werkstoffe für die Stabelemente wie für deren Endstücke kommen die bekannten faserverstärkten Kunststoffe GFK, CFK oder Aramid-faserverstärkten Kunststoffe ebenso wie Mischungen aus diesen (sogenannte Hybridbauweise) in Betracht. Vorteilhaft ist es, wenn Stabelemente und Endstücke aus einem bestimmten faserverstärktem Kunststoff, insbesondere aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) bestehen. Dadurch wird für die Stabelemente insgesamt ein einheitlicher Elastizitätsmodul sowie ein einheitlicher Wärmeausdehnungskoeffizient erzielbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 5 wiedergegeben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt dargestellt, das nachfolgend näher erläutert wird.
In das mit einer äußeren Abfasung 1 versehene rohrförmige Stabelement 2 ist ein Endstück 3 eingepaßt und durch Kleben verbunden, das einen zylindrischen Teil 4 mit gleicher Wandstärke und einem anschließenden, kegelförmigen und aus dem Stabelement 2 vorstehenden kegeligen Teil 5 besteht, dessen Wandstärke zur Kegelspitze hin zunimmt. Der kegelige Teil 5 weist innen rillenförmige Stufen 6 auf, in welche entsprechende Stufen am Außenumfang einer metallischen Buchse 7 eingepaßt sind, die eine zylindrische Innenbohrung 8 zur Aufnahme eines Bolzens 9 aufweist, der sich mit seinem Kopf 10 an der Stirnfläche 11 der Buchse 7 abstützt. Das andere mit Außengewinde versehene Ende 12 des Bolzens 9 ist in eine mit entsprechendem Innengewinde versehene Bohrung 13 eines im wesentlichen kugelförmigen Knotenpunktstücks 14 eingeschraubt. Das Knoten- punktstück 14 enthält weitere Innengewindebohrungen 13 entweder nach dem Bedarf des Anwendungsfalls oder - bevorzugt - die maximale Anzahl der nach dem System möglichen Bohrungen.
Bei der Montage eines mit den Endstücken 3 versehenen Stabelements 2 wird, insbesondere wenn das Stabelement zwischen zwei ortsfesten dieser Knotenpunktstücke 14 eingesetzt werden muß, der Bolzen 9 in das Endstück 3 hineingeschoben, wobei er einen sich an den Kopf 10 des Bolzens anschließenden, im Endstück 3 befestigten elastischen Einsatz 15 aus Schaumstoff beaufschlagt.
Das mit Außengewinde versehene Ende 12 des Bolzens 9 weist zwei gegenüberliegende Abflachungen 16 seiner Mantelfläche auf, die mit entsprechendailnnenflächen einer zwischen dem Knotenpunktstück 14 und der mit einer Belagscheibe 17 versehenen Stirnfläche des Endstücks 3 angeordneten und auf den Bolzen 9 aufgesteckten Scheibe 18 zusammenwirken. Die Scheibe 18 weist als Ansatzmittel für ein Stellmittel am Außenumfang radiale Bohrungen 19 auf, durch deren Betätigung über die Abflachungen 16 der Bolzen 9 durch Drehen angezogen bzw.
gelöst werden kann. Das Anziehen ist beendet, sobald der Kopf 10 des Bolzens an der Stirnfläche 11 fest anliegt. Die Abstufung der Buchse 7 bewirkt, daß die Anschlußkräfte in Richtung der Achse des Stabelements 2 verlaufen, wodurch ein Aufweiten des Endstücks 3 verhindert wird.
Das in einer Standardgröße ausgeführte Endstück läßt sich für Stabelemente mit gleichem Innen- aber verschiedenem Außendurchmesser einsetzen. Das kommt insbesondere dann in Betracht, wenn Stabelemente erforderlich sind, deren Längen wesentlich voneinander abweichen. Für den Fall, daß für das gesamte System ein ge- ringer Wärmeausdehnungskoeffizient erforderlich ist, ist es von Vorteil, die Knotenpunktstücke aus einem metallischen Werkstoff mit geringstmöglichem W0rmeausdehnungskoeffizienten, z.B. Invar-Werkstoff, einzusetzen.
Der Kegelwinkel der Endstücke 3 soll höchstens 300 betragen, vorzugsweise jedoch kleiner als 250 sein. Dadurch lassen sich im Zusammenwirken mit der Fase 1 an den Enden der Stabelemente 2 an das Knotenpunktstück 14 in einer Ebene verhältnismäßig viele Stabelemente anschließen, ohne daß das Knotenpunktstück im Durchmesser zu groß wird. Dadurch,daß die Endstücke 3 und die Stabelemente 2 keinerlei Bohrungen oder öffnungen aufweisen, sind die in ihnen angeordneten Teile vor Beschädigung oder Korrosion geschützt. Außerdem wird dadurch eine ästhetisch verbesserte Form verwirklicht.
Zum Einpassen des zylindrischen Teils 4 des Endstücks 3 in das betreffende Stabelement 2 ist es vorteilhaft, die Mantelfläche des zylindrischen Teils und der zugeordneten Innenfläche des Stabelements leicht konisch auszubilden und den konischen Teil der Innenfläche durch einen bundförmigen Absatz zu begrenzen, der das Endstück 3 beim Einstecken begrenzt.
Durch die Zunahme der Wandstärke des kegeligen Teils 5 des Endstücks 3 wird dessen Festigkeit gegenüber einer Ausführung mit gleicher Wandstärke dadurch erhöht, daß die in Längsrichtung verlaufenden Verstärkungsfasern des Materials nicht unterbrochen werden, sondern bis zum Ende des Endstückes im Bereich der Stirnfläche 11 durchlaufen.

Claims

Ansprüche 1. Knotenpunktverbindung eines Fachwerks aus rohrförmigen Stabelementen, deren Endstücke einerseits jeweils lösbar mit einem mit Innengewindebohrungen versehenen Knotenpunktstück und andererseits mit den aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Stabelementen verbunden sind, wobei in ihnen längsverschiebliche, in die Innengewindebohrungen eingreifende, über ein Stellmittel von außen drehbare Bolzen gelagert sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die jeweils aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden hohlen Endstücke (3) einen außen zylindrischen Teil (4) und einen anschließenden kegelförmigen Teil (5) aufweisen, in welchen eine an ihrer er äußeren Mantelfläche mit Stufen (6) versehene Buchse (7) zur Aufnahme des Bolzens (9) eingepaßt ist7 rund der zylindrische Teil (4) in das jeweilige Stabelement-Ende eingepaßt und mit diesem durch Kleben verbunden ist.
2. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stabelemente (2) und Endstücke (3) aus einem kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehen.
3. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke (3) im zylindrischen Teil (4) gleiche Wandstärke aufweisen, die sich im kegeligen Teil (5) zur Kegelspitze hin verstärkt.
4. Knotenpunktverbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Endstück (3) ein sich an den Kopf (10) des Bolzens (9) anschließender elastischer Einsatz (15) aus Schaumstoff o.dgl. angeordnet ist.
5. Knotenpunktverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Knotenpunktstück (14) zugewandte Ende der Endstücke (3) mit einer auteklebten metallischen Belagscheibe (17) versehen ist.
6. Knotenpunktverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Stabelemente (2) außen abgeschrägt (Fase 1) sind, und der Winkel der Abschrägung etwa dem Kegelwinkel der Endstücke (3) entspricht.
7. Knotenpunktverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (9) nach ihrem Anziehen vorgespannt sind.