Knotenpunktverbindung für nichtmetallische Konstruktion
Die Erfindung betrifft eine Knotenpunktverbindung für nichtmetallische Konstruktion, z. B. Holzkonstruktionen, mit einem Gurt und zu einem oder mehreren Zapfen miteinander verzinkten oder aneinander anstossenden Enden zweier Streben, wobei die Zapfen in eine entsprechende Anzahl von Löchern des Gurtes eingreifen.
Es sind bereits Verbindungen bekannt, bei denen an den Enden verzinkte Streben in eine mittels Fräsern hergestellte kreisförmige Nut eines Gurtes mit Verleimung eingesteckt werden. Die so hergestellten Löcher weisen gebogene Wandungen auf, so dass die Strebenenden nur punktweise an die Wandungen anliegen können.
Eine weitere bekannte Knotenpunktverbindung weist zu einem Zapfen miteinander verzinkte Strebenenden auf, die in ein Loch eines Gurtes eingreifen, wobei das Loch, bei einem Längsschnitt durch den Gurt gesehen, ebene Wände aufweist und der Winkel dieser einander gegenüberliegenden Stemmlochwände dem Winkel der einzuführenden Streben entspricht.
Insbesondere die letztbeschriebene Konstruktion hat sich bewährt, erhält man doch durch das satte Anliegen der Strebenrücken an den Gurtlochwänden eine eindeutige gegenseitige Lage und eine direkte Kraft übertragung von einem Teil zum andern. Zu Schwierigkeiten gibt aber die Herstellung des Loches im Gurt Anlass, da Sonderwerkzeuge und Sondermaschinen erforderlich sind und die Löcher für den Holzbau genauestens gearbeitet sein müssen. Zudem hängt bei allen bekannten Ausführungen der für eine Verleimung gewünschte Pressdruck von der Genauigkeit der Herstellung ab.
Diese Nachteile können mit der erfindungsgemässen Knotenverbindung vermieden werden, wobei sich gleichzeitig eine erwünschte Erweiterung des Anwendungsbereiches ergibt.
Die neue Knotenpunktverbindung der beschriebenen Art zeichnet sich dadurch aus, dass im Loch des Gurtes nebst den Strebenenden noch ein oder zwei Keile eingelassen sind, deren Keilflächen in der Längsrichtung des Gurtes zwischen Lochwand und Rücken eines Strebenendes angeordnet sind, und durch die Verbundwirkung von Strebenenden und Keil einen grösseren Gesamtzapfen bezüglich der Gurtberührungsflächen als dies ohne Keil der Fall ist, ergeben.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine Knotenpunktverbindung vor dem Zusammenbau,
Fig. 2 eine Ansicht von unten auf die zusammengebaute Knotenpunktverbindung gemäss Fig. 1 oder Fig. 3,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zusammengebaute Knotenpunktverbindung, bei der die Streben verschiedene Neigungswinkel gegenüber dem Gurtenstab aufweisen,
Fig. 4 dieselbe Ansicht durch eine Knotenpunktverbindung mit einem gebogenen Gurt-Stab und
Fig. 5 dieselbe Ansicht durch eine Knotenpunktverbindung, bei der eine Strebe senkrecht zum Gurtenstab steht,
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Knotenpunktverbindung mit verzinkten Anliegestellen zwischen Strebenenden, Keilen und Gurtwand,
Fig. 7 Einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 6
Fig. 8 eine Ansicht gemäss Pfeil II in Fig. 6,
Fig.
9 einen Längsschnitt durch eine Knotenpunktverbindung mit verzinkten Anliegestellen zwischen Strebenrücken und Keilen und Fig 10 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 9.
Mit den dargestellten Knotenpunktverbindungen werden mindestens drei Stäbe zu einem Kräfte übertragenden Knotenpunkt verbunden. Dabei weist der als Gurt 1 bezeichnete Stab ein Langloch 2 auf, dessen Wände annähernd senkrecht zur Stabslängsachse stehen. Die Eckkanten des Langloches können rechtwinklig oder abgerundet sein.
Die als Steben 3 und 4 bezeichneten anderen Stäbe sind mit ihren Enden durch Keilverzinkung, Verleimung oder Verstiftung, ev. Verschraubung, miteinander verbunden und zu einem Zapfen vereinigt. Der Zapfen wird als Ganzes in das vorbereitete Langloch des Gurtes eingeführt. In die beiden in der Längsrichtung freibleibenden konischen Öffnungen wird je ein Keil 5 und 6 eingetrieben.
Beim Aufbau der Knotenpunktverbindung ist zu beachten, dass das Dickenquermass der beim Einbau noch nicht endgültig zusammengedrückten Strebenenden kleiner ist als das lichte Breitenmass des Langloches 2. Dadurch können die Teile des Knotenpunktes ohne Kraftanstrengung zusammengeführt werden. Der angestrichene Leim an den Keilzinken und Lochwandungen wird hierbei nicht vorzeitig abgeschabt. Hierauf werden in die seitlich noch verbliebenen konischen Öffnungen die Keile 5 und 6 eingetrieben, wobei diese den Querseiten des Langloches 2 entlang gleiten und schliesslich den von den Strebenenden gebildeten Zapfen zusammendrücken. Durch den Druck der Keile entsteht aufgrund der Keilverzinkungen eine Spreizwirkung auf die Stabenden, so dass die Stabenden das Langloch auch in der Querrrichtung satt füllen.
Eine solche Querpressung ist erwünscht, damit der vorher aufgetragene Leim in das Holz eingepresst wird und die Leimverbindungen unter dem bleibenden Pressdruck erhärten.
Vorteilhaft weisen die aneinander zu liegen kommenden Flächen der Strebenenden einerseits und der Keile anderseits die gleiche Faserrichtung auf, was die Haftkraft der Verleimung erhöht. Bei der in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemässen Anordnung ist dies zusätzlich auch noch der Fall zwischen den Seiten- resp.
Querwänden des Langloches und den restlichen an diesen Wänden anliegenden Flächen der Keile. Beispielsweise ist in Fig. 3 eine günstige Faserung eingezeichnet. An den Flächen A liegen Längsfaserungen, an den Flächen B treffen Stirnflächen aufeinander und nur an den Seitenflächen C und D laufen einzig die Längsfasern nicht genau miteinander.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung liegt darin, dass die Festigkeit eines mit den erfindungsgemässen Knotenpunktverbindungen aufgebauten Fachwerkes gegenüber den bekannten Ausführungen grösser ist, indem man pro Knotenpunktverbindung, in Längsrichtung des Gurtes gesehen, eine grössere Anschlussfläche des Strebenknotens mit dem Gurt und damit eine grössere leimbare Fläche hat. Es wurde bisher immer versucht, eine solche grössere Fläche zu erhalten, um die aus der Knotenpunktverbindung in Gurtrichtung resultierenden Kräfte aufzunehmen und zu übertragen. Bisher mussten dafür die Streben unnötig verbreitert werden, um in Längsrichtung des Gurtes die erforderliche Fläche zu erhalten; oder es mussten die Gurten verdickt werden, z.
B. durch aufgesetzte Laschen, oder es mussten zusätzliche Langlöcher nebeneinander in den Gurt gefräst werden, die aber mehr Längsfasern im Gurt abschnitten. Durch die neuen, im Zusammenhang mit der Zeichnung beschriebenen Knotenpunktverbindungen resultiert also eine wesentliche Materialersparnis.
Die Fig. 6-10 zeigen zwei Ausführungsvarianten, bei denen die Vergrösserung der Haftflächen zwischen Keilen und Strebenrücken oder Keilen und Querwandung des Loches dadurch erreicht wird, dass die aneinander liegenden Flächen selbst wieder miteinander verzinkt oder durch keilzinkenartige Verbindungen ineinander greifen. Dies ist in den Fig. 6-8 der Fall sowohl bei E zwischen den Rücken der Strebenenden 3 und 4 einerseits und den anliegenden Flächen der Keile 5 und 6 anderseits als auch bei F zwischen der Querseite des Langloches 2 des Gurtes 1 einerseits und den daran anliegenden Flächen der Keile 5 und 6 anderseits.
Durch das Eintreiben der Keile mit den Zinkenverbindungen entsteht wiederum die Spreizwirkung der Knotenpunktverbindung in Querrichtung des Gurtes, und zwar nicht nur um die Zone der Keilverzinkung der beiden Strebenenden, sondern gleichmässiger auf der ganzen Länge der Gurtlochausfräsung.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine mit dem Faserlauf eingezeichnete Anordnung, bei der die Rücken der Strebenenden 3 und 4 mit den Keilen 5 und 6 verzinkt und so verbunden sind, dass die Faserrichtung der Keile mit derjenigen des Gurtes 1 parallel läuft. An der Stossfläche G steht also Stirnholz auf Stirnholz aufeinander für die Übertragung der aus einer Strebenverbmdung auf den Gurt resultierenden Kraft. Dadurch wäre also eine Verleimung der Seitenflächen H der Streben mit dem Gurt nicht mehr notwendig, und es kann deshalb für das Gurtholz normales, billiges Kantholz verwendet werden. Nur noch die Streben bedingen gleichmässig getrocknete Ware.
Für die Lasten, die den Gurt vom Knotenpunkt wegziehen, genügt eine Nagelung 7 des Gurtes mit den Streben.
In den Fig. 3-5 sind Ausführungsvarianten gezeigt, aus denen hervorgeht, dass einzig eine Änderung der Keilform notwendig ist, um z. B. verschieden geneigte Streben zu vereinigen, Fig. 3 und Fig. 5, wobei bei der letzteren Ausführung der eine Keil gänzlich weggelassen wurde. Ebenso ist es möglich, die Strebenenden mit einem gebogenen Gurt zu verbinden (Fig. 4). Insbesondere bot die Erstellung der Einfräsungen auf der konvexen Seite gebogener Gurten Schwierigkeiten, in welche Einfräsungen dann die verzapften Strebenenden genügend verkeilt und verleimt werden konnten. Die aus der gebogenen Gurtform im statischen System resultierende zusätzliche Zugkraft des Gurtes vom Strebenknoten weg konnte mit den kleineren Seitenleimflächen der Gurtfräsungen nicht aufgenommen werden. Die nachträgliche Verkeilung gemäss Fig. 4 ergibt dagegen eine sichere kraftschlüssige Verbindung.
Zur Herstellung des Langloches, das nun anstelle der bekannten Gurtenausfräsungen tritt und welches durchgehende querstehende Wände aufweist, wird kein Spezialfräser und keine spezielle Fräsmaschine mehr benötigt, und bei einem vorgekrümmten Gurt kann die Fräsarbeit von der konkaven Seite aus erfolgen, trotzdem die Streben dann auf der konvexen Seite eingesetzt werden.
Weitere Vorteile der beschriebenen Knotenpunktverbindung, mit deren Hilfe ein Holzträger mit Ober und Untergurt oder ein Fachwerk aufgebaut wird, bestehen darin, dass ein Längsverschieben des noch nicht verleimten Obergurtes gegen den Untergurt noch nicht die Fassung des Strebensystems beeinträchtigt, da die als Langloch ausgebildeten Ausfräsungen im Gurt in der Länge gegenüber den Rücken der Strebenenden einen Spielraum aufweisen und nur die Keile ungleich tief einzusetzen sind. Es werden somit nicht die Strebenknotenpunkte verschoben, was eine längere und eine kürzere Strebe ergibt, sondern die Stellung im Gurt wird angepasst.
Das Zusammenfügen von Stabwerken bekannter Systeme erforderte wesentliche Kräfte und grosse Presseinrichtungen, da sich die Stebenzapfen schon aufspreizten während des Einführens in die Gurtenfräsungen. Hierdurch verklemmten sich die Streben in falscher Position. Sie mussten also gezwungenermassen zurechtgerückt werden. Dieses Zurechträcken erfolgte mittels Schlagen auf die Streben, was zu Beschädigungen derselben führte und deren Auswechslung erforderte.
Das neue System mit der nachträglichen Verkeilung vermeidet diese Fehler.
Die Gurtlanglöcher gestatten ein Zusammenfügen des Gesamtträgers auf den vorbestimmten Umriss und die äussere Gurtenform ohne wesentlichen Pressdruck.
Es besteht eine grosse Toleranzmöglichkeit für die Verschiebung der Unter- und Obergurten gegeneinander. Die Verkeilung und damit die Aufspreizung der Strebenzapfen ist durch das mehr oder weniger starke Eintreiben der Keile an den Strebenrücken regulierbar auf das für die gute Leimung und Holzspannung zulässige Mass.
Der Gurt oder die Streben benötigen kein nachträgliches Zurechtrücken, wodurch unkontrollierbare Faserschädigungen vermieden werden.
Statt nur eines Langloches können parallel nebeneinander auch zwei oder mehrere Langlöcher angeordnet sein, wobei die vereinigten Strebenenden selbst auch in zwei oder mehrere nebeneinanderliegende Zapfen aufgeteilt sind.