Die Erfindung betrifft ein Tragsystem aus Stahl für Dachkonstruktionen mit Spannweiten, vorzugsweise länger als 20 m. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tragkonstruktion für Spannweiten vorzugsweise oberhalb von 20 m anzugeben, die mit geringem Planungs- und Fertigungsaufwand flexibel an unterschiedliche Spannweiten anzupassen ist. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Tragsystem aus Stahl für Dachkonstruktionen mit Spannweiten, vorzugsweise länger als 20 m, bestehend aus vorgefertigten modular und standardisiert aufgebauten, aus mehreren unterschiedlich belastbaren miteinander verbundenen Standardmodulen, wobei zwei Standardmodule als Auflagerelemente (1) ausgebildet sind, hergestellt in Fachwerkbauweise mit Gurten (5) und Diagonalen (6) aus Hohlprofilen mit konstanter Länge und ein Standardmodul als Mittelstückelement (2, 2', 2'') ausgebildet ist, bestehend aus einem rasterlosen, in der Länge variabel einstellbaren Grundmodul in Rahmenbauweise mit Gurten (2, 3', 3'') und Pfosten (4) aus Hohlprofilen, wobei zur Einstellung der geforderten Länge des Mittelstückelementes (2, 2', 2'') jeweils gleiche Bauteile für unterschiedliche Spannweiten verwendet werden.
Beschreibung[de]
Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes modular aufgebautes aus
Hohlprofilen bestehendes Tragsystem aus Stahl für Dachkonstruktionen gemäß
Patentanspruch 1.
Aus Hohlprofilen bestehende vorgefertigte Tragsysteme für Dachkonstruktionen
werden z.B. in der US 4,559,748 beschrieben.
Derartige Tragsysteme bestehen aus verschiedenen miteinander verbundenen
einzelnen Tragelementen, die entsprechend ihrer Belastung Zug-, Druck- oder Biegebeanspruchungen
ausgesetzt sind.
Für die Tragelemente werden entsprechend ihrer planmäßigen
Beanspruchung ausgelegte Fachwerkkonstruktionen, bestehend aus Gurten und Diagonalen,
verwendet, die anschließend zu einer Tragkonstruktion miteinander verbunden
werden.
Derartige Tragkonstruktionen haben den Nachteil, dass für jedes
Dachsystem bzw. für unterschiedliche Spannweiten rasterabhängig eine Einzelplanung
bzw. Einzelstatik notwendig ist, mit den daraus resultierenden hohen Kosten und
entsprechend längeren Lieferzeiten.
Gerade für große Spannweiten, z.B. oberhalb von 20 m, sind
bekannte Tragkonstruktionen aufgrund der individuellen Planung und Fertigung sehr
unwirtschaftlich, da die konstruktive Auslegung sehr aufwändig wird. Eine kostengünstige
und zeitnahe Belieferung des Kunden ist mit diesen bekannten vorgefertigten Tragkonstruktionen
aus Stahl-Hohlprofilen nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tragkonstruktion
für Spannweiten vorzugsweise oberhalb von 20 m anzugeben, die mit geringem
Planungs- und Fertigungsaufwand flexibel an unterschiedliche Spannweiten anzupassen
ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.
Nach der Lehre der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe ein
Tragsystem, bestehend aus vorgefertigten modular und standardisiert aufgebauten,
aus mehreren unterschiedlich belastbaren miteinander verbundenen Standardmodulen,
verwendet.
Zwei Standardmodule sind als Auflagerelemente ausgebildet, hergestellt
in Fachwerkbauweise mit Gurten und Diagonalen aus Hohlprofilen mit konstanter Länge.
Ein weiteres Standardmodul ist als Mittelstückelement ausgebildet, bestehend
aus einem rasterlosen in der Länge variabel einstellbaren Grundmodul in Rahmenbauweise
mit Gurten und Pfosten aus Hohlprofilen, wobei zur Einstellung der jeweils geforderten
Länge jeweils gleiche Bauteile für unterschiedliche Spannweiten verwendet
werden.
Der Vorteil dieses Tragsystems besteht darin, dass das Mittelstück
zur Anpassung an variable Spannweiten aus einem Standard-Grundmodul hergestellt
ist, welches rasterunabhängig an die zu erreichenden Spannweiten durch Verwendung
gleicher Bauteile auf einfache Weise angepasst werden kann.
Erreicht wird dies zum Einen durch die Standardisierung der Auflagerelemente
mit konstanter Länge und durch den modularen Aufbau des Mittelstückes,
wodurch eine flexible und kostengünstige Anpassung des Mittelstück-Grundmoduls
an unterschiedliche Spannweiten der Dachkonstruktion ermöglicht wird.
Als Hohlprofile für die Gurte und Diagonalen bzw. Pfosten der
Standardmodule der Tragkonstruktion kommen sowohl warmgefertigte nahtlose Rohre
als auch geschweißte kalt- oder warmgefertigte gefertigte Rohre in Betracht.
Der Querschnitt der Rohre kann dabei je nach Beanspruchung sowohl kreisförmig
wie auch rechteckig oder elliptisch ausgebildet sein.
Vorteilhaft weisen die Standardmodule jeweils gleiche Außenabmessungen
auf, um eine problemlose Verbindung realisieren zu können. Idealerweise besitzen
dazu insbesondere auch die Längsträger der Baugruppen gleiche äußere
Querschnittsabmessungen.
Erreicht wird die Flexibilität des erfindungsgemäßen
Tragsystems dadurch, dass die standardisierten Auflagerelemente statisch bestimmt
konzipiert und frei von Knotenverformungen sind. Die Gurte und Stege bleiben
unabhängig von allen Spannweiten in ihren Dimensionen konstant. Sie haben vornehmlich
die Aufgabe den Schubfluss innerhalb der Konstruktion abzubauen. Die Überdimensionierungen
bei großen Spannweiten bleiben im Verhältnis gering.
Das Mittelstückelement, welches die rasterlose variable Überspannung
ermöglicht, ist mehrfach statisch unbestimmt, so dass der geringere Teil des
Schubflusses durch Knotenverformungen abgebaut wird. Die höheren Druck-/Zugbeanspruchungen
der Gurte werden bei unverändertem Außendurchmesser durch größere
Wanddicken bzw. höhere Festigkeiten des Materials ausgeglichen.
Im Firstbereich werden für verschiedene zu realisierende Dachneigungen
Drehknoten eingesetzt, wobei der Neigungswinkel über Adaption des Knotens im
Untergurt eingestellt wird. Bei auflagerempfindlichen Systemen werden die mittelstückseitigen
Endknoten der Auflagerelemente miteinander verspannt. Das Dach kann dabei beliebig
geneigt sein.
In vorteilhafter Weise ist für das aus Standardmodulen aufgebaute
Tragsystem nur noch eine Typenstatik notwendig, wodurch sich die Kosten für
den Planungs- und Fertigungsaufwand ernorm verringern.
Durch die Vorfertigung in modularer Bauweise, bei der gleiche Bauteile
für unterschiedliche Spannweiten verwendet werden, verringern sich zudem vorteilhaft
die Fertigungs- und damit die Lieferzeiten für den Kunden, und es kann wesentlich
flexibler auf kurzfristig geänderte Kundenwünsche reagiert werden.
Durch die beschriebene Ausnutzung der Knotenverformungen im Mittelstück,
kann die Konstruktion gleichzeitig statisch besser ausgenutzt werden, wodurch sich
im Vergleich zu bekannten Tragkonstruktionen zusätzlich Materialeinsparungen
durch kleinere Dimensionierung der Konstruktion und/oder der Hohlprofil-Querschnitte
realisieren lassen.
Bei Konstruktionen, die aus ästhetischen oder Korrosionsgründen
beschichtet werden müssen, sind die zu beschichtenden Flächen durch die
kleinere Dimensionierung der Konstruktion ebenfalls kleiner, was sich insgesamt
vorteilhaft auf die Beschichtungskosten auswirkt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Figuren näher erläutert.
Gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren bezeichnen gleiche Bauteile mit
gleichen Außenabmessungen. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäß aus Standardmodulen
hergestellte ebene Tragkonstruktion,
2a wie 1, jedoch mit einer
Dachneigung von 2%,
2b wie 1, jedoch mit einer
Dachneigung von 25%.
1 zeigt eine erfindungsgemäß aus Standardmodulen
hergestellte Tragkonstruktion in ebener Ausführung.
Der standardisierte modulare Aufbau des Tragsystems besteht aus drei
miteinander verbundenen Standardmodulen. Zwei Standardmodule sind als Auflagerelemente
(1) ausgebildet, hergestellt in Fachwerkbauweise mit Gurten (5)
und Diagonalen (6) aus Hohlprofilen mit konstanter Länge. Ein weiteres
Standardmodul ist als Mittelstückelement (2) ausgebildet, bestehend
aus einem Grundmodul in Rahmenbauweise mit Gurten 3 und Pfosten
4 aus Hohlprofilen.
Die Anpassung an unterschiedliche Spannweiten wird in einfacher Weise
dadurch erreicht, dass das modular aufgebaute Mittelstückelement
2 variabel der benötigten Länge angepasst werden kann, wobei
jeweils die gleichen Bauteile für unterschiedliche Spannweiten verwendet werden.
Vorteilhaft besitzen alle Standardmodule gleiche Außenabmessungen
wie auch die Gurte 3 des Mittelstückelementes 2 und die Gurte
5 des Auflagerelementes 1 jeweils gleiche Außenabmessungen
besitzen, so dass sich die Standardmodule leicht zu einer Tragkonstruktion verbinden
lassen.
Angepasst an die unterschiedliche Belastung ist die Wanddicke der
Gurte 5 der Auflagerelemente 1 kleiner dimensioniert als die Wanddicke
der Gurte 3 des Mittelstückelementes 2. Je nach Belastung
unterschiedlich oder gleich dimensioniert sind in Querschnitt und Wanddicke auch
die Diagonalen 6 des Auflagerelementes 1 und die Pfosten
4 des Mittelstückelementes 2.
Alternativ kann jedoch auch eine Anpassung an unterschiedliche Belastungen
über die Auswahl einer geeigneten Stahlsorte mit entsprechenden mechanischen
Kennwerten vorgenommen werden.
Die 2a und b zeigen in einer alternativen
Ausgestaltung das erfindungsgemäße Tragsystem für unterschiedliche
Dachneigungen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen gleichen Bauteilen mit gleichen
Außenabmessungen. Da das Grundkonzept der erfindungsgemäßen Tragkonstruktion
entspricht, kann zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine detaillierte Beschreibung
verzichtet werden.
Anders als bei dem Tragsystem nach 1
ist das Mittelstückelement 2' in 2a jedoch
nicht als ebene Konstruktion ausgeführt, sondern ist im Mittenbereich geknickt,
wobei sich in diesem Fall eine Dachneigung von 2% ergibt.
Bei dem in 2b dargestellten Tragsystem
beträgt die Dachneigung 25%. Die Endbereiche der Auflagerelemente
1 sind in diesem Fall über einen Zuggurt 7 miteinander verspannt.
Bezugszeichenliste
Anspruch[de]
Tragsystem aus Stahl für Dachkonstruktionen mit Spannweiten, vorzugsweise
länger als 20 m, bestehend aus vorgefertigten modular und standardisiert aufgebauten,
aus mehreren unterschiedlich belastbaren miteinander verbundenen Standardmodulen,
wobei zwei Standardmodule als Auflagerelemente (1) ausgebildet sind, hergestellt
in Fachwerkbauweise mit Gurten (5) und Diagonalen (6) aus Hohlprofilen
mit konstanter Länge und ein Standardmodul als Mittelstückelement (2,
2', 2'') ausgebildet ist, bestehend aus einem rasterlosen, in
der Länge variabel einstellbaren Grundmodul in Rahmenbauweise mit Gurten (3,
3', 3'') und Pfosten (4) aus Hohlprofilen, wobei zur
Einstellung der geforderten Länge des Mittelstückelementes (2,
2', 2'') jeweils gleiche Bauteile für unterschiedliche Spannweiten
verwendet werden.Tragkonstruktion nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte
(3, 3', 3'', 5), Pfosten (4) und Diagonalen
(6) aus warmgefertigten, nahtlosen Rohren hergestellt sind.Tragkonstruktion nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte
(3, 3', 3'', 5), Pfosten (4) und Diagonalen
(6) aus geschweißten, kalt- oder warmgefertigten Rohren hergestellt
sind.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet,
dass die Gurte (5), Pfosten (4) und Diagonalen (6) des
in Fachwerkbauweise hergestellten Auflagerelementes (1) unterschiedliche
Querschnittsabmessungen aufweisen.Tragkonstruktion nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte
(5), Pfosten (4) und Diagonalen (6) unterschiedliche
Wanddicken aufweisen.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–5 dadurch gekennzeichnet,
dass die Gurte (3, 3', 3''), des in Rahmenbauweise hergestellten
Mittelstückelementes (2, 2', 2'') unterschiedliche
Querschnittsabmessungen aufweisen.Tragkonstruktion nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Gurte
(3, 3', 3''), Pfosten (4) und Diagonalen (6)
unterschiedliche Wanddicken aufweisen.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–7 dadurch gekennzeichnet,
dass die Gurte (5) der Auflagerelemente (1) und die Gurte (3,
3', 3'') des Mittelstückelementes (2,
2', 2'') gleiche Querschnittsabmessungen aufweisen.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–8 dadurch gekennzeichnet,
dass die Auflagerelemente (1) und das Mittelstückelement (2,
2', 2'') gleiche Außenabmessungen aufweisen.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–9 dadurch gekennzeichnet,
dass die Gurte (3, 3', 3'', 5), Pfosten (4)
und Diagonalen (6) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–9 dadurch gekennzeichnet,
dass die Gurte (3, 3', 3'', 5) Pfosten (4)
und Diagonalen (6) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–9 dadurch gekennzeichnet,
dass die Gurte (3, 3', 3'', 5), Pfosten (4)
und Diagonalen (6) einen elliptischen Querschnitt aufweisen.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–12 dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittelstückelement (2) eben ausgebildet ist.Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1–12 dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittelstückelement (2', 2'') eine Dachneigung bildende
Knickung aufweist.Tragkonstruktion nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Dachneigung
einen Wert von z.B. 0 bis 35% annimmt.