DE20016876U1

DE20016876U1 - Tragwerk mit Knotenverbindern

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Publication number: DE20016876U1
Application number: DE20016876U
Authority: DE
Original assignee: Element System Rudolf Bohnacker GmbH
Current assignee: Element System Rudolf Bohnacker GmbH
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2001-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-30

Description

ES 213

Beschreibung

Tragwerk mit Knotenverbindern

Die Erfindung betrifft ein Tragwerk mit stabförmigen Bauteilen und Knotenverbindern, wobei die Knotenverbindern jeweils zwei Halbschalen umfassen, die an ihren Stirnseiten jeweils eine Vertiefung besitzen, um ein stabförmiges Bauteil aufnehmen zu können, und jeweils wenigstens eine seitliche Ausnehmung aufweisen, die sich in den Aufliegeflächen der Halbschalen radial nach außen zur seitlichen Umfangfläche erstrecken und spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, um ein stab-' förmiges Bauteil aufnehmen zu können, und wobei die Knotenverbinder jeweils eine Formschlussverbindung umfassen, die wenigstens ein an jeder Halbschale angeordnetes Verbindungselement aufweisen, um durch Ineinandergreifen von Teilekonturen der Verbindungselemente die Halbschalen miteinander zu verspannen.

0 Tragwerke dieser Art sind z. B. aus der DE 43 39 897 C2 bekannt. Bei diesem bekannten Tragwerk setzen sich die Knotenverbinder aus zwei gegeneinander verstellbaren Spannplatten zusammen, zwischen den in symmetrischen ausgebildeten Ausnehmungen stabförmigen Bauteile vorgesehen werden können. Die beiden Spannplatten werden durch Spannschrauben zusammengehalten, die seitlich um die Aufnahmen für die stabförmigen Bauteile angeordnet sind und die Anliegeflächen dieser Spannplatten miteinander pressen, wobei gleichzeitig die stabförmigen Bauteile zwischen den seitlichen Aufnahmen der Spannplatten verklemmt werden. Wenn jedoch aufgrund von Fertigungstoleranzen die radial ausgerichteten Ausnehmungen in den Anliegeflächen der Spannplatten zu groß geraten, besteht die Gefahr, dass die Spannkräfte der Spannschrauben nicht mehr ausreichen, die in diesen Ausnehmungen angeordneten stabförmigen Bauteile zuverlässig in ihrer Lage zu sichern.

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Um die Knotenverbinder weiterhin auf senkrecht angeordnete stabförmige Bauteile aufstecken zu können, ist in der Stirnfläche der beiden Spannplatten des Knotenverbinder weiterhin jeweils eine zentrische Bohrung vorgesehen. Um die vertikal angeordneten stabförmigen Bauteile in ihrer Lage am Knotenverbinder zu sichern, ist weiterhin ein Spannstück zwischen den Spannplatten im Bereich der zentrischen Bohrungen vorgesehen, an denen die stabförmigen Bauteile anliegen. Diese Ausgestaltung hat jedoch den Nachteil, dass die Knotenverbinder z.B. durch unbeabsichtigtes Gegenstoßen sich leicht von den vertikal angeordneten stabförmigen Bauteilen lösen. Weiterhin ist es beim Zusammenbau des Tragwerkes immer erforderlich, zuerst die beiden Spannplatten mit dem Spannstück vorzumontieren, um dann anschließend den Knotenverbinder mit den stabförmigen Bauteilen zusammenstecken zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Tragwerk mit stabförmigen Bauteilen und Knotenverbindern bereitzustellen, das sich durch eine hohe Stabilität und eine einfache Montage auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch ein Tragwerk nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Tragwerk der eingangs genannten Art ein Steckelement im Bereich einer spiegelbildlich zueinander ausgebildeten Ausnehmungen an den beiden Halbschalen angeordnet, um beim Verspannen der Halbschalen in eine Bohrung in dem in den Ausnehmungen angeordneten stabförmigen Bauteil eingreifen zu können, um die Lage des Bauteils am Knotenverbinder zu sichern. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird für einen zuverlässigen und stabilen Tragwerkaufbau gesorgt, da das Steckelement ein horizontal angeordnetes stabförmiges Bauteil im Knotenverbinder zuverlässig festhält. Insbesondere auch dann, wenn dieses Bauteil durch

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die aufeinander geschraubten Halbschalen nicht zuverlässig eingespannt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steckelement in der Ausnehmung als Zapfen ausgebildet, der hervorsteht, um in die Bohrung am horizontal angeordneten stabförmigen Bauteil einzugreifen. Diese Ausgestaltung sorgt für einen besonders einfachen Aufbau des Knotenverbinders. Darüber hinaus kann die Anzahl der Verbindungselemente für die Formschlussverbindung der Halbschalen stark reduziert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eines der Verbindungselemente der Formschlussverbindung als Steckelement ausgebildet ist, um beim Verspannen der Halbschalen in die Bohrung an dem in den seitlichen Ausnehmungen angeordneten stabförmigen Bauteil einzugreifen, um dessen Lage am Knotenverbinder zu sichern. Diese Ausgestaltung sorgt für einen einfachen und stabilen Tragwerkaufbau, da die seitlich in die Knotenverbinder des Tragwerkes eingesteckten stabförmigen Bauteile durch die als Steckelement ausgebildeten Verbindungselemente vor einem Herausrutschen aus den Knotenverbindern gesichert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist wenigstens eine der Halbschalen eine seitlich angeordnete Bohrung auf, die sich bis in die stirnseitige Vertiefung der Halbschale erstreckt, wobei ein weiteres Steckelement vorgesehen ist, dass in Eingriff mit dem vertikal angeordneten stabförmigen Bauteil in der Vertiefung gebracht werden kann, um das Bauteil am Knotenverbinder zu sichern. Durch diese Ausgestaltung wird auf einfache Weise verhindert, dass &zgr;. &Bgr;. beim unbeabsichtigten Gegenstoßen der Knotenverbinder vom vertikal angeordneten stabförmigen Bauteil löst.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die stirnseitigen Vertiefungen in den Halbschalen als durchgehende Bohrungen ausgeführt, wobei das Steckelement für die seit-

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lieh angeordnete Bohrung an der einen Halbschale eine Madenschraube ist, die in Eingriff mit einer Gewindebohrung an dem vertikal angeordneten stabförmigen Bauteil in der Vertiefung der Halbschale gebracht werden kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Montage des Knotenverbinders an dem vertikalen stabförmigen Bauteil. Es muss nämlich nur die Halbschale auf das stabförmige Bauteil aufgeschoben werden, bis die seitliche Bohrung an der Halbschale zur Deckung mit der Gewindebohrung am stabförmigen Bauteil gebracht ist.

Anschließend wird dann die Madenschraube in die Halbschale eingesetzt und in die Gewindebohrung an dem stabförmigen Bauteil eingeschraubt. Dann können die horizontal anzuordnenden stabförmigen Bauteile in die seitlichen Ausnehmungen der Halbschale eingelegt und die zweite Halbschale auf das vertikai angeordnete stabförmige Bauelement aufgesteckt werden.

Abschließend müssen dann nur noch die Verbindungselement zum Verspannen der beiden Halbschalen angebracht werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die 0 Halbschalen für die Knotenverbinder als Spritzgussteil ausgebildet, wobei das eine Verbindungselement der Formschlussverbindung in die zugehörige Halbschale eingegossen ist. Diese Ausgestaltung reduziert die bei der Montage des Tragelements notwendigen Elemente und sorgt so für eine Vereinfachung beim 5 Tragwerkaufbau.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

0 Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung der Bauteile des Tragwerkes an einer Knotenverbindungsstelle gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
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Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Bauteile des Tragwerkes an einer Knotenverbindungsstelle gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Das erfindungsgemäße Tragwerk, wie es in den beiden Figuren dargestellt ist, setzt sich aus stabförmigen Bauteilen 1 und Knotenverbindern 2 zusammen. Die stabförmigen Bauteile 1"sind dabei vorzugsweise Metallrohre mit einem, kreisrunden Querschnitt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, stabförmige Bauteile mit anderen Querschnitten z.B. einem quadratischen Durchmesser, einzusetzen.

Der Knotenverbinder 2 zum Befestigen der stabförmigen Bauteile 1 besteht aus zwei Halbschalen 21, die im wesentlichen die Form eines flachen Zylinders aufweisen. Die Halbschalen 21, 22 sind im wesentlich identisch ausgelegt mit einer ebenen Stirnfläche 211, 221, in der zentrisch jeweils eine durchgehende Bohrung 212, 222 vorgesehen ist. Der Bohrungsdurchmesser entspricht dabei im wesentlichen dem Durchmesser der vertikal anzuordnenden stabförmigen Bauteile 13 des Tragwerkes.

In den beiden Anliegeflächen 213, 223 der beiden Halbschalen 21, 22 sind jeweils zwei Vertiefungen 214, 215, 224, 225, vorgesehen, die einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen und sich radial quer über die Anliegeflächen 213, 223 erstrecken. Die Vertiefungen 214, 215 in der Halbschale 21 bzw. die Vertiefungen 224, 255 in der Halbschale 22 sind dabei vorzugsweise kreuzweise angeordnet, wobei sie sich jeweils mit einem 90° Winkel über der durchgehenden Bohrung 212, 222 in der Halbschale 21, 22 schneiden. Die Vertiefungen 214, 215, 224, 22 5 in den beiden Halbschalen 21, 22 sind so ausgelegt, dass, wenn die Halbschalen 21, 22 mit ihren Anliegeflächen 213, 223 aufeinandergesetzt sind, die übereinanderliegenden Vertiefungen jeweils eine durchgehende Bohrung bilden, deren 5 Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der horizontal anzuordnenden stabförmigen Bauteile 11 entspricht.

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Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausbildungsform sind in der Stirnfläche 211 der oberen Halbschale 21 des Knotenverbinders 2 weiterhin vier durchgehende Bohrungen 216 eingebracht. Diese durchgehenden Bohrungen 216 sind radial voneinander gleich beabstandet, wobei jeweils zwei sich gegenüberliegende Bohrungen über dem Scheitelpunkt einer Vertiefung 214, 215 der Halbschale 21 liegen. Den vier Bohrungen 216 auf der oberen Halbschale 21 entsprechen vier Bohrungen 226, die auf der Anliegefläche 223 der unteren Halbschale 22 jeweils in den Scheitelpunkten der Vertiefungen 224, 225 gleich beabstandet voneinander angeordnet sind. Die Bohrungen 216 auf der oberen Halbschale 21 sind dabei mit den Bohrungen 226 in der unteren Halbschale 22 gefluchtet.

Zur Befestigung der beiden Halbschalen 21, 22 des Knotenverbinders 2 sind weiterhin vier Spannschrauben 24 vorgesehen, die in die mit Bohrungen 216 auf der Stirnfläche 211 versehene obere Halbschale 21 eingeführt werden können, um in Eingriff mit den Bohrungen 226 auf der Aufliegefläche 223 der unteren Halbschale 22 gebracht zu werden. Die Spannschrauben 24 setzen sich dabei aus einem Kopfbereich 241, einen sich daran anschließenden glatten Schaftbereich 242 und einen unteren Gewindebereich 243 zusammen. Der untere Gewindebereich 243 der Spannschrauben 24 kann dabei in Eingriff mit einem Gewinde (nicht gezeigt) gebracht werden, der in den Bohrungen 226 in der unteren Halbschale 22 ausgeführt ist. Das Gewinde in den Bohrungen 22 6 kann dabei als eigenständige Mutter ausgeführt sein, die von der unteren Halbschale umschlossen wird. Alternativ können statt eines Gewinde, das in den Bohrungen 226 der unteren Halbschale 22 ausgeführt ist, diese Bohrungen auch durchgehend ausgeführt werden, wobei die Spannschrauben beim Befestigen der Halbschalen dann durch die gefluchteten Bohrungen 216, 22 6 in den beiden Halbschalen hindurchgreifen und in Eingriff mit jeweils einer Mutter gebracht werden, die an der Stirnfläche 221 der unteren Halbschale 21 auf den Bohrungen 22 6 aufgesetzt wird.

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An einer Umfangsflache 228 der unteren Halbschale 21 ist weiterhin eine Bohrung 227 vorgesehen, die sich von der Umfangsfläche 228 bis zur durchgehenden Bohrung 222 hin in der Halbschale erstreckt. In dieser Bohrung 227 kann ein Steckelement, vorzugsweise eine Madenschraube 25, eingeführt werden.

Zum Aufbau eines Tragwerkes aus den stabförmigen Bauteilen 1, hier Rohre, und den Knotenverbindern 2 wird zuerst die untere Halbschale 22 auf ein vertikal angeordnetes Rohr 13 aufgeschoben. Dieses vertikal angeordnete Rohr 13 weist dabei eine vorzugsweise regelmäßig beabstandete Bohrungsreihe 131 auf. Die aufgeschobene Halbschale 21 wird so ausgerichtet, dass sie in der vorgesehenen Höhe mit ihrer seitlichen Bohrung 227 mit einer der Bohrung 131 am vertikalen Rohr 13 gefluchtet ist. Dann wird die Madenschraube 25 in die seitliche Bohrung 227 an der Umfangsflache 228 der Halbschale 22 eingeschoben, bis ein vorderer Gewindeabschnitt der Madenschraube 25 in Eingriff mit der Bohrung 131 am vertikalen Rohr 13 kommt. Durch Einschrauben der Madenschraube 2 6 in die Bohrung 131 wird die untere Halbschale 22 am vertikalen Rohr 13 in ihrer Lage gesichert. Die Bohrung 131 kann ein Innengewinde aufweisen, um die Madenschraube 25 einfacher festschrauben zu können.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Bohrung 227 in der Umfangsflache 228 der Halbschale 22 sich radial durch die Halbschale hindurch erstreckt, wobei dann auch die Bohrungen 131 am vertikalen Rohr durchgehend ausgebildet sind. Statt einer Madenschraube 25 kann dann auch z. B. ein Splint 0 als Steckelement eingesetzt werden, um die untere Halbschale 22 auf dem vertikalen Rohr 13 zu sichern.

Nachdem die untere Halbschale 22 am vertikalen Rohr befestigt ist, wird die obere Halbschale 21 auf das Rohr 13 aufgeschoben, bis sich die Anliegeflächen 213, 223 der beiden Halbschalen berühren, wobei die obere Halbschale 21 so ausgerichtet wird, dass die Vertiefungen 214, 215 über den Vertiefun-

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gen 224, 225 zum Liegen kommen. Dann werden die horizontalen Rohre 11 seitlich in die übereinanderliegenden Vertiefungen 214, 215, 224, 225 der beiden Halbschalen 21, 22 eingeschoben, bis diese am vertikalen Rohr 13 anschlagen. Die horizontalen Rohre 11 sind dabei in ihrem Endbereich jeweils mit einer durchgehenden Bohrung 111 versehen, die so ausgerichtet wird, dass diese mit den Bohrungen 216, 226 an den beiden Halbschalen 21, 22 gefluchtet ist. Dann werden die Spannschrauben 24 von oben durch die gefluchtete Bohrung hindurchgesteckt und in den entsprechenden Innengewinden festgeschraubt .

Durch die erfindungsgemäße Auslegung des Knotenverbinders und der stabförmigen Bauteile, lässt sich eine einfache und sichere Montage des Tragwerkes erreichen. Die Halbschalen 21, 22 des Knotenverbinders 2 sind dabei zuverlässig durch die Madenschraube 25 am vertikalen Rohr 13 gesichert. Bei den horizontalen Rohren 13 verhindern die Spannschrauben 24 ein Herausrutschen.

Die in Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform dadurch, dass statt vier Bohrungen in der oberen und unteren Schale zur Aufnahme von Spannschrauben nur jeweils zwei Bohrungen 216', 226' in der oberen bzw. unteren Halbschale 21, 22 vorgesehen sind. Entsprechend werden die beiden Halbschalen 21, 22 auch durch nur zwei Spannschrauben 24 aufeinander gepresst. Die Bohrungen 216', 226' sind darüber hinaus nicht im Bereich der Vertiefungen 214, 215, 224, 225 der beiden 0 Halbschalen 21, 22 angeordnet, sondern einander gegenüberliegend in einem dazwischenliegenden Abschnitt, in dem die Anliegeflächen 213, 223 der beiden Halbschalen 21, 22 direkt aufeinander liegen.

Um die waagrecht anzuordnenden stabförmigen Bauteile 11, hier Rohre, in den beim Zusammenbau der beiden Halbschalen 21, übereinander liegenden Vertiefungen 214, 215, 224, 225 fest-

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zuhalten, sind an den Scheitelpunkten der Vertiefungen 224, 225 der unteren Halbschale 22 vier abstehende Zapfen 229 vorgesehen, in die sich die Bohrungen 111 der horizontalen Rohre 11 einstecken lassen. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, zusätzlich in den Vertiefungen 214, 215 der oberen Halbschale 21 ebenfalls Zapfen zum Einstecken in die Bohrungen 111 der horizontalen Rohre 11 vorzusehen. Die dargestellte Ausführungsform hat den Vorteil, dass, mit einer reduzierten Anzahl von Spannschrauben und damit Einzelteilen das Tragwerk aufgebaut werden kann.

Alternativ zu den gezeigten Ausführungsformen, bei denen die beiden Halbschalen des Knotenverbinders eine durchgehende Bohrung aufweisen, um diese auf ein vertikales stabförmiges Bauteil aufzuschieben, kann in den Stirnflächen der Halbschalen auch jeweils nur eine sackförmige Vertiefung vorgesehen sein, in die sich die vertikal anzuordnenden stabförmigen Bauteile dann anordnen lassen. In diesem Fall ist dann vorzugsweise auch in der oberen Halbschale eine seitliche Bohrung in der Umlauffläche vorgesehen, in die mit Hilfe eine Steckelements das vertikale aufgesteckte stabförmige Bauteil festgehalten werden kann.

Die Halbschalen des Knotenverbinders werden vorzugsweise aus Kunststoff in Spritzgusstechnik gefertigt, wobei notwendige Gewindebereich in Form einer Metallmutter eingegossen werden können.

Die in der vorangegangenen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Tragwerk mit stabförmigen Bauteilen (1) und Knotenverbindern (2), wobei die Knotenverbinder jeweils zwei Halbschalen (21, 22) umfassen, die an ihrer Stirnfläche (211, 221) jeweils eine Vertiefung (212, 222) besitzen, um ein stabförmiges Bauteil (13) aufnehmen zu können, und die jeweils wenigstens eine seitliche Ausnehmung (214, 215, 224, 225) aufweisen, die sich in den Anliegeflächen (213, 223) der Halbschalen radial nach außen zur seitlichen Umfangsfläche erstrecken und spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, um stabförmige Bauteile (11) aufnehmen zu können, und wobei die Knotenverbinder jeweils eine Formschlussverbindung (24) umfassen, die wenigstens ein an jeder Halbschale angeordnetes Verbindungselement aufweist, um durch Ineinandergreifen von Teilekonturen der Verbindungselemente die Halbschalen miteinander zu verspannen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steckelement (24; 229) im Bereich einer der spiegelbildlich zueinander ausgebildeten Ausnehmungen (214, 215, 224, 225) der beiden Halbschalen (21, 22) angeordnet ist, um beim Verspannen der Halbschalen in eine Bohrung (111) in dem in den Ausnehmungen angeordneten stabförmigen Bauteil eingreifen zu können, um die Lage des Bauteils am Knotenverbinder zu sichern.

2. Tragwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckelement (229) ein Zapfen ist, der im Bereich einer Ausnehmung (224, 225) an einer der beiden Halbschalen (21, 22) fest angeordnet ist.

3. Tragwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (24) der Formschlussverbindung im Bereich der Ausnehmungen (214, 215, 224, 225) der beiden Halbschalen (21, 22) angeordnet sind, wobei eines der Verbindungselemente als Steckelement ausgebildet ist.

4. Tragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (214, 215, 224, 225) in den Aufliegeflächen (213, 223) der Halbschalen (21, 22) jeweils als kreuzförmige Vertiefungen mit halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildet sind.

5. Tragwerk nach einem Ansprüche 1 bis 4, wobei wenigstens eine der Halbschalen (21, 22) eine seitliche Bohrung (227) aufweist, die sich bis in die stirnseitige Vertiefung (222) hinein erstreckt, wobei ein weiteres Steckelement (25) vorgesehen ist, das in Eingriff mit einem stabförmigen Bauteil in der Vertiefung gebracht werden kann, um die Lage des Bauteils an der Halbschale zu sichern.

6. Tragwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dass die stirnseitigen Vertiefungen (212, 222) der Halbschalen (21, 22) als durchgehende Bohrung ausgeführt sind, wobei das Steckelement (25) für die seitliche Bohrung (227) an der wenigstens einen Halbschale (21, 22) eine Madenschraube ist, die in Eingriff mit einer Bohrung (131) in dem stabförmigen Bauteil (13) in der durchgehenden Bohrung der beiden Halbschalen gebracht werden kann.

7. Tragwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (21, 22) als Spritzgussteil ausgebildet sind, wobei ein Verbindungselement für die Formschlussverbindung (24) in eine der Halbschalen eingegossen ist.