WO1984004123A1 - Element de noeud et barre de treillis pour treillis a trois dimensions - Google Patents

Element de noeud et barre de treillis pour treillis a trois dimensions Download PDF

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Karl Heinz Stienen
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Troehler Paul
Karl Heinz Stienen
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    • Y10T403/342—Polyhedral
    • Y10T403/343—Unilateral of plane

Definitions

  • the invention relates to a node element and a truss rod for space trusses.
  • a node element which has a pair of parallel plate-shaped parts for each truss rod to be connected to it, and a truss rod which is flat at its ends and is designed to fit between one of the pairs of plate-shaped parts.
  • the flat rod ends are each inserted between one of the pairs of plate-shaped parts and clamped between these parts by a screw or rivet (DE-OS 1 609 538).
  • the object is achieved to create a node element which can be manufactured more easily and a truss rod adapted to it, the assembly of which requires less time, and the design of which is very far aesthetic can be met.
  • 1 is a plan view of a truss node
  • Fig. 3 is a plan view of another embodiment of a truss node.
  • O PI 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3,
  • FIG. 7 shows a section along the line VII-VII through the truss rod end in FIG. 5.
  • a spherical node element body is composed of two parts 1 and 2, which are held together by a screw 3.
  • Part 1 has the shape of a hemisphere 4 with projections 5 formed at intervals from one another, which are parts of ball wedges cut off at 45 ° to the ball center 6.
  • the boundary between the hemisphere shape and one of the approaches 5 is indicated by a dotted line 7.
  • the other part 2 has the shape of a spherical cutout (spherical cap) 8 with integrally formed lugs 9 which engage between the lugs 5 and likewise form parts of spherical wedges.
  • the boundary between the spherical cutout shape and one of the lugs 9 is indicated by a dotted line 10.
  • each projection 9 and one of the surfaces 14 which extend on the hemisphere base 7 between two approaches 5 form a pair of adjacent or adjacent (see wu) interfaces of parts 1 and 2.
  • Die in FIG. 2 the upper end face 15 of each attachment 5 and one of the surfaces 16 extending between two attachments 9 on the jacket 10 of the spherical cut-out shape 8 form further pairs of adjoining or adjacent (see also) boundary surfaces.
  • the wedge surfaces (side surfaces) 18 of adjacent lugs 5 and 9 abut one another.
  • a cavity 20 and 21, directed towards the ball center 6, is formed, in which a lug 23 of a truss rod 24 which is adapted to it sits and is held in a force-locking manner or, according to FIGS.
  • a lug 23 of a truss rod 24 which is adapted to it sits and is held in a force-locking manner or, according to FIGS.
  • the cavities can extend in the circumferential direction (based on the axial line of the screw 3) up to the wedge surfaces 18, so that the surfaces 13, 14 and 15, 16 of the interface pairs do not meet each other or only between the inner end of the cavity 20 or 21 and touch the hole provided for the screw 3 and are otherwise adjacent.
  • the extension 23 of the truss rods 24 is a plate, which is partially inserted into the tubular rod body 25 (FIGS. 5-7) and trapezoidally tapered at the end protruding therefrom, which plate is welded into slots of the tubular rod body 25 and at sufficient inner pipe diameter can also be welded to the inside of the pipe.
  • the extension 23 can also be formed on a peg inserted into the tube, which advantageously has one or more holes which make it possible to protect the truss rod provided with the extensions from rust on the inside by hot-dip galvanizing.
  • the projections 23 can also be provided with projections, for example humps, instead of with depressions (FIGS.
  • a spherical node element body is composed of three parts 31, 32 and 33 which are held together by a screw 3.
  • the part 31 has the shape of a hemisphere;
  • part 32 is a ring-shaped body with a flat surface 36 lying against or adjacent to flat surface 35 of hemisphere -31. It is circumferential by a spherical zone and on its side facing away from hemisphere 31 by a conical one Area 37 delimited with the cone tip lying in the ball center 6.
  • the part 33 is a spherical section, the conical surface 38 of which adjoins the surface 37.
  • the two flat surfaces 35 and 36 of the parts 31 and 32 form a first pair of adjoining interfaces
  • the two conical surfaces 37 and 38 of the parts 32 and 33 form a second pair of adjoining interfaces.
  • a plurality of cavities corresponding to one of the cavities 20 or 21 are formed for receiving the shoulders 23 of the truss rods 24, to which the statements made with regard to FIGS. 1 and 2 apply mutatis mutandis.
  • the embodiment according to FIGS. 3 and 4 because it is in three parts, enables a better adhesion or requires less precision than that described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • the conical surfaces 15 and 16 or 37 and 38 can be replaced by pyramid surfaces.
  • the spherical shape is technically expedient and aesthetic, but it is not required to function.
  • the upper half in Figs. 2 and 4 can e.g. can also be limited like a polyhedron, while the lower half can be designed largely as desired.
  • the knot elements shown in FIGS. 1 to 4 are designed for four belt bars lying in one plane and for four diagonal bars on one and the same side of the belt plane.
  • the embodiment according to FIGS. 3 and 4 can easily be carried out for a further four diagonal bars on the other side of the belt plane, by replacing the part 31 by a part that is the same as the part 32 and a part that is the same as the part 33, which is a mirror image of the ones Parts 32 and 33 are to be arranged.

Description

Knotenelement und Fachwerkstab für Raumfachwerke
Die Erfindung bezieht sich auf ein Knotenelement und einen Fachwerkstab für Raumfachwerke.
Es sind ein Knotenelement, das für jeden mit ihm zu ver¬ bindenden Fachwerkstab ein Paar paralleler plattenför i- ger Teile hat, und ein Fachwerkstab, der an seinen Enden flach, zwischen eines der Paare plattenförmiger Teile pas¬ send ausgebildet ist, bekannt. Zur Montage werden die fla¬ chen Stabenden je zwischen eines der Paare plattenförmiger Teile eingeführt und durch eine Schraube oder Niete zwi¬ schen diesen Teilen festgeklemmt (DE-OS 1 609 538). Sowohl die Herstellung dieses Knotenelements als auch die Montage von Raumfachwerken mit solchen Knotenelementen und Fach¬ werkstäben ist aufwendig. Ausserde befriedigt dieses Kno¬ tenelement die ästhetischen Wünsche der Architekten nur ungenügend.
OMPI
Durch die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzei¬ chnet ist, wird die Aufgabe gelöst, ein einfacher herstell¬ bares Knotenelement und einen diesem angepassten Fachwerk¬ stab zu schaffen, deren Montage weniger Zeit erfordert, und bei deren Gestaltung ästhetischen Wünschen sehr weit¬ gehend entsprochen werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der lediglich zwei Ausführungswege darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen; ^
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Fachwerkknoten,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines Fachwerkknotens.
O PI Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 und 6 je eine Variante zu Fig. 2 und 4, und
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII durch das Fachwerkstabende in Fig. 5.
Nach Fig. 1 und 2 ist ein kugelförmiger Knotenelementkör¬ per aus zwei Teilen 1 und 2 zusammengesetzt, die durch eine Schraube 3 zusammengehalten sind. Der Teil 1 hat die Form einer Halbkugel 4 mit in Abständen voneinander ange¬ formten Ansätzen 5, die Teile von unter 45° zum Kugelmit¬ telpunkt 6 hin abgeschnittenen Kugelkeilen sind. In Fig. 2 ist die Grenze zwischen der Halbkugelform und einem der Ansätze 5 durch eine punktierte Linie 7 angegeben. Der andere Teil 2 hat die Form eines Kugelausschnitts (Kugel¬ kalotte) 8 mit angeformten Ansätzen 9, die zwischen die Ansätze 5 greifen und ebenfalls Teile von Kugelkeilen bil¬ den. In Fig. 2 ist die Grenze zwischen der Kugelausschnitt¬ form und einem der Ansätze 9 durch eine punktierte Linie 10 angegeben.
Die in Fig. 1 untere Stirnfläche 13 jedes Ansatzes 9 und eine der sich an der Halbkugelbasis 7 zwischen zwei An¬ sätzen 5 erstreckende Fläche 14 bilden ein Paar aneinander angrenzender bzw. einander benachbarter (vergl. w.u.) Grenzflächen der Teile 1 und 2. Die in Fig. 2 obere Stirn¬ fläche 15 jedes Ansatzes 5 und eine der sich am Mantel 10 der Kugelausschnittform 8 zwischen zwei Ansätzen 9 er¬ streckenden Flächen 16 bilden weitere Paare aneinander angrenzender bzw. einander benachbarter (vergl.w.u.) Grenz¬ flächen. Ausserdem liegen die Keilflächen (Seitenflächen) 18 benachbarter Ansätze 5 und 9 aneinander an.
• An jedem dieser beiden, in Umfangsrichtung (bezogen auf die Achsenlinie der Schraube 3) miteinander abwechseln¬ den Grenzflächenpaare 13, 14 und 15, 16 ist ein auf das Kugelzentrum 6 gerichteter, an der Kugeloberfläche offener Hohlraum 20 bzw. 21 gebildet, in dem ein ihm angepasster Ansatz 23 eines Fachwerkstabes 24 sitzt und kraftschlüssig oder nach Fig. 5 oder 6 formschlüssig bzw. kraft- und formschlüssig gehalten ist. Zur Bildung dieser Hohlräume 20 und 21 kann jeweils eine oder können beide Grenzflä¬ chen mit einer Vertiefung versehen sein. Die Hohlräume können sich in Umfangsrichtung (bezogen auf die Achsen¬ linie der Schraube 3) bis an die Keilflächen 18 erstrecken, so dass die Flächen 13, 14 bzw. 15, 16 der Grenzflächen¬ paare einander nicht oder nur zwischen dem inneren Ende des Hohlraumes 20 bzw. 21 und dem für die Schraube 3 vor¬ gesehenen Loch berühren und im übrigen benachbart sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Ansatz 23 der Fachwerkstäbe 24 eine teilweise im rohrförmigen Stab¬ körper 25 (Fig. 5-7) steckende, am aus diesem herausra¬ genden Ende trapezförmig verjüngte Platte, die in Schlitze des rohrförmigen Stabkörpers 25 geschweisst ist und bei hinreichendem Rohrinnendurchmesser auch innen an das Rohr geschweisst sein kann. Der Ansatz 23 kann auch an einem in das Rohr eingesetzten Zapfen gebildet sein, der zweck¬ mässig ein oder mehrere Löcher hat, die es ermöglichen, den mit den Ansätzen versehenen Fachwerkstab auch innen durch Feuerverzinken vor Rost zu schützen. Die Ansätze 23 können zwecks Formschluss statt mit Vertiefungen (Fig. 5 und 6) auch mit Vorsprüngen, z.B. Buckeln, versehen sein, wobei der Querschnitt der Ansätze nicht herabgesetzt ist, und die den Vorsprüngen entsprechenden, an den zweckmässig gegossenen Kugelteilen vorzusehenden Vertiefungen giess- technisch günstiger sind als Ansatzvertiefungen entspre¬ chende, erhabene Stellen. Auch kann der Formschluss durch seitliche Vorsprünge, d.h. verbreiterte Stellen erzielt werden. Die der Kugelfläche zugewandte Flanke von Vor¬ sprüngen kann senkrecht zur Stablängsrichtung verlaufen, so dass die bei einem auf den Stab ausgeübten Zug auftre¬ tende Kraft keine die Kugelteile, zwischen denen der An¬ satz gehalten ist, auseinander treibende Komponente hat. Natürlich sind die Ansätze nicht notwendig flach, sie kön¬ nen z.B. auch rotationssymmetrisch sein.
Nach Fig. 3 und 4 ist ein kugelförmiger Knotenelementkör¬ per aus drei Teilen 31, 32 und 33 zusammengesetzt, die durch eine Schraube 3 zusammengehalten sind. Der Teil 31 hat die Form einer Halbkugel; der Teil 32 ist ein ringför¬ miger Körper mit einer ebenen, an der ebenen Fläche 35 der Halbkugel -31 anliegenden bzw. dieser benachbarten Flä¬ che 36. Er ist am Umfang durch eine Kugelzone und an seiner der Halbkugel 31 abgewandten Seite durch eine konische Fläche 37 mit im Kugelzentrum 6 liegender Kegelspitze be¬ grenzt. Der Teil 33 ist ein Kugelausschnitt, dessen koni¬ sche Fläche 38 an die Fläche 37 angrenzt. Die beiden ebenen Flächen 35 und 36 der Teile 31 und 32 bilden ein erstes Paar aneinander anliegender Grenzflächen, und die beiden konischen Flächen 37 und 38 der Teile 32 und 33 bilden ein zweites Paar aneinander anliegender Grenzflä¬ chen. An jedem dieser Grenzflächenpaare sind mehrere, je einem der Hohlräume 20 bzw. 21 entsprechende Hohlräume zur Aufnahme der Ansätze 23 der Fachwerkstäbe 24 gebildet, für die das zu Fig. 1 und 2 Gesagte sinngemäss gilt. Die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ermöglicht, weil sie dreiteilig ist, einen besseren Kraftschluss bzw. erfordert dafür eine geringere Präzision als die im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschriebene. Bei beiden Ausführungsfor¬ men können die konischen Flächen 15 und 16 bzw. 37 und 38 durch Pyramidenmantelflächen ersetzt werden. Die er- möglicht es, die Hohlräume 21 für Fachwerkstabenden 23 mit rechteckigem Querschnitt durch eine Vertiefung, an je¬ weils nur einer der Flächen dieser Grenzflächenpaare 15, 16 und 37, 38 zu bilden. Bei den Paaren ebener Grenzflä¬ chen 13, 14 bzw. 35, 36 ist dies ohne weiteres möglich.
Die Kugelform ist zwar technisch zweckmässig und ästhe¬ tisch, aber nicht funktionsnötig. Die in Fig. 2 und 4 obere Hälfte kann z.B. auch wie ein Polyeder begrenzt sein, wäh¬ rend die untere Hälfte weitgehend beliebig gestaltet werden kann.
Die in Fig. 1 bis 4 dargestellten Knotenelemeπte sind wie ersichtlich für vier in einer Ebene liegende Gurtstäbe und für vier Diagonalstäbe an ein und derselben Seite der Gurtebene ausgeführt. Die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 kann ohne weiteres für weitere vier Diagonalstäbe an der anderen Seite der Gurtebene ausgeführt werden, indem der Teil 31 durch einen dem Teil 32 gleichen und einen dem Teil 33 gleichen Teil ersetzt wird, die spiegelbild¬ lich zu den Teilen 32 und 33 anzuordnen sind.
_OMH

Claims

Patentansprüche y
1. Knotenelement und Fachwerkstab für Raumfachwerke, da¬ durch gekennzeichnet, dass ein Knotenelementkörper aus mehreren, aneinander befestigten Teilen (1, 2; 31, 32,
33) zusammengesetzt ist und in zueinander geneigten Ebenen- liegende Paare einander zugewandter Grenzflächen (13/14, 15/16; 35/36, 37/38) hat, und dass an diesen Grenzflächen¬ paaren an der Aussenfläche des Körpers offene Hohlräume (20, 21) zur form- und/oder kraftschlüssigen Aufnahme je eines dem Hohlraum (20, 21) angepassten Fachwerkstabendes (23) gebildet sind.
2. Knotenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (20, 21) auf den geometrischen Knoten¬ punkt (6) gerichtet sind.
3. Knotenelement und Fachwerkstab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (1, 2; 31, 32, 33) des Kno- tenelementkörpers durch eine Schraube (3), deren Achsen¬ linie durch den geometrischen Knotenpunkt (6) geht, zu¬ sammengehalten sind, und dass die Hohlräume (20, 21) an einem (35/36) oder an mehreren Grenzflächenpaaren (13/14) einer zur Achsenlinie der Schraube (3) senkrechten Ebene und an einem (37/38) oder an mehreren zu dieser Ebene in einem spitzen Winkel verlaufenden, auf den geometrischen Knotenpunkt (6) gerichteten Grenzflächenpaaren (15/16) gebildet sind.
4. Knotenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Knotenelementkörper aus zwei Teilen (1, 2) zusam¬ mengesetzt ist, von denen der erste (1) an einer zur. Schraube (3) senkrechten Fläche (14) vorstehende, in gegenseitigen Abständen um die Schraube (3) herum angeordnete Ansätze
(5) mit auf den geometrischen Knotenpunkt (6) gerichteten Stirnflächen (15) und der zweite Teil (2) an einer konischen oder"an mehreren ebenen auf den geometrischen Knotenpunkt
(6) gerichteten Flächen (16) vorstehende Ansätze (9) mit zur Schraube (3) senkrechten Stirnflächen (13) hat, und dass die Ansätze (5) des ersten Teils(l) zwischen die An¬ sätze (9) des zweiten Teils (2) greifen, und die Hohlräume (20, 21) je zwischen der Stirnfläche (15 bzw. 13) eines Ansatzes (5 bzw., 9) eines der beiden Teile (1 bzw. 2) und der ihr benachbarten und zu ihr parallelen Fläche (16 bzw. 14) des anderen Teils (2 bzw. 1) gebildet sind, an der dessen Ansätze (5 bzw. 9) vorstehen (Fig. 1 und 2).
5. Knotenelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiteilige Knotenelementkörper (1, 2) kugelför¬ mig ist, dass sein erster Teil (1) die Form einer Halb¬ kugel (4) mit an deren Basis (7) angeformten, Teile von Kugelkeilen bildenden Ansätzen (5), und sein zweiter Teil (2) die Form eines Kugelausschnitts (8) mit ebenfalls Teile von Kugelkeilen bildendenAnsätzen (9) hat, die zwi¬ schen die Ansätze (5) des ersten Teils (1) hineingreifen (Fig. 1 und 2) .
OMPI
6. Knotenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Knotenelementkörper aus mindestens drei Teilen zusammengesetzt ist, deren erster (31) und zweiter (32) sich in einer Ebene (35, 36) berühren und deren zweiter (32) und dritter (33) sich an einer konischen Fläche (37, 38) oder an Mantelflächenteilen einer Pyramide berühren, wobei die Kegel- oder Pyramidenspitze im geometrischen Knotenpunkt (6) liegt, und die Hohlräume (20, 21) an die¬ sen Berührungsflächen (35/36 bzw. 37/38) gebildet sind (Fig. 3 und 4) .
7. Knσtenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dreiteilige Knotenelementkörper (31, 32, 33) ku¬ gelförmig ist, dass sein erster Teil die Form einer Halb¬ kugel (31) hat, sein zweiter Teil (32) ringförmig ist und eine -an die Basis (35) der Halbkugel (31) angrenzende, ebene Fläche (36),eine Kugelzonenflache^.,und gegenüber sei¬ ner ebenen Fläche (36) eine konische Fläche (37) oder Pyra- midenmantelflächenteile hat, und der dritte Teil (33) die Form eines Kugelausschnitts hat, mit einer an diese Fläche (37) des zweiten Teils (32) angrenzenden Fläche (38) sowie einer Kugelkappenfläche (Fig. 3 und 4).
8. Knotenelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der erste Teil aus einem vierten und einem fünften Teil zusammengesetzt ist, wobei der vierte Teil gleich dem zweiten und der fünfte Teil gleich dem dritten Teil ist, der vierte und fünfte Teil spiegelbildlich zum zweiten und dritten Teil in bezug auf die Ebene angeord¬ net sind, und an den Grenzflächenpaaren zwischen dem zwei¬ ten und vierten sowie zwischen dem vierten und fünften Teil weitere Hohlräume zur Aufnahme von Fachwerkstabenden gebildet sind.
HK/rm-6932
Figure imgf000011_0001
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