DE10133976A1

DE10133976A1 - Kraftübertragende Verbindung von Bauteilen, insb. von Bauteilen aus Holz, mittels Klebeverbindung

Info

Publication number: DE10133976A1
Application number: DE2001133976
Authority: DE
Inventors: Michael Graebe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2003-02-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kraftübertragende Verbindung (1) von Bauteilen (2), insbesondere von Bauteilen (2) aus Holz, bei der ein die Bauteile (2) verbindendes Verbindungselement (3) mittels Klebeverbindung (5) an zumindest einem der Bauteile (2) festlegbar ist. Hierbei wird das zumindest abschnittsweise im wesentlichen plattenförmig ausgebildete Verbindungselement (3) zumindest einseitig mit quer zur Plattenebene sich erstreckenden, einen Hinterschnitt (6, 7, 25) aufweisenden Vorsprüngen (4) versehen, wobei das Verbindungselement (3) in eine Nut (11) des Bauteiles (2) derart einsetzbar ist, daß ein in die Nut (11) eingebrachter Klebstoff (5) die Vorsprünge (4) des Verbindungselementes (3) im wesentlichen vollständig umgibt und nach dem Aushärten eine im wesentlichen als stabiler Klebekörper (5) ausgebildete, mit den Vorsprüngen (4) des Verbindungselementes (3) vielfach verzahnte Verbindung zwischen den Innenwandungen (10) der Nut (11) und dem Verbindungselement (3) bildet. DOLLAR A Ebenfalls wird ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindung (1) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine kraftübertragende Verbindung von Bauteilen, insbesondere von Bauteilen aus Holz, mittels Klebeverbindung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Herstellung von kraftübertragenden Verbindungen insbesondere zwischen Holzbauteilen ist ein insbesondere in der Bautechnik häufig auftretendes Problem. Beispielsweise für die Herstellung von Tragwerken wie etwa Hallen, Carports, Dachtragwerken oder sonstigen üblicherweise aus Holz hergestellten Bauprodukten ist es häufig erforderlich, Verbindungen von Einzelteilen aus Holz herzustellen, bei denen die Teile aus Holz aneinander stoßen oder sich kreuzen. Aufgrund der Festigkeitseigenschaften des Holzes ist es erforderlich, die Kräfte möglichst flächig in das Holz der beteiligten Bauteile einzuleiten und daher werden üblicherweise großflächige Verbindungen genutzt, bei denen beispielsweise Bleche durch Verschraubungen oder Vernagelungen ein- und/oder beidseitig an den zu verbindenden Bauteilen befestigt werden. Derartige Holzverbinder sind im Stand der Technik vielfach bekannt und sollen daher hier nicht weiter beschrieben werden.
Nachteilig an derartigen Holzverbindern sind insbesondere aufgrund der Abstände der Verbindungsmittel die benötigte große Fläche zur sicheren Kraftübertragung, darüber hinaus müssen sehr viele Einzelteile wie Schrauben, Nägel oder dgl. verarbeitet werden, was bei den üblicherweise vorliegenden Einzelfertigungen nur kostenintensiv durch entsprechende Handarbeit möglich ist. Außerdem sind diese Holzverbinder in der Regel optisch sichtbar und können daher die optisch ansprechende Gestaltung von Bauwerken beeinträchtigen oder sogar unmöglich machen.
Es sind daher schon vielfach Vorschläge gemacht worden, Holzverbinder zu schaffen, die durch ein Kleben der beteiligten Bauteile eine sichere Verbindung zwischen diesen herstellen. Am einfachsten ist die Verbindung mittels eines sogenannten Lamellos, der üblicherweise im Möbelbau eingesetzt wird und durch Einfräsen je einer Halbnute in die beiden zu verbindenden Bauteile und Einlegen eines Holzscheibchens in die jeweiligen Halbnuten unter Hinzugabe eines Klebers die beiden Bauteile nach dem Aushärten des Klebers miteinander verbindet. Derartige Verbindungen sind jedoch aufgrund der nur schwer herstellbaren Nuten nur für Bauteile geringer Festigkeit wie etwa im Möbelbau zulässig.
Weiterhin sind sogenannte Stirnverbindungen zwischen zu verbindenden Bauteilen bekannt, die jedoch aufgrund der Festigkeit insbesondere der dort üblicherweise angeordneten Hirnholzteile nachteilig sind.
Weiterhin ist es beispielsweise aus der GB 2049857 A bekannt, eine metallische Verbindung zur Verklammerung von zwei Bauteilen dadurch herzustellen, daß ein Metallbauteil mit zahnartigen Laschen versehen wird, die aus der Ebene des ansonsten plattenförmigen Metallbauteiles hervorstehen und durch Walzen in zwei zu verbindende, ebenfalls plattenförmige Holzbauteile eingedrückt werden. Hierbei dringen die zahnartigen Laschen in das Holz ein und verklammern sich in diesen, so daß eine formschlüssige Verbindung zwischen den flach aneinander liegenden Holzbauteilen entsteht. Die Herstellung derartiger Verbindungen ist zum einen jedoch äußerst aufwendig, zum anderen sind Verbindungen von längs erstreckten Holzbauteilen, die in ihren Endbereichen aneinander befestigt werden müssen, nicht möglich.
Darüber hinaus ist es beispielsweise aus der DE 197 20 878 A1 bekannt, Holzbauteile dadurch miteinander zu verbinden, daß ein Kunststoffbauteil zwischen den Holzbauteilen angeordnet und mit diesen verklebt wird, das mit einer Vielzahl von hinterschnittenen Öffnungen versehen ist, in die die Leimschicht eindringen und in der diese sich dann durch Erhärten verriegeln kann. Hierdurch soll es möglich sein, durch die bessere Bindung der Leimschicht an das Kunststoffbauteil die Festigkeit der Verbindung zwischen den Holzbauteilen signifikant zu erhöhen. Problematisch hieran ist allerdings, daß das Kunststoffbauteil nur außenseitig an den Holzbauteilen befestigt werden kann, da eine ausreichende Füllung der Öffnungen beim Einbau des Kunststoffbauteiles in eine Nut nicht gewährleistet ist. Auch tritt leicht ein Abscheren der Klebung wegen der fehlenden Verzahnung mit den Bauteilen auf. Das Versagen dieser Beanspruchung ist häufig ein Bruch des Klebers im Bereich der Öffnungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Kraftübertragende Verbindung zwischen Bauteilen derart weiterzuentwickeln, daß sie insbesondere auch bei hochbelasteten zu verbindenden Bauteilen eingesetzt werden kann und die Zugkräfte bzw. Schubkräfte derartiger Verbindungen sicher übertragen können.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer kraftübertragenden Verbindung von Bauteilen, insbesondere von Bauteilen aus Holz, bei der ein die Bauteile verbindendes Verbindungselement mittels Klebeverbindung an zumindest einem der Bauteile festlegbar ist. Eine derartige gattungsgemäße Verbindung wird dadurch weiterentwickelt, daß das zumindest abschnittsweise im wesentlichen plattenförmig ausgebildete Verbindungselement zumindest einseitig mit quer zur Plattenebene sich erstreckenden, einen Hinterschnitt aufweisenden Vorsprüngen versehen ist, wobei das Verbindungselement in eine Nut des Bauteiles derart einsetzbar ist, daß ein in die Nut eingebrachter Klebstoff die Vorsprünge des Verbindungselementes im wesentlichen vollständig umgibt und nach dem Aushärten eine im wesentlichen als stabiler Klebekörper ausgebildete, mit den Vorsprüngen des Verbindungselementes vielfach verzahnte Verbindung zwischen den Innenwandungen der Nut und dem Verbindungselement bildet.
Die Kräfte auf die Verbindung müssen über die Verbindungsfuge zwischen Bauteil und Klebekörper übertragen werden. Da sich der Klebstoff während des Härteprozesses mit der Oberflächenstruktur des Bauteiles an der Nutinnenwandung verbunden hat, werden zum Lastübertrag die Schubspannungen aktiviert. Die schmalen Kontaktflächen des Klebekörpers mit dem Bauteil können ebenfalls Druckspannungen übertragen. Die Schub- und Druckkräfte an den Seitenflächen des Klebekörpers werden über räumlich wirkende Druckkräfte innerhalb des Klebekörpers auf die Teilflächen des Verbindungselementes übertragen. Da sich das Verbindungselement vollständig eingegossen innerhalb des Klebekörpers befindet, werden diese Druckspannungen direkt auf die Vorsprünge übertragen und dort in eine Biege-, Druckrespektive Zugspannung innerhalb des Verbindungselementes umgewandelt. Diese intensive Verzahnung mit dem Klebekörper unterscheidet sich weiterhin deutlich von den bisher bekannten Klebeverbindungen, da sich der Klebekörper auch in der Randfuge durch das Verbindungselement ungestört mit dem Bauteil verbinden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Vorsprünge des Verbindungselementes beidseitig der Plattenebene aus der Plattenebene heraus ragen. Hierdurch läßt sich eine gleichmäßige Abtragung der einwirkenden Lasten auf die Verbindung erreichen, darüber hinaus sind zwei Verbindungsflächen in der vorstehend beschriebenen Art an der Lastübertragung beteiligt. Es sind verschiedene Formen der Ausbildung der Vorsprünge denkbar, sofern diese wie vorstehend beschrieben aus der Plattenebene heraus ragen und ein entsprechendes Volumen zwischen der Plattenebene und dem Vorsprung umschließen, so daß sich eine gute Einbettung der Vorsprünge in den einzubringenden Kleber und damit ein hoher Grad an Verzahnung der Vorsprünge mit dem Kleber ergibt. Wenn im Folgenden Eigenschaften der Vorsprünge an spezifischen Beispielen erläutert werden, so beziehen sich diese Erläuterungen auch immer auf alternative Ausbildungen der Vorsprünge, die der Fachmann anhand der vorstehenden Kriterien ohne weiteres ableiten kann und die diese Kriterien erfüllen.
Von Vorteil ist es, wenn die Vorsprünge etwa L-förmig gebogene Haken bilden, die mit einem Schenkel im wesentlichen senkrecht von der Plattenebene des Verbindungselementes abstehen, an den sich ein weiterer frei abstehender Schenkel im wesentlichen parallel beabstandet zur Plattenebene anschließt. Insbesondere wenn in weiterer Ausgestaltung das Verbindungselement aus einem hochfesten Material, insbesondere einem metallischen Werkstoff, bevorzugt einem Stahlwerkstoff besteht und die Vorsprünge durch Bearbeitungsvorgänge, insbesondere durch Schneid- und Stanzvorgänge, aus dem Material des Verbindungselementes heraus gebogen sind, lassen sich auf einfache und kostengünstige Art und Weise Vorsprünge des Verbindungselementes herstellen, die zum einen ausreichende Festigkeitseigenschaften haben, gleichwohl einfach herzustellen sind und darüber hinaus die vorteilhafte Geometrie der Vorsprünge realisieren. Denkbar wären etwa auch sichelförmig von der Plattenebene abstehend gekrümmte Vorsprünge.
In weiterer Ausgestaltung kann der Abstand des parallel zur Plattenebene ausgerichteten Schenkels des Vorsprunges derart von der Plattenebene gewählt werden, daß der Klebstoff den Zwischenraum zwischen dem L-förmig gebogenen Haken und der Plattenebene des Verbindungselementes gut füllend und nach dem Aushärten einen massiven Klebekörper bildend ausfüllen kann. Hierdurch geht jeder Vorsprung eine sichere Verbindung mit dem ihn umgebenden Kleber ein, so daß gewährleistet ist, daß das Verbindungselement vollständig von dem Kleber umhüllt und in diesen eingebettet ist.
Sowohl hinsichtlich der Herstellung als auch hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften ist es vorteilhaft, wenn die L-förmig gebogenen Haken wechselseitig jeweils aus beiden Flächen der Plattenebene des Verbindungselementes herausgebogen sind. Hierdurch ergibt sich ein insgesamt symmetrischer Aufbau des Verbindungselementes, bei dem gleiche Festigkeitseigenschaften entlang des ganzen mit Vorsprüngen versehenen Abschnittes des Verbindungselementes erzielbar sind. Auch ist eine Schwächung des Verbindungselementes selbst durch die abwechselnde Auskragung der Haken mal zu der einen, mal zu der anderen Seite des Verbindungselementes zu vermeiden.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Nut in dem Bauteil eine derartige Breite aufweist, daß der Klebstoff nach dem Einsetzen des Verbindungselementes in die Nut ein ausreichend dimensioniertes Volumen zwischen den nutseitigen Endbereichen der Vorsprünge und der Nutinnenwandung ausfüllen kann, das nach dem Aushärten zur Bildung eines massiven Klebekörpers und zu einer sicheren Festlegung des erstarrten Klebstoffes an der Nutinnenwandung führt. Hierdurch wird vermieden, daß nur geringe Klebermengen zwischen den Endbereichen der Vorsprünge und der Nutinnenwandung zu liegen kommen, durch die die Scherfestigkeit des Kleberkörpers bezogen auf die Nutinnenwandung stark vermindert wird. Dies erhöht signifikant die Belastbarkeit der kraftübertragenden Verbindung.
Ebenfalls ist es denkbar, daß als Nut auch eine taschenartig begrenzte Vertiefung in das Bauteil einbringbar ist. Die Nut kann dadurch an beliebigen Stellen eines Bauteiles und nicht nur am Endbereich etwa durch partielles Schlitzen in einem Endbereich des Bauteiles angeordnet werden, an denen Anschlüsse an dem Bauteil herzustellen sind, auch ohne daß diese Stelle aus allen Richtungen frei zugänglich sein muß.
Ebenfalls ist es denkbar, daß das Verbindungselement mindestens zwei, bevorzugt sich gegenüberliegende, im wesentlichen plattenförmig ausgebildete Abschnitte aufweist, an denen jeweils ein Bauteil in einer Nut durch eine Klebeverbindung festlegbar ist. Hierdurch werden eine Vielzahl von denkbaren Verbindungen wie Stoßverbindungen, Kreuzverbindungen, Mehrfachverbindungen oder dgl. realisierbar, indem zwei oder mehr plattenförmig ausgebildete Abschnitte an einem gemeinsamen Verbindungselement in der geforderten Weise angeordnet sind und damit das Verbindungselement die Kraftübertragung zwischen allen diesen Abschnitten herstellt.
Auch ist es denkbar, daß der plattenförmig ausgebildete Abschnitt des Verbindungselementes eine Klebeverbindung zu einem Bauteil herstellt, wohingegen mindestens ein mit dem plattenförmig ausgebildeten Abschnitt verbundener Abschnitt des Verbindungselementes Anschlußelemente für im Baubereich übliche Verbindungen aufweist. Hierdurch wird es möglich, die Vielzahl beispielsweise als Holzverbinder im Baubereich bekannter Bauformen von Verbindern mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Kleberverbindung zu kombinieren, so daß jeweils die geeignete Verbindung etwa eines aus Holz bestehenden Bauteiles mit anderen Materialien wie Beton, Stahl oder dgl. hergestellt werden kann. Derartige Anschlußelemente für im Baubereich übliche Verbindungen können zum Beispiel Bohrungen für Steck-, Nagel-, Schraub-, Dübel- oder Nietverbindungen sowie bekannte Verbindungen zum Einhängen oder Auflegen auf andere Bauteile an dem Verbindungselement sein. Auch ist es in weiterer Ausgestaltung denkbar, das die Anschlußelemente für im Baubereich übliche Verbindungen an dem Verbindungselement für die Holz- Stahlbeton-Verbundbauweise eingerichtet sind.
Von wesentlichen Vorteil ist es, wenn der Kleber vor dem Einsetzen des Verbindungselementes in die Nut flüssig oder teigig einbringbar ist. Hierdurch wird es möglich, die Nut unproblematisch vollständig mit dem Kleber auszufüllen, ohne daß das Verbindungselement beim Ausfüllen der Nut stören würde. Hierdurch erhöht sich insgesamt der Füllungsgrat der Nut mit dem Kleber und damit die Bildung eines vollflächigen Klebekörpers.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von Bauteilen, insbesondere von Bauteilen aus Holz, insbesondere einen Verfahren zur Herstellung einer Verbindung nach Anspruch 1. Bei einem derartigen gattungsgemäßen Verfahren wird in erfindungsgemäßer Weise in das Bauteil mittels eines ausreichend breiten Sägeschnittes eine Nut derart eingebracht, daß ein Verbindungselement in ausreichender Tiefe in die Nut einsteckbar ist, danach in die Nut ein Klebstoff, die Nut im wesentlichen vollständig ausfüllend in flüssigem oder teigigen Zustand eingebracht, anschließend ein im wesentlichen plattenförmig ausgebildetes, mit von der Plattenebene abstehenden Vorsprüngen versehenes Verbindungselement derart in die Nut eingesteckt, daß der noch flüssige bzw. teigige Klebstoff die Zwischenräume zwischen Verbindungselement und Nutinnenwandung im wesentlichen vollständig ausfüllt und dann der Klebstoff aushärtet, wobei er einen festen Kleberkörper zwischen Nutinnenwandungen und Verbindungselement bildet, der Kräfte zwischen Verbindungselement und Bauteil sicher überträgt.
Eine derartige Durchführung der Verbindungskonstruktion kann bei Verwendung von Bauteilen aus Holz in jedem Zimmereibetrieb z. B. mit einer Schlitzfräse und/oder Kreissäge hergestellt werden, da die Vorarbeiten hierfür sehr einfach sind. Im Bereich der Altbau-Sanierung können die Schlitze etwa vor Ort in die bestehenden Holzbalken eingefräst und somit z. B. eine Holz-Stahlbeton-Verbunddecke aufgebracht werden. Der Kleber kann mittels einer Mischkartusche fertig konfektioniert eingebracht werden, das entsprechende Verbindungselement ist dann in den flüssigen Kleber einzutreiben und nach der Aushärtung des Klebers kann an das Verbindungselement die zu übertragende Kraft angeschlossen werden.
Von Wichtigkeit ist es hierbei, daß die Breite der Nut derart hergestellt wird, daß zwischen den größten Breitenabmessungen der Vorsprünge des Verbindungselementes und den Nutinnenwandungen ein ausreichendes Spiel entsteht. Hierauf ist die Fertigung der Nut entsprechend abzustellen, um eine ausreichende Verbindung des Klebers mit den am weitesten vorragenden Abmessungen der Vorsprünge des Verbindungselementes sicherzustellen.
Weiterhin von Wichtigkeit ist es, daß als Kleber ein Ein- oder Zweikomponentenkleber mit geringer Zähelastizität verwendet wird, um die Kriechfestigkeit der Kleberverbindung auch auf Dauer zu gewährleisten. Eine Verarbeitung als fertig in einer Kartusche angelieferter Kleber empfiehlt sich hinsichtlich der Gewährleistung der entsprechenden Festigkeitseigenschaften.
Weiter ist es denkbar, daß nach dem Einsetzen des Verbindungselementes in die Nut eine Verdichtung des Klebers und eine Verbesserung des Füllungsgrades der Nut durch Druckbelastung herbeigeführt wird. Hierdurch wird eine sichere Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Kleberkörper gewährleistet, wenn durch hohen Austritt von Kleber aus der Nut entsprechende Luftblasen zwischen Verbindungselement und Nutinnenwandung eingebracht wurden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen kraftübertragenden Verbindung zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kraftübertragende Verbindung in einer Detailvergrößerung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Plattenebene eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes,
Fig. 3 eine räumliche Darstellung einer Anordnung einer erfindungsgemäßen kraftübertragenden Verbindung, angeordnet in einer Nut in einem Bauteil,
Fig. 4 erfindungsgemäße hergestellten Stoßverbindung zwischen vier Bauteilen mittels der erfindungsgemäßen kraftübertragenden Verbindung,
Fig. 5 Anordnung eines Balkens unter einer Betondecke unter Verwendung der erfindungsgemäßen kraftübertragenden Verbindung,
Fig. 6 Anordnung eines Doppel-T-Trägers in Verlängerung eines Balkens unter Verwendung der erfindungsgemäßen kraftübertragenden Verbindung.
In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße kraftübertragende Verbindung 1 in einer vergrößerten Detailansicht in Form eines Querschnittes durch das Verbindungselement 3 und die Nut 11 eines Bauteiles 2 dargestellt. Die kraftübertragende Verbindung 1 wird hergestellt durch ein Verbindungselement 3, vorteilhafterweise ein Metallteil etwa aus Stahlblech, das in eine Nut 11 eines Bauteiles 2 senkrecht zur Zeichenebene eingeschoben wurde, wobei auf den beiden Flachseiten des in etwa plattenförmig gestalteten Abschnittes 24 des Verbindungselementes 3 Vorsprünge 4 zu erkennen sind, mit denen die Verbindung zwischen dem Bauteil 2 und dem Verbindungselement 3 über den Kleber 5 wesentlich verbessert wird.
Die Vorsprünge 4 bestehen hierbei aus zwei Schenkeln 6, 7 des Materials des Verbindungselementes 3, die durch Ausschneiden eines fahnenartig umgrenzten Lappens und Herausbiegen dieses Lappens aus der Ebene des plattenförmigen Abschnittes 24 des Verbindungselementes 3 gebildet wird. Hierbei nimmt der Lappen mit einem ersten Schenkel 6 eine abgewinkelte Stellung zur Ebene des plattenförmigen Abschnittes 24 des Verbindungselementes 3 ein, wobei der Winkel wie hier dargestellt etwa 45 Grad, aber auch einen Winkel von etwa 90 Grad und damit etwa senkrecht zur Plattenebene des plattenförmigen Abschnittes 24 betragen kann. An den Schenkel 6 schließt sich ein frei endender Schenkel 7 an, der etwa parallel zur Plattenebene des plattenförmigen Abschnittes 24 verläuft, so daß zwischen dem parallelen Schenkel 7 und dem plattenförmigen Abschnitt 24 des Verbindungselementes 3 ein Abstand oder Zwischenraum 21 gebildet ist, in den der Kleber 5 in noch nachstehend beschriebene Weise eindringen kann.
Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 besser zu erkennen ist, sind derartige Vorsprünge 4 so verteilt auf dem Verbindungselement 3 angeordnet, daß Vorsprünge 4 einmal auf die eine Seite des plattenförmigen Abschnittes 24 des Verbindungselementes 3 hervorstehen und andere Vorsprünge 4 auf die andere Seite hervorstehen. Hierbei zeigen die parallelen Schenkel 7 in der Anordnung gemäß Fig. 1 einmal nach links und einmal nach rechts, wobei selbst verständlich auch eine Reihe anderer Anordnungen der Vorsprünge 4 denkbar sind.
Durch das Herausstellen der plattenartigen Schenkel 6, 7 der Vorsprünge 4 ergibt sich dabei im Material des Verbindungselementes 3 jeweils ein Durchbruch oder Fenster 25, in das der Kleber 5 in noch nachstehend beschriebener Weise eintreten und in diesem Fenster 25 erhärten kann.
Das Bauteil 2 weist eine Nut 11 mit Nutinnenwandungen 10 auf, die im wesentlichen der Größe des plattenförmigen Abschnittes 24 des Verbindungselementes 3 entspricht und in die der plattenförmigen Abschnitt 24 des Verbindungselementes 3 mit Spiel eingesteckt werden kann. Hierbei ist die Breite zwischen einander gegenüberliegenden Vorsprüngen 4 des Verbindungselementes 3 immer kleiner als die Breite der Nut 11, so daß sich auch beim Einstecken des Verbindungselementes 3 freie Bereiche 23 zwischen den Außenflächen der Vorsprünge 4 und den Innenwandungen 10 der Nut 11 ergeben, die ebenfalls mit Kleber 5 gefüllt werden können.
Am rechten Ende des Verbindungselementes 3 gemäß Fig. 1 ist ein Anschlußabschnitt 9 zu erkennen, der mit einer nur symbolisch dargestellten Anschlußöffnung 8 zum Festlegen von weiteren Bauteilen 2 in noch nachstehend beschriebener Weise geeignet ist. Ein entsprechender Abschnitt 9 ist auch in der Fig. 3 zu erkennen.
Die verbesserte Funktion der erfindungsgemäßen kraftübertragenden Verbindung 1 läßt sich etwa wie folgt beschreiben.
Die Vorsprünge in dem plattenförmigen Abschnitt 24 des Verbindungselementes 3 dienen dazu, daß sich beim Eindrücken des plattenförmigen Abschnittes 24 in die mit Kleber 5 teilweise ausgefüllte Nut 11 die noch flüssige Klebemasse 5 durch die Fenster 25 von beiden Seiten einströmen kann. Hierdurch wird eine vollständige Umspülung des plattenförmigen Abschnittes 24 mit dem Kleber 5 gewährleistet. Dieser Zustand ist für das Gesamttragverhalten von großer Bedeutung. Gleichzeitig findet durch die Fenster 25 ein Druckausgleich zwischen den beiden Kleberbereichen zwischen Verbindungselement 3 und Nutinnenwandung 10 statt, so daß ein spannungsfreier Anfangszustand gewährleistet ist. Durch die Ausbildung der herausgebogenen Vorsprünge 4 ist eine sichere und vielfältige Verzahnung des Verbindungselementes 3 mit dem Klebekörper 5 gewährleistet. Dieses ist ebenso für das Tragverhalten zwingend erforderlich. Es wird somit eine möglichst symmetrische und beidseitige Verformung anzustreben sein, damit sich die Kräfte gleichmäßig in dem Klebekörper 5 verteilen können. Der Bereich 23 zwischen den Außenkanten der Vorsprünge 4 des Verbindungselementes 3 und den Nutinnenwandungen 10 ist jedoch noch ausreichend breit bemessen, daß sich der Klebekörper 5 während der Aushärtezeit ungestört mit der Innenwandung 10 der Nut 11 verbinden kann.
Es ist von besonderen Vorteil, daß bei dieser Art der Verbindung zweimal die gesamte Fläche des Kleberkörpers 5 (beidseitig) als Kontaktfläche benutzt wird, was eine 100%ige Ausnutzung der zulässigen Kleber-Verbundkraft bedeutet. Dieses wird nur noch zwischen Holz-Holz-Verleimungen (Keilzinken-Anschluß resp. direkte Verleimung) erreicht. Um die Kräfte aus dem Kleberkörper 5 in das Verbindungselement 3 einzuleiten, wird eine direkte Verzahnung des Klebers 5 mit den Vorsprüngen 4 und den Fenstern 25 des Verbindungselementes 3 erreicht, welche durch Ausschneiden und Verformen der Schenkel 6, 7 gebildet werden. Die heraus resultierenden Versatzmomentkräfte werden durch die Zugfestigkeit des Klebers 5 aufgenommen und in die (hier etwa wechselseitig angeordneten) benachbarte Vorsprünge 4 abgeleitet und ausgeglichen.
Für die Erstellung dieser kraftübertragenden Verbindung 1 wird eine Schlitzfräse (möglichst Kettenstemmfräse mit schmaler Fräskette), die entsprechende Klebemasse 5 und das Verbindungselement 3 benötigt.
Die Nut 11 wird entsprechend der Geometrie des Bauteiles 2 bzw. des Verbindungselementes 3 in das Bauteil 2 eingefräst und anschließend etwa bei Verwendung von Holz als Bauteil 2 vom Holzmehl gesäubert.
In die Nut 11 wird der Kleber 5, die Nut 11 vollständig ausfüllend, eingefüllt. Hier bietet sich als Kleber 5 ein Ein- oder Zweikomponentenkleber aus der Kartusche an, der montagefreundlich angewendet werden kann. Für das Verformungsverhalten ist ein Kleber 5 erforderlich, der möglichst wenig zähelastisch aushärtet. Dies ist erforderlich, da sich sonst der Kleber 5 durch Kriechen der Last entziehen würde. Eine geringe Sprödigkeit kann akzeptiert werden, da sich die Störungen der Klebefuge 5 durch das Verbindungselement 3 weitgehend ausschließen.
Das Verbindungselement 3 wird mit seinem plattenförmigen Abschnitt 24 in die noch nicht ausgehärtete Klebemasse 5 gedrückt und ausgerichtet. Hierbei ist darauf zu achten, daß möglichst wenig Luft mit eingetrieben wird, um den Verbund zwischen plattenförmigem Abschnitt 24 und Kleber 5 nicht zu stören. Es kann auch durch leichte Hammerschläge eine Verdichtung des Klebers 5 durchgeführt werden, falls die Konsistenz es zuläßt. Die austretende Klebemasse ist zu entfernen. Nach dem Aushärten des Klebers 5 ist die Verbindung tragfähig und es kann ein weiteres, nicht dargestelltes Bauteil 2 an dem Anschlußabschnitt 9 des Verbindungselementes 3 montiert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, hier eine weitere entsprechende kraftübertragende Verbindung 1 mit einem anderen Bauteil 2 anzuordnen.
Randbedingungen, die der Aushärtevorgang des Klebers 5 betreffend Wärme, Feuchtigkeit, etc. bedingt, sind ebenfalls zu berücksichtigen. Hierbei bietet sich die Vorfertigung in der Zimmerei an, da dort die Witterungsbedingungen konstanter sind, als auf der Baustelle.
Insbesondere in der Fig. 3 es noch besser zu erkennen, wie der plattenförmigen Abschnitt 24 des Verbindungselementes 3 in der Nut 11 eines Bauteiles 2 angeordnet sein kann. Die Anordnung kann dabei sowohl im Endbereich etwa eines als Balken ausgebildeten Bauteiles 2 erfolgen, denkbar ist es selbstverständlich auch, daß in jedem Zwischenbereich durch Schlitzen einer taschenförmig im Nut 11 ein entsprechender Einbauraum für das Einstecken des Verbindungselementes 3 in Einsteckrichtung 22 geschaffen wird. Dabei ist der Anschlußabschnitt 9 nur schematisch dargestellt, wobei die im folgenden noch dargestellten, vielfältigen Ausgestaltungen dieses Anschlußabschnittes 9 vorgenommen werden können.
In der Fig. 4 ist zu erkennen, wie ein Kreuzstoß aus vier Bauteilen 12, 13, 14, 15 etwa aus Holz in erfindungsgemäßer Weise miteinander verbunden werden kann. Hierbei ist ein Verbindungselement 3 zu erkennen, daß eine ebenfalls kreuzartige Anordnung von kraftübertragenden Verbindungen 1 an jedem Ende der vier Schenkel aufweist, wobei in vorstehend schon beschriebener Weise dort jeweils kraftübertragende Verbindungen 1 angeordnet sind. Somit bildet sich unter Verwendung eines derartigen Verbindungselementes 3 eine verdeckt liegende und nicht sichtbare, gleichwohl aber hochfeste Verbindung der vier Bauteile 12, 13, 14, 15.
Selbstverständlich sind unter Verwendung der kraftübertragenden Verbindung 1 an einem Verbindungselement 3 auch alle bekannten Anschlußarten für Holzverbindungen möglich.
So können unter entsprechender Ausgestaltung des Anschlußabschnittes 9 die genagelten, geschraubten, gedübelten und geklebten Anschlußarten verwendet werden. Ebenso ist eine beidseitige Verklebung möglich, wie schon vorstehend beschrieben wurde. Somit können die Verbindungselemente 3 sichtbar und/oder unsichtbar in der Verbindung Holz mit Holz eingesetzt werden. Es können aber auch Steck- oder Schraubverbindungen möglich sein, die durch geeignete Konstruktionselemente leicht zu montieren und ggf. wieder lösbar sind. Hier wird der gesamte Bereich der Leimbinder-Bauwerke angesprochen (Carports, Wintergärten, etc.). Weiterhin sind Konstruktionen möglich, die nur durch Einhängen oder Auflegen auf andere Bauteile 2 eine Verbindung herstellen. Diese Bauweise ist besonders in der Teilfertigung in der Fabrik denkbar. Die einzelnen Bauteile 2 werden dann auf der Baustelle nur noch aufgelegt und durch geringe Nacharbeiten ergeben sich standsichere Bauwerke. Hier sind die Bereiche Holzrahmenbauart oder Holztafelbauart bzw. Holz-Stahlbeton-Verbundbau angesprochen.
In der Fig. 5 ist eine andere Anschlußart, nämlich der Anschluß eines Holzteiles in Form eines Balken 2 mit einer erfindungsgemäßen Verbindung 1 und einem Verbindungselement 3 zu erkennen, der den Balken 2 an eine Betondecke 16 mit einem Anker 17 als Anschlußbereich 9 des Verbindungselementes 3 anbindet.
Selbstverständlich ist es auch möglich, derartige Verbindungen an Mauerwerk oder sonstige Bauwerksteile aus Stein vorzunehmen. Hier ist eine direkte Verbindung zwischen dem Verbindungselement 3 und dem Mauerwerk aufgrund der Eigenschaften des Mauerwerkes nur durch ein Andübeln möglich.
Die Möglichkeit des Auflegens auf Mauerwerk oder das Eingießen in Auflagertaschen ist ebenso denkbar. Hier wird die Vorfertigung mit anschließender Baustellenmontage wiederum einen Haupteinsatzbereich darstellen. Die bisher übliche direkte Auflagerung des Holzbalkens auf Mauerwerk besitzt neben der aufwendigen Ausbildung der Ummauerung der Balken auch den Nachteil des notwendigen konstruktiven Holzschutzes. Durch die Verwendung eines Verbindungselementes 3 wird dieser Zwangspunkt beseitigt. Es können Mauern ohne aufwendige Auflagertaschen hergestellt werden.
Eine weitere wichtige Möglichkeit, Holz mit Beton zu verbinden, ist der Einsatzbereich der Holz-Stahlbeton-Verbundbauweise. Das in das Holz eingeklebte Verbindungselement 3 wird so an dem Anschlußabschnitt 9 verformt, das der Anschlußabschnitt 9 die auftretenden Kräfte über Kontakt direkt in den Beton abgeben kann. Hier ergeben sich aufgrund der Eigenschaften dieser Verbindung enorme Möglichkeiten.
Ebenso ist eine Verbindung möglich, die durch eine Steckkonstruktion die Lasten weitergibt. Die Möglichkeit eines Einhängens oder Auflegens auf andere Bauteile ist hier ebenfalls möglich.
Diese Verbindung erzeugt bezüglich des Verformungsverhaltens dieser Bauweise eine wesentliche Verbesserung. Die Schubkräfte zwischen den Holz-Zuggliedern und des Beton-Druckbereiches werden nun nahezu schlupffrei übertragen. Hierdurch tritt das bisher bemessungsentscheidende Verformungsverhalten der Kraftübertragung in den Hintergrund und es werden wiederum die Materialeigenschaften entscheidend.
Der weitere Vorteil dieser Bauweise stellt den montagefreundlichen, kostengünstigen und ökologischen Aspekt dar. In den Einsatzbereichen der Beton-Halbfertigteildecke kann diese Bauweise alternativ eingesetzt werden, wobei der Herstellungszustand gleichzeitig den Endzustand darstellt. Es wird die für den Betonierzustand benötigte Schalung so ausgebildet, daß sie mit der später gewünschten Oberfläche (Holzdeckenbalken mit Holzverschalung) identisch ist. Somit werden verschiedene Arbeitsgänge (Ausschalen, Putz auftragen, etc.) vermieden.
Für die Holz-Stahlbeton-Verbundbauweise ist dieselbe Vorgehensweise durchzuführen. Hier werden allerdings die Verbindungselemente entsprechend den statischen Anforderungen entlang des Holzbalkens verteilt. Die Verstärkung von bereits eingebauten Deckenbalken durch eine Betondecke kann auf der gleichen Art und Weise erfolgen, jedoch sind die Deckenbalken im Bestand zu schlitzen und entsprechend vorzubereiten.
Gemäß der Fig. 6 ist es auch möglich, ein Bauteil 2 aus Holz über eine erfindungsgemäße kraftübertragende Verbindung 1 an ein Metallteil, etwa einen Doppel-T- Träger 18 anzubinden, indem der Anschlußbereich 9 in Form eines Flansches 20 ausgebildet und mittels Verschraubungen 19 mit dem Doppel-T-Träger verbunden wird.
Hier sind selbstverständlich ebenso alle direkten oder indirekten Stahlverbindungen möglich. Das Verbindungselement 3 kann auch durch Anschweißen oder Verschraubung mit anderen Stahl-Bauteilen direkt oder indirekt über andere Verbindungselemente 3 mit den lastabtragenden Stahlteilen verbunden werden.
Durch die verformungsfreie Anschlußkonstruktion von Holz an ein Stahlteil ist es möglich, die hieraus resultierenden Verbindungs-Konstruktionen genauso zu verwenden, wie die bisher üblichen Stahl-Stahl-Verbindungen. Hier können die Einsatzgebiete Holz-Stahlbeton-Verbund, Anschluß von Gewindehülsen, Zug-/Druckanker, Knotenkonstruktionen für Fachwerk-Konstruktionen, unsichtbare Holzverbindungen, usw. erwähnt werden.
Der Einsatzbereich der Holz-Stahl-Verbindungen ist aufgrund der konstruktiven Möglichkeiten im Stahlbau enorm. Gewindehülsen, Gelenke, Seilschlaufen, Fachwerkknoten, Selbstbau-Systeme, Keil-Steck-Verbindungen, usw. seien hier nur stellvertretend erwähnt. Sachnummernliste 1 kraftübertragende Verbindung
2 Bauteil
3 Verbindungselement
4 Vorsprünge
5 Klebekörper
6 abgewinkelter Schenkel
7 paralleler Schenkel
8 Anschlußöffnung
9 Anschlußabschnitt
10 Nutinnenwandung
11 Nut
12 Bauteil
13 Bauteil
14 Bauteil
15 Bauteil
16 Betondecke
17 Anker
18 Doppel-T-Träger
19 Schrauben
20 Anschlußflansch
21 Zwischenraum
22 Einsteckrichtung
23 Volumen Kleber
24 plattenförmig ausgebildeter Abschnitt
25 Fenster

Claims

1. Kraftübertragende Verbindung (1) von Bauteilen (2), insbesondere von Bauteilen (2) aus Holz, bei der ein die Bauteile (2) verbindendes Verbindungselement (3) mittels Klebeverbindung (5) an zumindest einem der Bauteile (2) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest abschnittsweise im wesentlichen plattenförmig ausgebildete Verbindungselement (3) zumindest einseitig mit quer zur Plattenebene sich erstreckenden, einen Hinterschnitt (6, 7, 25) aufweisenden Vorsprüngen (4) versehen ist, wobei das Verbindungselement (3) in eine Nut (11) des Bauteiles (2) derart einsetzbar ist, daß ein in die Nut (11) eingebrachter Klebstoff (5) die Vorsprünge (4) des Verbindungselementes (3) im wesentlichen vollständig umgibt und nach dem Aushärten eine im wesentlichen als stabiler Klebekörper (5) ausgebildete, mit den Vorsprüngen (4) des Verbindungselementes (3) vielfach verzahnte Verbindung zwischen den Innenwandungen (10) der Nut (11) und dem Verbindungselement (3) bildet.

2. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (4) des Verbindungselementes (3) beidseitig der Plattenebene aus der Plattenebene heraus ragen.

3. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (4) etwa L-förmig gebogene Haken (6, 7) bilden, die mit einem Schenkel (6) im wesentlichen senkrecht von der Plattenebene des Verbindungselementes (3) abstehen, an den sich ein weiterer frei abstehender Schenkel (7) im wesentlichen parallel beabstandet zur Plattenebene anschließt.

4. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des parallel zur Plattenebene ausgerichteten Schenkels (7) des Vorsprunges (4) derart von der Plattenebene gewählt ist, daß der Klebstoff (5) den Zwischenraum (21) zwischen dem L- förmig gebogenen Haken (6, 7) und der Plattenebene des Verbindungselementes (3) gut füllend und nach dem Aushärten einen massiven Klebekörper (5) bildend ausfüllen kann.

5. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die L-förmig gebogenen Haken (6, 7) wechselseitig jeweils aus beiden Flächen der Plattenebene des Verbindungselementes (3) herausgebogen sind.

6. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (3) aus einem hochfesten Material, insbesondere einem metallischen Werkstoff, bevorzugt einem Stahlwerkstoff besteht.

7. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (4) durch Bearbeitungsvorgänge, insbesondere durch Schneid- und Stanzvorgänge, aus dem Material des Verbindungselementes (3) heraus gebogen sind.

8. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) in dem Bauteil eine derartige Breite aufweist, daß der Klebstoff (5) nach dem Einsetzen des Verbindungselementes (3) in die Nut (11) ein ausreichend dimensioniertes Volumen (23) zwischen den nutseitigen Endbereichen der Vorsprünge (4) und der Nutinnenwandung (10) ausfüllen kann, das nach dem Aushärten zur Bildung eines massiven Klebekörpers (5) und zu einer sicheren Festlegung des erstarrten Klebstoffes (5) an der Nutinnenwandung (10) führt.

9. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Nut (11) auch eine taschenartig begrenzte Vertiefung in das Bauteil (2) einbringbar ist.

10. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (3) mindestens zwei, bevorzugt sich gegenüberliegende, im wesentlichen plattenförmig ausgebildete Abschnitte (24, 9) aufweist, an denen jeweils ein Bauteil (2) in einer Nut (11) durch eine Klebeverbindung (5) festlegbar ist.

11. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmig ausgebildete Abschnitt (24) des Verbindungselementes (3) eine Klebeverbindung (5) zu einem Bauteil (2) herstellt, wohingegen mindestens ein mit dem plattenförmig ausgebildeten Abschnitt (24) verbundener Abschnitt (9) des Verbindungselementes (3) Anschlußelemente (8) für im Baubereich übliche Verbindungen aufweist.

12. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlußelemente (8) für im Baubereich übliche Verbindungen Bohrungen für Steck-, Nagel-, Schraub-, Dübel- oder Nietverbindungen sowie bekannte Verbindungen zum Einhängen oder Auflegen auf andere Bauteile (2) an dem Verbindungselement (3) angeordnet sind.

13. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (8) für im Baubereich übliche Verbindungen an dem Verbindungselement (3) für die Holz-Stahlbeton-Verbundbauweise eingerichtet sind.

14. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (5) vor dem Einsetzen des Verbindungselementes (3) in die Nut (11) flüssig oder teigig einbringbar ist.

15. Kraftübertragende Verbindung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) durch zumindest partielles Schlitzen des Bauteiles (2), vorzugsweise in einem Endbereich des Bauteiles (2) herstellbar ist.

16. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung (1) von Bauteilen (2), insbesondere von Bauteilen (2) aus Holz, insbesondere Verfahren zur Herstellung einer Verbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Bauteil (2) mittels eines ausreichend breiten Sägeschnittes eine Nut (11) derart eingebracht wird, das ein Verbindungselement (3) in ausreichender Tiefe in die Nut (11) einsteckbar ist,
in die Nut (11) ein Klebstoff (5), die Nut (11) im wesentlichen vollständig ausfüllend in flüssigem oder teigigen Zustand eingebracht wird,
ein im wesentlichen plattenförmig (24) ausgebildetes, mit von der Plattenebene abstehenden Vorsprüngen (4) versehenes Verbindungselement (3) derart in die Nut (11) eingesteckt wird, daß der noch flüssige bzw. teigige Klebstoff(3) die Zwischenräume (21, 23, 25) zwischen Verbindungselement (3) und Nutinnenwandung (10) im wesentlichen vollständig ausfüllt
der Klebstoff (5) aushärtet und einen festen Kleberkörper (5) zwischen Nutinnenwandungen (10) und Verbindungselement (3) bildet, der Kräfte zwischen Verbindungselement (3) und Bauteil (2) sicher überträgt.

17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) in Holzbauteile (2) mittels einer Schlitzfräse einbracht wird.

18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nut (11) derart hergestellt wird, daß zwischen den größten Breitenabmessungen der Vorsprünge (4) des Verbindungselementes (3) und den Nutinnenwandungen (10) ein ausreichendes Spiel (23) entsteht.

19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber (5) ein Ein- oder Zweikomponentenkleber mit geringer Zähelastizität verwendet wird.

20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einsetzen des Verbindungselementes (3) in die Nut (11) eine Verdichtung des Klebers (5) und eine Verbesserung des Füllungsgrades der Nut (11) durch Druckbelastung herbeigeführt wird.