DE10013810B4

DE10013810B4 - Träger aus Holz mit auf Querzug belasteten Abschnitten

Info

Publication number: DE10013810B4
Application number: DE10013810A
Authority: DE
Inventors: Paul Mattle
Original assignee: SFS Intec Holding AG
Current assignee: SFS Group International AG
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: NO20024457L; EP1266103A1; DE10013810A1; CZ20022452A3; AU2001254704A1; US6829866B2; WO2001071120A1; NO20024457D0; NO324015B1; CA2403655A1; SK9632002A3; US20030029128A1

Abstract

Träger aus Holz mit auf Querzug belasteten Abschnitten, welche durch im Wesentlichen quer zur Längsrichtung desselben verlaufend angeordnete, stabförmige Elemente verstärkt sind, wobei die stabförmigen Elemente von zumindest an ihren beiden Endbereichen mit Gewindeabschnitten versehenen Schrauben gebildet sind, welche über eine auf Querzug belastete Zone geführt und, von der Ober- oder der Unterseite des Trägers aus eingedreht, nur über einen Teil der Höhe des Trägers geführt und somit unmittelbar der auf Querzug belasteten Zone zugeordnet sind, da durch gekennzeichnet, daß die Schrauben (4) an ihrem einen Ende einen Innenwerkzeugangriff aufweisen, wobei der Durchmesser des diesen Innenwerkzeugangriff umgebenden Abschnittes der Schrauben (4) annähernd gleich groß oder nur geringfügig größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Gewindes, und daß die Schrauben (4) ohne ein Vorbohren von Löchern in den Träger (1) eingedreht sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Träger aus Holz mit auf Querzug belasteten Abschnitten, welche durch im wesentlichen quer zur Längsrichtung desselben verlaufend angeordnete, stabförmige Elemente verstärkt sind, wobei die stabförmigen Elemente von zumindest an ihren beiden Endbereichen mit Gewindeabschnitten versehenen Schrauben gebildet sind, welche über eine auf Querzug belastete Zone geführt und, von der Ober- oder der Unterseite des Trägers aus eingedreht, nur über einen Teil der Höhe des Trägers geführt und somit unmittelbar der auf Querzug belasteten Zone zugeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Eindrehen der Schrauben in einen solchen Träger.

Gerade bei Durchbrüchen im Bereich solcher Träger aus Holz oder aber im Bereich von deren Enden, wenn Ausklinkungen im Bereich des Auflagerbereiches vorgesehen sind, ergeben sich besondere Belastungen durch quer zur Faserlängsrichtung verlaufende Kräfte, so dass sich in diesen Bereichen in dem Träger aus Holz parallel zur Faserrichtung ausgerichtete Risse und Spalte bilden können.

Es ist in einer Literaturstelle (BLASS, H. J.; STECK, G.: Querzugverstärkungen... von Holzbauteilen – Teil 2. In: DE-Z. „bauen mit holz", Heft 4/1999, S. 44–49), aus der ein Träger der eingangs genannten Art bekannt ist, schon vorgeschlagen worden, in den auf Querzug belasteten Abschnitten des Trägers als besondere Verstärkung stabförmige Elemente einzusetzen. Diese stabförmigen Elemente werden in vorgebohrte Löcher eingeklebt. Es wird dadurch eine gewisse Verstärkung des Trägers quer zur Längsrichtung desselben, also quer zur Faserrichtung erzielt. Neben der Verstärkungsmöglichkeit mit eingeklebten Stahlstäben und Verstärkungsalternativen mit aufgeklebten Holzwerkstoffplatten oder Brettern oder eingepressten Nagelplatten ist in dieser Literaturstelle auch eine Alternative mit eingedrehten Schrauben offenbart. Dabei müssen zunächst Bohrungen in das Holz gesetzt werden, bevor die Schrauben eingedreht werden können. Das gleiche gilt auch für die Stahlstäbe, die ebenfalls ausschließlich in Bohrungen eingeklebt werden.

Es muss dabei davon ausgegangen werden, dass die zum Einsetzen der stabförmigen Elemente herzustellenden Bohrungen in der Regel über die ganze Höhe eines Trägers durchgeführt oder zumindest von der Oberseite oder der Unterseite des Trägers ausgehend bis weit über den eigentlichen, auf Querzug belasteten Abschnitt hinausgehend hergestellt worden sind. Einerseits ergibt sich dadurch ein entsprechender Zeitaufwand für die Herstellung der Bohrung, für das Einsetzen des stabförmigen Elementes und für das Einkleben desselben, und andererseits ergibt sich ein besonderer Materialaufwand durch entsprechend lange stabförmige Elemente und eine entsprechend große notwendige Masse an Klebstoff.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Träger der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Eindrehen von Schrauben in einen solchen Träger zur Verfügung zu stellen, bei dem bzw. durch welches die auf Querzug belasteten Abschnitte derart verstärkt sind bzw. werden, dass die Querzugkräfte gezielt kompensiert werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Träger der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Schrauben an ihrem einen Ende einen Innenwerkzeugangriff aufweisen, wobei der Durchmesser des diesen Innenwerkzeugangriff umgebenden Abschnittes der Schrauben annähernd gleich groß oder nur geringfügig größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Gewindes, und bei dem die Schrauben ohne Vorbohren von Löchern in den Träger eingedreht sind.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich geworden, relativ kurze Schrauben einzusetzen anstelle der bisherigen, sehr langen stabförmigen Elemente. Die Übernahme der Zugkräfte wird allein durch die Gewindeabschnitte gewährleistet, welche in das Holz des Trägers eingreifen. Darüber hinaus ist die Möglichkeit geschaffen, ohne besondere Erhöhung des Eindrehmomentes und ohne Verletzung der Gewindebereiche in dem Holz die Schraube sehr weit versenkt einzudrehen, um sie eben dorthin zu bringen, wo die auf Querzug belasteten Abschnitte vorhanden sind.

Durch die Erfindung ist praktisch die Möglichkeit geschaffen worden, eine Schraube für den vorliegenden Zweck einzusetzen, welche eben entsprechend tief versenkt wird und somit dort angeordnet ist, wo entsprechende Querzugkräfte auftreten. Gerade bei besonders hohen Trägern aus Holz wirkt sich dies vorteilhaft aus. Solche Träger können eine Höhe von einem oder mehr als einem Meter aufweisen, wobei aber eine Verstärkung wegen des auftretenden Querzuges nur auf einem bestimmten Höhenbereich des Trägers notwendig ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird darin gesehen, dass die Schrauben oberhalb und unterhalb einer auf Querzug belasteten Zone annähernd gleich weit diese Zone überragen. Es ist damit gewährleistet, dass die Gewindebereiche, welche den beiden Enden der Schraube zugeordnet sind eine ausreichende Verankerung in im wesentlichen gleichen Ausmaß haben, so dass die Querzugkräfte ohne Probleme übernommen werden können. Eine solche Anordnung ist aber eben nur dann möglich, wenn die Schrauben entsprechend weniger tief oder eben tiefer in den Träger aus Holz eingedreht werden können.

In diesem Zusammenhang ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Länge der Schrauben kleiner ausgebildet ist als die halbe Höhe des Trägers. Insbesondere bei Trägern mit besonderer Höhe ergibt sich dadurch eine sehr wesentliche Materialersparnis, und außerdem ist gerade beim Einsatz von Schrauben mit Gewindeabschnitten ein möglichst geringes Einformdrehmoment gegeben. Solche Schrauben können ja ohne Vorbohren eines Loches in den Träger aus Holz eingedreht werden, wobei auch ein entsprechend tiefes Einsenken möglich wird.

Gerade bei einem Träger aus Holz mit relativ großer Höhe ergeben sich in bestimmten Bereichen – beispielsweise im Mittelbereich eines gebogenen Trägers – mehrere auf Querzug belastete Abschnitte, wobei dies Schichten aller Bereiche bezogen auf die Höhe des Trägers betreffen kann. In einem solchen Fall lässt sich die erfindungsgemäße Maßnahme ebenfalls vorteilhaft einsetzen, wenn nämlich in auf Querzug belasteten Abschnitten des Trägers zwei oder mehr als zwei Schrauben mit Abstand annähernd parallel zueinander ausgerichtet und axial, also über die Höhe des Trägers, versetzt zueinander eingedreht sind. Es kann somit ein relativ großer Abschnitt eines Trägers mit einer besonderen Querzugverstärkung versehen werden, und zwar durch das Eindrehen einer Vielzahl von Schrauben, welche von der Ober- oder der Unterseite des Trägers aus eingedreht sind und dabei mehr oder weniger weit eingedreht werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Schrauben über die ganze Schaftlänge mit einem Gewinde versehen sind. Es ist damit gewährleistet, dass die Schrauben über deren ganze Länge in das Holz des Trägers eingreifen können und somit relativ hohe Querzugkräfte zu übertragen im Stande sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch ein Verfahren zum Eindrehen der Schrauben in einen solchen Träger aus Holz gelöst, bei dem die Schrauben mit einem Schraubendreherbit eingedreht werden, von dem ein an den Angriffsbereich zum Ansetzen an der Schraube anschließender Schaft oder ein Bedachter Hüllzylinder dieses Schaftes einen Durchmesser aufweist, der gleich oder kleiner ist als der Durchmesser eines den Innenwerkzeugangriff umgebenden Abschnittes der Schraube, und eine Länge zum Überbrücken des Bereiches der Höhe des Trägers vom Innenwerkzeugangriff der Schraube bis zur oberen oder unteren Begrenzung und weiter bis zu einem Schraubeneinsatz. Es kann also in einfacher Weise durch die Verwendung eines relativ langen Schraubendreherbits erreicht werden, dass die Schrauben auf die gewünschte Tiefe in dem Träger aus Holz eingedreht werden. Ohne die Notwendigkeit eines Vorbohrens wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, die Schraube an der entsprechenden Stelle bezogen auf die Höhe des Trägers ordnungsgemäß setzen zu können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Abschnitt eines gebogenen Trägers aus Holz im Schnitt dargestellt, wobei verschiedene auf Querzug belastete Abschnitte aufgezeigt sind;
2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes aus dem Träger nach 1 mit der Darstellung eines Durchbruches;
3 eine vergrößerte Darstellung eines Endbereiches eines Trägers mit einer Ausklinkung;
4 bis 8 verschiedene Ausbildungen und Bereiche von Trägern aus Holz, wobei auf Querzug belastete Abschnitte dargestellt sind.
Bei einem Träger 1 aus Holz gibt es eine Reihe von auf Querzug belasteten Zonen 2, welche im Wesentlichen in Längsrichtung des Trägers 1, also in der Faserrichtung des Holzes verlaufen. Ob nun dieser Träger im vollen Querschnitt aus gewachsenem Holz gebildet ist oder aus Brettschichtholz, also als Leimbinder ausgeführt ist, hat auf die Auswirkung von auf Querzug belasteten Abschnitten praktisch keinen Einfluss, da immer im Bereich von Ausschnitten oder Durchbrüchen 3 oder aber auch in anderen Bereichen eine Querzugbefastung vorhanden ist.
Anstelle der bisher üblichen Maßnahmen (Vorbohren-Einsetzen von stabförmigen Elementen-Einkleben dieser stabförmigen Elemente – relativ lange Austrocknungszeit des Klebers) soll nun direkt in das volle Material eine Schraube 4 in den Träger 1 eingedreht werden. Diese hier einzusetzenden Schrauben 4 weisen zumindest an ihren beiden Endbereichen Gewindeabschnitte auf. Es ist aber auch denkbar, über die ganze Schaftlänge der Schrauben 4 ein Gewinde vorzusehen. Die Länge L der Schrauben 4 ist bei Trägern 1 relativ großer Höhe H kleiner als die halbe Höhe H des Trägers 1 ausgebildet. Bei Trägern geringerer Höhe H kann dieses Verhältnis zur Länge L der Schrauben 4 natürlich auch in die andere Richtung gehen. Nur beispielsweise kann festgehalten werden, dass bei einer Trägerhöhe H von einem Meter auch. eine Länge L der Schrauben 4 von 20 cm oder weniger möglich ist.
Dies gelingt eben besonders dadurch, dass die Schrauben 4 exakt der auf Querzug belasteten Zone zugeordnet werden. Nach dem Eindrehen der Schrauben 4 von der Oberseite 5 oder von der Unterseite 6 des Trägers 1 her werden die Schrauben 4 eben so weit eingedreht, dass sie unmittelbar der auf Querzug belasteten Zone 2 zugeordnet sind. Es ist aus den 1 bis 3 auch ersichtlich, dass vorteilhaft die Schrauben 4 oberhalb und unterhalb einer Zone 2 annähernd gleich weit diese Zone 2 überragen. Es ist damit eine optimale Einleitung der Querzugkräfte auf die an die jeweiligen Zonen 2 anschließenden Bereiche des Trägers 1 möglich.
Gerade bei der Darstellung in 1 (Beispiel ganz rechts) wird aufgezeigt, dass in auf Querzug belasteten Abschnitten mehrere auf die Höhe H des Trägers 1 verteilte Zonen vorhanden sind, die auf Querzug belastet werden. In diesen Abschnitten können dann zwei oder mehrere Schrauben 4 mit Abstand annähernd parallel zueinander ausgerichtet eingedreht werden, wobei diese dann axial, also über die Höhe H des Trägers 1 versetzt zueinander eingedreht sind.
Es ist auch möglich, zwei oder mehr als zwei Schrauben 4 unmittelbar hintereinander gleichachsig einzudrehen, wobei dann die erste Schraube entsprechend tief versenkt werden muss. In seinem solchen Falle könnte auch die dann nachfolgende Schraube gegebenenfalls einen größeren Außendurchmesser aufweisen. Es können Schrauben 4 auch von den entgegengesetzten Seiten, also von der Oberseite 5 und der Unterseite 6 des Trägers 1 gleichachsig eingedreht werden, wenn die Schrauben über einen entsprechend größeren Bereich der Höhe H des Trägers 1 geführt werden sollen.
Die Schrauben 4 weisen an ihrem einen Ende einen Innenwerkzeugangriff auf, wobei der Durchmesser des den Innenwerkzeugangriff umgebenden Abschnittes der Schrau ben 4 gleich groß oder nur geringfügig größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Gewindes. Dadurch ist ein leichtes Eindrehen der Schrauben 4 in diese relativ weit versenkte Stellung möglich, zumal durch den größeren „Kopf" der Schraube keine wesentliche Drehmomenterhöhung beim Eindrehen der Schrauben 4 vorhanden ist.
Das Eindrehen der Schrauben 4 in diese relativ weit versenkte Stellung kann in einfacher Weise mit einem entsprechenden Schraubendreherbit erfolgen, dessen an den Angriffsbereich zum Ansetzen an der Schraube 4 anschließender Schaft oder ein gedachter Hüllzylinder dieses Schaftes einen Durchmesser aufweist, der gleich oder kleiner ist als der Durchmesser des den Innenwerkzeugangrift umgebenden Abschnittes der Schraube 4. Dieser Schraubendreherbit hat dann eine Länge zum Überbrücken des Bereiches der Höhe H des Trägers vom Innenwerkzeugangrift der Schraube 4 ausgehend bis zur oberen oder unteren Begrenzung 5 bzw. 6 des Trägers 1 und weiter bis zum Schraubeneinsatz. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, beispielsweise am Schraubendreherbit entsprechende Markierungen vorzusehen, um dadurch exakt feststellen zu können, in welcher Einschraubtiefe die Schraube 4 in den Träger 1 eingedreht worden ist. Es können also am Schraubendreherbit beispielsweise Rillen, Einkerbungen, Farbmarkierungen oder dergleichen vorgesehen sein.
Je nach entsprechendem Einsatzgebiet der Schrauben 4, also je nach Ausbildung und Form der Durchbrüche in einem Träger 1, je nach Durchbiegung desselben oder je nach Spannweite ergeben sich an den verschiedensten Bereichen des Trägers 1 auch querzugbelastete Abschnitte und somit auch ganz spezielle, auf Querzug belastete Zonen 2. So ist beispielsweise aus 4 ersichtlich, dass solche auf Querzug belastete Zonen 2 im Mittelbereich der Länge von gebogenen Trägern 1 vorhanden sind. In gleicher Weise ergeben sich solche auf Querzug belastete Zonen 2 in Trägern, welche an ihren Oberseiten eine Art Dachform vorgeben. Auch hier entstehen diese Querzugkräfte praktisch im Mittelbereich bezogen auf die Gesamtlänge des Trägers. Aus 6 ist ersichtlich, dass bei einem Durchbruch 3 die auf Querzug belasteten Zonen 2 nicht unbedingt auf beiden Seiten dieses Durchbruches 3 in verschiedener Höhe vorhanden sind, sondern auch auf gleicher Höhe wirksam sein können. Dies wird je nach Belastungsfall eines Trägers aus Holz entsprechend ermittelt.
Auf Querzug belastete Zonen 2 ergeben sich auch bei einer U-förmigen Ausklinkung in einem Träger 1, um dort einen quer dazu verlaufenden Balken 7 einzusetzen. In der Ausgestaltung nach 8 ist praktisch eine Ergänzung der Aufstellung aufgezeigt, wie sie auch in 3 dargestellt worden ist. Bei einer entsprechenden Ausklinkung 8 in dem Träger 1 aus Holz ergibt sich auch hier gerade in dem dargestellten Bereich eine auf Querzug belastete Zone 2.
In all diesen auf Querzug belasten Abschnitten, insbesondere in den speziell auf Querzug belasteten Zonen 2, kann durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Schrauben durch direktes Eindrehen derselben, also ohne Vorbohren, eine entsprechende Querkraftverstärkung erzielt werden.

Claims

Träger aus Holz mit auf Querzug belasteten Abschnitten, welche durch im Wesentlichen quer zur Längsrichtung desselben verlaufend angeordnete, stabförmige Elemente verstärkt sind, wobei die stabförmigen Elemente von zumindest an ihren beiden Endbereichen mit Gewindeabschnitten versehenen Schrauben gebildet sind, welche über eine auf Querzug belastete Zone geführt und, von der Ober- oder der Unterseite des Trägers aus eingedreht, nur über einen Teil der Höhe des Trägers geführt und somit unmittelbar der auf Querzug belasteten Zone zugeordnet sind, da durch gekennzeichnet, daß die Schrauben (4) an ihrem einen Ende einen Innenwerkzeugangriff aufweisen, wobei der Durchmesser des diesen Innenwerkzeugangriff umgebenden Abschnittes der Schrauben (4) annähernd gleich groß oder nur geringfügig größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Gewindes, und daß die Schrauben (4) ohne ein Vorbohren von Löchern in den Träger (1) eingedreht sind.
Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (4) oberhalb und unterhalb einer auf Querzug belasteten Zone (2) annähernd gleich weit diese Zone (2) überragen.
Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der Schrauben (4) kleiner ausgebildet ist als die halbe Höhe (H) des Trägers (1).
Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in auf Querzug belasteten Abschnitten des Trägers (1) zwei oder mehr als zwei Schrauben (4) mit Abstand annähernd parallel zueinander ausgerichtet und axial, also über die Höhe (H) des Trägers (1) versetzt zueinander eingedreht sind.
Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (4) über die ganze Schaftlänge mit einem Gewinde versehen sind.
Verfahren zum Eindrehen der Schrauben in einen Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (4) mit einem Schraubendreherbit eingedreht werden, von dem ein an den Angriffsbereich zum Ansetzen an der Schraube (4) anschließender Schaft oder gedachten Hüllzylinder dieses Schaftes einen Durchmesser aufweist, der gleich oder kleiner ist als der Durchmesser eines den Innenwerkzeugangriff umgebenden Abschnittes der Schraube (4), und eine Länge zum Überbrücken des Bereiches der Höhe (H) des Trägers (1) vom Innenwerkzeugangriff der Schraube (4) bis zur oberen oder unteren Begrenzung (5, 6) und weiter bis zu einem Schraubeneinsatz.