AT507180A1 - Baukonstruktion mit im winkel zueinander angeordneten tragelementen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Baukonstruktion mit im Winkel zueinander angeordneten Tragelementen und mit schräg gesetzten Schrauben, von denen jede sich mit ihrem Kopf an einer ersten Seite des ersten Tragelementes abstützt, und mit ihrem ein Gewinde tragenden Endabschnitt aus einer zweiten Seite des ersten Tragelementes austritt und in das zweite Tragelement eingeschraubt ist.

Die Entwicklung im Bauwesen mit immer kürzer werdenden Bauphasen erfordert den verstärkten Einsatz von vorgefertigten Bauelementen, vor allem der Holzbau kann dieses Bedürfnis bestens abdecken. Um die direkten Montagezeiten auf der Baustelle erheblich zu reduzieren, wird eine Maximierung der Vorfertigung angestrebt. Die aktuelle Architektur fordert im Bereich der Dach-, Decken- und Wandstrukturen immer größere Spannweiten in Kombination mit hohen Dämmstärken. Ein Halbfabrikat, bestehend aus zumindest zwei im Allgemeinen rechtwinklig zueinander stehenden Tragelementen (T-Form, L-Form, U-Form, gegebenenfalls H-Form, E-Form oder Kombinationen) bietet die ideale Tragstruktur für vorgefertigte Decken- oder Dachelemente für diesen Einsatz, wobei die Dämmung und/oder quer zu den Tragelementen sich erstreckende Querträger integriert werden können. Die einzelnen Halbfabrikate werden dann an der Baustelle zum entsprechenden Bauelement verbunden, wobei die ersten Tragelemente im Wesentlichen der Lastaufnahme als Decken-und Dachträger bzw. Wandstützen, und die zweiten Tragelemente auch der Füllung und Verkleidung der Zwischenräume zwischen den ersten Tragelementen dienen. Die ersten Tragelemente bestehen bevorzugt aus Holz, und sind insbesondere als Leimbinder in nahezu beliebigen Längen und Höhen herstellbar. Die zweiten Tragelemente sind bevorzugt ebenfalls aus Holz, können aber aus anderen geeigneten Materialien bestehen. Im Falle von Holz werden die ersten und zweiten Tragelemente verleimt, und es entstehen stabile Halbfertigteile, die problemlos transportiert und verlegt werden können. Wenn die Tragelemente gleichmäßig aneinander liegen, kann der Leimpressdruck durch Schrauben erzeugt werden, die schräg eingeschraubt werden, um die geschlossene Außenfläche nicht zu unterbrechen. Insbesondere bei größeren Längen sind aber Ungenauigkeiten unvermeidlich, und an den Berührungsflächen zwischen den beiden Tragelementen treten Spalte auf, in denen keine Leimverbindung zustande kommt. Im Bereich dieser Spalte kann die Verleimung nur dann erfolgen, wenn durch entsprechende Kräfte die Spalte geschlossen werden und der benötigte Pressdruck über die gesamte Länge zwischen den beiden Tragelementen eingebracht werden kann. Der Leimpressdruck kann durch Anziehen der Schrauben erzeugt werden, es tritt aber das Problem auf, dass die beiden Tragelemente nur in Richtung der schrägen Schrauben, aber nicht senkrecht zu einander angenähert werden 64780 25/hn ♦ · ·· · · · · • ·· ··· · · · • · ♦ · ··· · • · · · · · • · · • · · • · · 2 können, was eine Seitenverschiebung des ersten Tragelementes im Verschraubungsbereich erfordern würde. Die Seitenverschiebung des ersten Tragelementes ist weder gewünscht noch möglich, da sie in bereits verschraubten, spaltfreien Abschnitten durch die Schrauben unterbunden ist, es kann aber zu einer seitlichen Durchbiegung des ersten Tragelementes kommen, die zumindest optisch störend ist. Eine gleichzeitige Gegenverschraubung an dieser Stelle durch eine zweite schräge Schraube ist nicht möglich, da sich die beiden Schrauben gegenseitig sperren - die eine drückt nach links und die andere nach rechts -und dadurch die Anhebung des zweiten Tragelementes verhindern, sodass auch der für die Verleimung nötige Pressdruck nicht eingebracht werden kann. Die Schwierigkeit konnte bisher meist nur so gelöst werden, dass die Schrauben von außen durch das zweite Tragelement in das erste Tragelement eingeschraubt werden, was aber den optischen Eindruck verletzt. Weiters ist diese Möglichkeit auch nur dann gegeben, wenn die Dicke des zweiten Tragelementes nicht zu groß ist. Andere Maßnahmen erfordern beispielsweise spezielle zusätzliche Beschläge und einen wesentlich größeren Arbeitsaufwand, die Verwendung großer hydraulischer Pressen, etc.

Die EP 1 015 774 zeigt einen Vorschlag für die Verbindung zweier Tragelemente mittels einer speziellen Schraube, deren Schaft in drei Abschnitte unterteilt ist. An den Kopf anschließend ist ein erster Gewindeabschnitt, der etwa ein Drittel der Schaftlänge umfasst, und an den ein gewindefreier Abschnitt über etwa das zweite Drittel des Schaftteils anschließt. Im letzten Drittel ist wieder ein Gewinde vorgesehen, das eine größere Steigung als das Gewinde im ersten Schaftdrittel aufweist. Die unterschiedlichen Gewindesteigungen führen beim Eindrehen der Schraube dazu, dass sich der Pressdruck zwischen den Berührungsflächen erhöht; allerdings wird die gegenseitige Sperrung einander kreuzender Schrauben auch in dieser Ausführung nicht verhindert.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gestellt, eine Baukonstruktion mit schräg verschraubten Tragelementen zu schaffen, in der durch das bloße Anziehen der Schrauben sich Spalte schließen, die durch Krümmungen od. dgl. verursacht sind, und der nötige Verleimungspressdruck hergestellt wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das erste Tragelement für jede Schraube eine von der zweiten Seite ausgehende Sackbohrung aufweist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des das Gewinde tragenden Endabschnitts der durch die Sackbohrung verlaufenden Schraube ist. ·· ·· ·· Μ • · · · ·· ··· • I I · · ·· MM ·· «· • · · · · · ·· ··· · · «

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Der Begriff der Sackbohrung ist dabei in seiner üblichen Bedeutung zu verstehen, d. h. sie ist eine Bohrung, die in einer bestimmten Tiefe endet. Da speziell im Holz darauf geachtet werden muss, dass das Holz durch die Schraube nicht gespalten wird, wird für die Schraube bevorzugt eine durchgehende, dünne Führungsbohrung vorgesehen, zu der dann die Sackbohrung eine Erweiterung des Endbereiches bildet. Ist die Sackbohrung zylindrisch, liegt insgesamt eine abgestufte Bohrung vor, die mit einem entsprechenden Stufenbohrer mit Tiefenanschlag für die Sackbohrung gefertigt werden kann. Ist die Sackbohrung konisch, so kann deren Durchmesser an der tiefsten Stelle dem Schraubenschaftdurchmesser entsprechen oder auch gleich dem kleinen Durchmesser der Führungsbohrung sein.

Durch die Sackbohrung wird für den Mittelbereich der Schraube ein Freiraum geschaffen, der es dem Schraubenschaft erlaubt, sich zu verbiegen, wenn das zweite Tragelement angehoben wird, damit die Berührungsflächen aneinander liegen und gegeneinander gepresst werden. Es kommt zu keiner seitlichen Verschiebung bzw. keiner seitlichen Durchbiegung des ersten Tragelementes, wenn dieses nach der Seite gestützt werden kann, bis der Leim ausgehärtet ist, da der in der Sackbohrung verlaufende, nicht durch das Material des ersten Tragelementes seitlich gestützte Abschnitt der Schraube als schwächeres Element zuerst ausweicht. In jedem Fall bedarf es zur Durchbiegung und Seitenverschiebung des ersten Tragelementes größerer Kräfte als zur Verbiegung der Schraube, sodass das zweite Tragelement hochgezogen wird. Die seitliche Abstützung erfolgt bevorzugt durch zweite, von der anderen Längsseite des ersten Tragelementes etwa spiegelbildlich schräg zu setzende Schrauben.

Im Gegensatz zum beschriebenen Stand der Technik wird durch die Verschraubung mit alternierend schrägen bzw. kreuzenden Schrauben der erforderliche Leimpressdruck erzielt, da sich alle Schrauben in den durch die Sackbohrungen gebildeten Freiräumen verbiegen können. Die beidseitige Verschraubung führt zu statisch-konstruktiv und optisch einwandfreien, sich geradlinig erstreckenden Halbfertigteilen, die auch an der Baustelle problemlos nebeneinander verlegt werden können.

Der Vorteil dieser Technik liegt in der Einsparung von zusätzlichen und aufwendigen Arbeitsschritten. Die Bauteile müssen für den Verleimprozess nicht mehr aufwendig gewendet werden. Dadurch verringert sich die Gefahr der Beschädigung der Bauteile durch die Manipulation. Dies ist gerade für Elemente mit Sichtqualität von großer Bedeutung. Zudem fallen die bei der herkömmlichen Schraubpressklebung an der Sichtseite erkennbaren Schraubenköpfe weg. Die zur Verleimung erforderliche Verbindung ist nach • · • · 4 dieser neuen Methode unsichtbar. Durch die reduzierten Hebevorgänge erhöht sich aber auch die Sicherheit während der Produktion erheblich. T-förmige Halbfertigteile, die beispielsweise mit den zweiten Tragelementen nach unten weisend zu einer Raumdecke mit geschlossener Untersicht zusammengefügt werden, können für den Wohn- und Industriebau mit paarweise schrägen Schrauben insbesondere folgende Dimensionen aufweisen: 60 bis 180 mm 100 bis 1000 mm 200 bis 600 mm. 40 bis 140 mm 600 bis 800 mm ca. 30° ca. 8 mm ca. 6 mm 20 bis 30 mm 20 bis 50 mm 20 bis 50 mm 0 bis 5 mm ca. 400 mm ca. 55 kg/m2 ca. 480 m2

Dicke der vertikalen ersten Tragelemente Höhe der vertikalen ersten Tragelemente insbesondere

Dicke der horizontalen, zweiten Tragelemente Breite der horizontalen, zweiten Tragelemente Winkel der Bohrungsachsen zur Vertikalen Schaftdurchmesser der Schrauben Durchmesser der Führungsbohrung Durchmesser der Sackbohrung Tiefe der Sackbohrung

Distanz zwischen Schraubenkopf und Sackbohrung schließbare Spaltbreite zwischen den Pressflächen der Tragelemente Längsabstand zwischen den Schrauben pro Seite Transportgewicht eines Halbfertigteiles aus Holz Ladevermögen eines Sattelzuges

Es ist auch möglich, auf einem zweiten Tragelement größerer Breite mehrere erste Tragelemente anzuordnen. Die Halbfertigteile können dann Breiten bis zu 3 Meter und vier vertikale erste Tragelemente aufweisen.

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen T-förmigen Halbfertigteiles ist denkbar einfach, und umfasst die Kontrolle und den Zuschnitt der einzelnen Leimbinder, die Herstellung der schrägen Bohrungen an jedem ersten Tragelement, die Auflage des zweiten Tragelementes an einem geeigneten Montageort, den Auftrag des bzw. der Leimstreifen(s), die Auflage eines ersten Tragelementes auf jedem Leimstreifen, und die etwa gleichzeitige Einbringung je einer Schraube von links und rechts in jedes erste Tragelement, und schließlich das Liegenlassen des Halbfertigteiles bis zum Aushärten des Leims, beispielsweise über Nacht. • · · · · ·· · ·· · * · · · ·· ··· · · · * · · · · · ···· · ······ · · · 5

Nachstehend wird nun die Erfindung anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein. Dabei zeigen:

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein T-förmiges Halbfertigteil im Bereich einer Schraubverbindung,

Fig. 2 einen Querschnitt ohne Schrauben bei Vorliegen eines Spaltes zwischen den beiden Tragelementen, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Halbfertigteil gemäß Fig. 2 mit Schraubverbindung.

Ein als Dach- oder Deckenelement verwendbarer T-förmiger Halbfertigteil umfasst zumindest ein vertikales, erstes Tragelement 1 und ein horizontales zweites Tragelement 2, die über eine Leimschicht 9 und schräg verlaufende Schrauberät miteinander verbunden sind.

Bevorzugt bestehen beide Tragelemente 1, 2 aus Leimbindern, und sind somit in beliebigen Längen, Dicken und Breiten herstellbar. An einem breiteren, zweiten Tragelement 2 können daher auch mehrere vertikale, erste Tragelemente 1 angeordnet sein. Die gezeigte Verbindung kann weiters auch bei L-, U- oder H-förmigen Elementen vorgesehen werden.

Unter der Voraussetzung, dass die Tragelemente 1, 2 ebenflächig ausgebildet sind, sind die Verhältnisse aus Fig. 1 gegeben, d. h. das erste Tragelement 1 liegt satt in der auf das zweite Tragelement 2 aufgebrachten Leimschicht 9. Von beiden vertikalen Längsseiten 5 des ersten Tragelementes 1 sind schräg Schrauben 10 eingesetzt, die bevorzugt jeweils um den halben Abstand in der Länge versetzt sind, sodass die Zeichenebene nicht die in der Zeichnung rechte Schraube 10 schneidet. Durch das Anziehen der Schrauben 10 entsteht der für die Verleimung notwendige Pressdruck, sodass keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind. Die Schraubenköpfe 11 sind bevorzugt in Kopfbohrungen 3 versenkt, sodass die Verschraubung praktisch unsichtbar ist. Um das erste Tragelement 1 nicht zu schädigen, ist für jede Schraube 10 eine dünnere Führungsbohrung 8 vorgesehen (Fig. 2), die in der vertikalen Seitenfläche 5 in der Kopfbohrung 3 und in der schmalen unteren Seitenfläche 6 innerhalb einer Sackbohrung 4 mündet. Die Sackbohrung 4 ist zylindrisch und weist etwa den dreifachen Durchmesser des Schraubenschaftes auf. Die Sackbohrung 4 kann, wie in Fig. 1 rechts gezeigt, auch konisch ausgebildet sein.

Trotz aller Maßhaltigkeit kann es vor allem bei längeren Tragelementen 1, 2 zu Ungenauigkeiten kommen, die sich bereichsweise in einem Spalt 7 zwischen den Tragelementen 1, 2 auswirken, sodass in diesem Bereich das horizontale Tragelement 2 6 6 angehoben werden muss (Pfeil A in Fig. 2). In Fig. 2 ist zur besseren Darstellung der Problematik nicht die Schraube 10, sondern nur deren Achse eingezeichnet. Würde nun der Spalt 7 durch Ausziehen der linken Schraube verkleinert, so müsste sich das horizontale zweite Tragelement 2 in Richtung der Achse verlagern, wobei es nicht nur in Richtung des Pfeiles A angehoben, sondern sich auch um den Abstand B horizontal verschieben würde. Da aber die horizontale Verschiebung nicht erfolgen kann, verbleibt außer einer Beschädigung der Tragelemente 1, 2 im Bereich der Schraube nur die seitliche Verschiebung bzw. Durchbiegung des vertikalen ersten Tragelementes 1 um den Abstand B, um den Spalt 7 zu schließen und den Leimpressdruck zu erzielen.

Eine seitliche Durchbiegung des ersten Tragelementes 1 ist aber auch aus optischen Gründen nicht erwünscht. Wird sie etwa durch einen Anschlag, durch einen Abstandhalter oder, wie bevorzugt vorgesehen, durch jeweils von der anderen Seite zu setzende, horizontal entgegengesetzt wirkende Schrauben 10 unterbunden, lässt sich das zweite Tragelement 2 anheben, da den Schrauben 10 innerhalb der Sackbohrungen 4 jeweils der Freiraum gegeben ist, innerhalb dessen sie sich verbiegen können. Wie Fig. 3 zeigt, werden die Schäfte der beiden Schrauben 10 im freien Mittelbereich gegeneinander geköpft, d. h. der Kopf- und der Endabschnitt 11, 13 werden durch die geringfügige S-förmige Verbiegung 14 zueinander parallel versetzt, sodass der Spalt verschwindet und der Leimanpressdruck erzielt wird. Dies kann beispielsweise dadurch geprüft werden, dass ein dünner Materialstreifen von ca. 0,2 mm Dicke in die Leimschicht eingelegt wird und dieser nach dem Festziehen der Schrauben 10 geklemmt ist.

Innsbruck, am 4. August 2008

Claims (4)

1. • · · · · · • · · ·· ··· • · · · · « • · · · · « Α 4Μ/θ! Patentansprüche 1. Baukonstruktion mit im Winkel zueinander angeordneten Tragelementen (1, 2) und mit schräg gesetzten Schrauben (10), von denen jede sich mit ihrem Kopf (11) an einer ersten Seite (5) des ersten Tragelementes (1) abstützt, und mit ihrem ein Gewinde (12) tragenden Endabschnitt (13) aus einer zweiten Seite (6) des ersten Tragelementes (1) austritt und in das zweite Tragelement (2) eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Tragelement (1) für jede Schraube (10) eine von der zweiten Seite (6) ausgehende Sackbohrung (4) aufweist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des das Gewinde (12) tragenden Endabschnitts (13) der durch die Sackbohrung (4) verlaufenden Schraube (10) ist.
2. 2. Baukonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrung (4) sich konisch verjüngt.
3. 3. Baukonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (10) an beiden Längsseiten des ersten Tragelementes (1) angeordnet sind. Innsbruck, am
4. 4. August 2008 64780 25/hn