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Die
Erfindung betrifft eine Formschlussverbindung und ein Verfahren
zum Herstellen einer Formschlussverbindung.
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Bislang
werden Bauteile aus faserverstärktem
Kunststoff über
Schraub- oder Bolzenverbindungen miteinander verbunden. Derartige
Verbindungen haben jedoch den Nachteil, dass zwischen den Bauteilen
nur in geringem Umfang Kräfte übertragen
werden. Diese Kräfte
sind vor allem relativ zu einer Tragfähigkeit der anzuschließenden Bauteile
sehr niedrig, so dass derartig gebildete Konstruktionen vergleichsweise
unwirtschaftlich sind. Neben den Schraub- oder Bolzenverbindungen
mit hohen Spannungskonzentrationen wird eine Kraftübertragung
zwischen den Bauteilen auch durch nichtlösbare Klebeverbindungen bereitgestellt.
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Die
Belastungen sind vor allem in Verbindungsstellen, wo sich Schrauben
oder Bolzen befinden, konzentriert, so dass sich bei derartigen
Konstruktionen hohe lokale Spannungsspitzen einstellen. Insbesondere
bei Bauteilen, die hinsichtlich einer Faserverstärkung eine planare oder axiale
Vorzugsrichtung aufweisen, können
Spannungen, die senkrecht zu diesen Vorzugsrichtungen entstehen,
nur in einem sehr geringem Mass aufgenommen werden. Dabei erträgliche Schubspannungen
zwischen einzelnen Schichten von Verstärkungen sind ebenfalls nur
gering. Diese beiden möglichen
Versagensmechanismen bestimmen momentan eine Grösse von übertragbaren Kräften, die
an derzeit realisierbaren Fügepunkten
zwischen Bauteilen erreichbar sind.
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In
der Druckschrift
DE
27 44 938 A1 ist ein Bauelement beschrieben. Dieses Bauelement
wird durch ein Strangpressverfahren, d. h. durch Extrudieren hergestellt.
Das Bauelement weist eine Basis mit einer Oberfläche und eine Vielzahl von parallelen Rippenpaaren
auf. Diese Rippenpaare befinden sich auf der Oberfläche und
stehen von dieser ab. Die Rippen jedes Rippenpaars sind so voneinander
getrennt, dass zwischen ihnen eine in Längsrichtung verlaufende Nut
festgelegt ist. Zwei Bauelemente sind über derartige Rippenpaare zusammensteckbar, wobei
eine Rippe eines ersten Bauelements in eine Nut eines zweiten Bauelements
eingreift.
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Die
Druckschrift
GB 300 983 offenbart
eine formschlüssige
Verbindung zwischen zwei mechanischen Teilen, insbesondere für Tretkurbeln
bei Webstühlen.
Hierbei sind in Oberflächen
der mechanischen Teile Profile eingeformt und somit eingebracht, wobei
hierzu die Oberflächen
entsprechend zu bearbeiten sind. Dabei sind die Profile jedoch nicht
auf den mechanischen Teilen aufgebracht, sondern durch entsprechende
formgebende Bearbeitung der Oberflächen der mechanischen Teile
generiert.
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Vor
diesem Hintergrund wird eine Formschlussverbindung und ein Verfahren
zum Herstellen einer Formschlussverbindung mit den Merkmalen der
unabhängigen
bzw. nebengeordneten Patentansprüche
vorgestellt.
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Die
erfindungsgemässe
Formschlussverbindung für
aneinanderzufügende
Bauteile weist mit Profilen versehene flächige Strukturen auf. Es ist
vorgesehen, dass auf jedem der Bauteile eine Struktur aufgebracht
ist, wobei die Strukturen bei einem Aneinanderfügen der Bauteile derart ineinandergreifen, dass
zwischen den Bauteilen ein flächiger
Formschluss bereitgestellt ist, wobei mindestens eine der Strukturen
aus einem vorgefertigten Formschlussteil hergestellt und auf eine
Oberfläche
mindestens eines der Bauteile aufgeklebt ist.
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Dadurch,
dass die Strukturen auf die Bauteile aufgebracht sind, kann die
Formschlussverbindung individuell an eine Ausgestaltung oder Anordnung
der aneinanderzufügenden
Bauteile angepasst werden. Ein Formteil, das ein Bauteil mit einer
darauf aufgebrachten Struktur aufweist, ist demnach zweistückig ausgebildet.
Das Aufbringen der Struktur auf das Bauteil kann vor Ort, beispielsweise
auf einer Baustelle, derart erfolgen, dass möglicherweise auftretende Fertigungstoleranzen,
die bei einem Zusammenbau von Baukonstruk tionen, die mehrere Formteile
umfassen, durch ein geeignetes Anpassen der Struktur an das Bauteil
in einfacher Weise ausgeglichen werden können.
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Durch
die auf den Bauteilen aufgebrachten Strukturen, die unterschiedlichste,
sich im Querschnitt periodisch wiederholende Profile aufweisen und
beispielsweise zickzack-, sägezahn-,
zahnleisten- oder trapezförmig
ausgebildet sein können,
werden die aneinanderzufügenden
Bauteile ineinander gehängt
oder miteinander verhakt, so dass Spannungen zwischen den Bauteilen
durch die aus den zusammenwirkenden Strukturen ausgebildete Formschlussverbindung übertragen
werden. Dies ist besonders bei sägezahn-
oder zahnleistenförmiger
sowie bei trapezförmiger
Ausprägung
oder Profilierung der aufzubringenden oder aufgebrachten Struktur
erreichbar. In weiterer Ausgestaltung können die Profile sinus- bzw.
kosinusförmig
ausgebildet sein. Die Profile können
innerhalb der flächigen
Struktur mindestens eindimensional und somit evtl. auch zweidimensional
ausgerichtet sein. Bei einer zweidimensionalen Ausrichtung kreuzen
sich zwei Reihen nebeneinander angeordneter Profilen unter einem
Winkel von bis zu 90°.
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Sich
zwischen den Bauteilen über
die Strukturen einstellende, die Bauteile voneinander abhebende
Kräfte
können
durch Haltevorrichtungen kurzgeschlossen werden. Bei derartigen
Haltevorrichtungen kann es sich um Befestigungsmittel, wie Bolzen oder
Schrauben, oder um die Bauteile umschließende Elemente, wie Klemmen,
Klammern und dergleichen, handeln. Somit werden zwischen den aneinanderzufügenden anzuschließenden Bauteilen
entstehende Druckspannungen kompensiert.
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Mit
der vorliegenden Formschlussverbindung sind beispielsweise Bauteile
aus faserverstärktem
Kunststoff in einfacher Weise zu verbinden, wobei bspw. linear ausgebildete
Bautei le axial zu fügen sind.
In Relation zu einer Festigkeit der angeschlossenen Bauteile werden
hohe Kräfte übertragen.
Die Formschlussverbindung kann auch zum Verbinden von Bauteilen
aus Holz verwendet werden. Derartige Bauteile sind aus einem oder
mehreren miteinander verbundenen massiven und somit von Natur aus
faserverstärkten
Holzbauteilen oder ggf. faserverstärkten Holzspanplatten ausgebildet.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das Profil der Struktur unter einem Winkel
größer 0° bis einschließlich 90° zu einer
Vorzugsrichtung des Bauteils orientiert ist. Diese Vorzugsrichtung
kann durch eine Ausrichtung von Fasern innerhalb des Bauteils bestimmt sein.
Eine besonders hohe Festigkeit des Formteils wird dann erreicht,
wenn das Profil bzw. ein normal ausgerichteter Querschnitt durch
das Profil unter einem Winkel von 90° zu der Vorzugsrichtung und
bei einem faserverstärkten
Bauteil demnach senkrecht zu den Fasern orientiert ist. Bei geeigneter
Ausrichtung der Profile relativ zu einer Ausrichtung von Fasern
innerhalb des Bauteils, falls diese eine planare oder axiale Vorzugsrichtung
aufweisen, können Spannungen,
die senkrecht zu dieser Vorzugsrichtung stehen, dadurch kompensiert
werden, indem die Strukturen derart auf die Bauteile aufgebracht
werden, dass die Profile senkrecht oder zumindest schräg zu der
Vorzugsrichtung orientiert sind.
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Eine
Struktur ist auf mindestens zwei verschiedene Varianten auf die
Oberfläche
des Bauteils aufzubringen. Einerseits ist eine erhärtbare Formmasse
als Ausgangsprodukt für
die Struktur auf die Oberfläche
des Bauteils aufzutragen. Diese aufgetragene Formmasse ist mittels
einer Form oder Schablone zu profilieren, nach Aushärten dieser
mit einem geeigneten, beispielsweise zickzackförmigen, Profil versehenen Formmasse
ist die Struktur auf dem Bauteil aufgebracht. Alternativ ist die
Struktur aus einem gegebenen falls industriell vorgefertigten Formschlussteil
hergestellt. In diesem Fall ist die Struktur dadurch aufzubringen,
indem dieses vorgefertigte Formschlussteil unter möglicher
Anpassung von Abmessungen auf die Oberfläche des Bauteils geklebt wird.
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Mit
der Formschlussverbindung wird zwischen den Bauteilen, die aus faserverstärktem Material,
beispielsweise aus einem Faserverbund oder faserverstärktem Kunststoff
(GFK, CFK, FVK), ausgebildet sind, unter Bereitstellung eines flächigen Formschlusses
zwischen den Bauteilen eine beliebig oft lösbare und neu fügbare Verbindung
geschaffen. Dabei ist eine homogene Kraftübertragung und Induzierung
von Druckspannungen senkrecht zur Verstärkung jener faseriger Komponenten,
die in anzuschließenden
Bauteilen aus faserverstärktem
Kunststoff eingelegt sind, möglich.
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Sind
beispielsweise zwei weitgehend flächige Bauteile mit der vorliegenden
Formschlussverbindung zu verbinden, so ist vorgesehen, dass auf
einer Oberfläche
eines ersten Bauteils eine erste Struktur und auf der Oberfläche eines
zweiten Bauteils eine zweite Struktur aufgebracht ist. Zwei zweistückige Formteile
aus je einem Bauteil und einer darauf aufgebrachten Struktur werden
zur Bereitstellung einer Baukonstruktion zusammengefügt, wobei
die Strukturen der Formteile formschlüssig zusammenwirken.
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Die
Strukturen können
auf einander zugewandten Oberflächen
der aneinanderzufügenden Bauteile
aufgebracht sein. Die Strukturen sind hinsichtlich ihrer Profilierung
derart ausgebildet, dass die beiden Strukturen durch gegenseitiges
Ineinandergreifen zusammenwirken, wenn die beiden zu fügenden Bauteile
zusammengeführt
werden und zwischen den beiden Strukturen somit ein Kontakt bereitgestellt
wird. Sind ein erstes und ein zweites Bauteil aneinanderzufügen, so
stellt eine erste Struktur auf dem ersten Bauteil eine Negativform
einer zweiten Struktur auf dem zweiten Bauteil dar. Über die beiden
auf den Bauteilen aufgebrachten Strukturen sind die aneinanderzufügenden Bauteile
miteinander zu verhaken oder ineinander einzuhängen. Eine dieser Strukturen
ist flächig
bzw. zweidimensional ausgebildet und erstreckt sich an der bzw.
parallel zu der Oberfläche
des Bauteils. Eine Fügerichtung
für das Bauteil
mit der darauf aufgebrachten Struktur ist typischerweise senkrecht
zu der Oberfläche
und somit zu der Struktur orientiert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen einer Formschlussverbindung für auseinanderzufügende Bauteile
ist vorgesehen, dass auf jedem dieser Bauteile eine flächige, mit
einem Profil versehene Struktur fest aufgebracht wird. Werden die Bauteile
aneinandergefügt,
greifen die Strukturen derart ineinander, dass zwischen den Bauteilen
ein flächiger
Formschluss bereitgestellt wird. Dabei werden die Bauteile über die
aus den zusammenwirkenden Strukturen bestehende Formschlussverbindung aneinander
angeschlossen und somit miteinander formschlüssig verbunden, wobei mindestens
eine der Strukturen aus einem vorgefertigten Formschlussteil hergestellt
und auf eine Oberfläche
mindestens eines der Bauteile aufgeklebt wird.
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Mit
diesem Verfahren ist die Formschlussverbindung in einfacher und
leicht nachvollziehbarer Weise herstellbar. Mit dieser durch das
vorliegende Verfahren hergestellten Formschlussverbindung wird eine
materialgerechte Kraftübertragung
zwischen den Bauteilen realisiert. Die hierbei übertragbaren Kräfte nähern sich
deutlich den durch die anzuschließenden Bauteile tragbaren Belastungen.
Bei bisherigen Anschlüssen
zwischen Bauteilen ist dies nicht möglich. Die durch das Verfahren
herstellbare Formschlussverbindung benötigt weniger Platz als beispielsweise
eine Reihe von Bol zenanschlüssen,
wie sie bislang zum Verbinden von Bauteilen verwendet werden. Auf
Basis des durch das Verfahren realisierbaren Tragprinzips sind verschiedene
architektonisch anspruchsvolle Anschlussvarianten zwischen Bauteilen
realisierbar.
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Die
Struktur kann dadurch auf eines der Bauteile aufgebracht werden,
indem eine erhärtbare Formmasse
in zähflüssigem oder
hochviskosem Zustand auf eine Oberfläche des Bauteils aufgetragen wird.
In diese erhärtbare
Formmasse wird mit Hilfe einer geeigneten Form oder Schablone ein
beispielsweise zahnleisten- oder sägezahnförmiges Profil eingebracht.
Typischerweise ist als Formmasse eine Substanz zu wählen, die
einer Ausgangssubstanz jenes Materials, aus dem das Bauteil ausgebildet
ist, gleicht oder ähnlich
ist und vergleichbare physikalische bzw. thermische Eigenschaften
aufweist.
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Es
ist auch möglich,
mindestens eine der Strukturen aus einem vorgefertigten Formschlussteil herzustellen.
Dieses Formschlussteil kann ebenfalls aus einer erhärtbaren
Formmasse unter Einbringung eines zahnleisten- oder sägezahnförmigen Profils hergestellt
werden. Je nach Abmessung ist diese mindestens eine Struktur aus
dem vorgefertigten Formschlussteil durch Schneiden oder eine andere geeignete
Maßnahme
an eine Größe des mindestens
einen Bauteils anzupassen und auf dieses mindestens eine Bauteil
durch Kleben aufzubringen. Das Formschlussteil ist bzgl. einer Zusammensetzung oder
bzgl. physikalischer bzw. thermischer Eigenschaften dem Material,
aus dem das Bauteil ausgebildet ist, gleich oder ähnlich.
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Nach
Aufbringen der Struktur, also einem Aushärten der mit dem Profil versehenen
Formmasse oder Aufkleben des vorgefertigten Formschlussteils, werden
die zu fügenden
Bauteile ineinander eingehängt,
wodurch Spannungen durch Formschluss flächig übertragen werden.
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Des
weiteren können
die beiden Bauteile mit den darauf aufgebrachten Strukturen über geeignete Halteeinrichtungen,
z. B. Befestigungsmittel, wie Bolzen oder Schrauben, oder umschließende Elemente, wie
Klemmen oder Klammern, miteinander kurzgeschlossen werden. Somit
werden sich gegebenenfalls zwischen den Bauteilen bzw. den Strukturen
einstellende abhebende Kräfte
abgefangen oder kompensiert.
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Falls
die Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff
ausgebildet sind, bietet es sich an, als Formmasse ein Ausgangsprodukt
eines faserverstärkten
Kunststoffs zu nutzen, hierbei kann es sich beispielsweise um einen
zähen Klebstoff,
etwa einen Zwei-Komponenten-Epoxydharzkleber oder einen Kunststoff
auf Polyesterharzbasis handeln. Wird diese Formmasse unmittelbar
auf die Oberfläche
eines der Bauteile aufgebracht, so ist das Profil mit der dafür geeigneten
Form oder Schablone in einfacher Weise zu formen. Dieselbe Formmasse
kann auch als ggf. faserverstärktes
Ausgangsmaterial für
das Bauteil verwendet werden. Sind die Bauteile aus Holz ausgebildet,
so ist als Ausgangsprodukt für
die Formmasse ein für
Holz geeignetes Klebemittel wie Leim oder Holzleim zu wählen.
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Ist
alternativ vorgesehen, dass auf eine Oberfläche eines der Bauteile die
Struktur aus dem vorgefertigten Formschlussteil durch Aufkleben
aufzubringen ist, so ist dieses Formschlussteil günstigerweise
ebenfalls aus faserverstärktem
Kunststoff herzustellen. Als Klebemittel ist dann ein Klebstoff
zu wählen,
der bzgl. seiner Eigenschaften einem Ausgangsmaterial des Bauteils
und/oder des vorgefertigten Formschlussteils ähnlich ist, dabei kann die Struktur
und/oder das Bauteil aus diesem Klebstoff hergestellt sein. Ein
zweistückiges,
aus dem Bauteil und der darauf aufgebrachten Struktur ausgebildetes Formteil
weist somit eine hervorragende strukturelle Homogenität auf. Bei
Bauteilen aus Holz ist das Formschlussteil aus einem für Holz geeignetem
Klebemittel, das evtl. faserverstärkt ist und/oder dem Holz zugesetzt
sein kann, zu fertigen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt
eine erste Variante zum Aufbringen einer Struktur auf ein Bauteil
in schematischer Darstellung.
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2 zeigt
eine zweite Variante zum Aufbringen einer Struktur auf ein Bauteil
in schematischer Darstellung.
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3 zeigt
eine mögliche
Ausgestaltung einer Baukonstruktion, bei der zwei Bauteile über eine mögliche Ausführungsform
einer Formschlussverbindung miteinander verbunden sind, in schematischer Darstellung.
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Die
Figuren werden zusammenhängend
und übergreifend
beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
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Bei
der in 1 in schematischer Darstellung gezeigten ersten
Variante zum Aufbringen einer Struktur 1 auf einer Oberfläche eines
Bauteils 3, das aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt
ist, ist vorgesehen, dass eine erhärtbare Formmasse 5 in einem
zähflüssigen oder
hochviskosen Zustand auf die Oberfläche des Bauteils 3 aufgetragen
wird. Vor einem Erhärten
der Formmasse 5 wird in diese mit einer geeigneten Form
oder Schablone 7 ein im vorliegenden Fall sägezahn-
oder zahnleistenförmiges Profil
eingeprägt
oder eingeformt. Nach Erhärten
der durch die Schablone 7 geformten Formmasse 5 ist auf
der Oberfläche
des Bauteils 3 die Struktur 1 mit dem zahnleisten-
oder sägezahnförmigen Profil
aufgebracht.
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Bei
der Herstellung der Struktur wird auf die Oberfläche des Bauteils 3 zunächst die
erhärtbare Formmasse 5,
beispielsweise ein Kleber wie ein Zwei-Komponenten-Epoxydharzkleber,
aufgetragen. Ein Formen bzw. Profilieren der Struktur 1 erfolgt
mit der vorgefertigten Schablone 7, dabei wird in die Formmasse
ein Profil mit einem sich periodisch wiederholenden Muster eingebracht
oder eingeprägt. Bei
vorliegender Variante handelt es sich bei dem Profil um ein zickzackförmiges Muster
mit einer Neigung von ungefähr
45° und
einer senkrechten Höhe in
einer Größenordnung
einiger weniger Millimeter bis einiger weniger Zentimeter, beispielsweise
0,5 cm oder 1 cm. Nach dem Formen bzw. Profilieren ist die Struktur 1 zu
härten.
Im Falle von Epoxydharz dauert dies mehrere Stunden, bei herkömmlicher
Zusammensetzung etwa 10 Stunden. Nach Durchführung der voranstehend genannten
Schritte und Erhärten der
Formmasse ist die mit dem Profil versehene, flächige Struktur 1 auf
dem Bauteil 3 fest aufgebracht.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung eine zweite Variante zum Aufbringen
einer Struktur 9 auf ein Bauteil 11.
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Diese
Struktur 9 entspricht einem vorgeformten Formschlussteil,
das aus einer Formmasse, beispielsweise einem Klebstoff auf Epoxydharzbasis hergestellt
ist. Die Struktur 9 bzw. das vorgefertigte Formschlussteil
weist ein sich periodisch wiederholendes, bspw. zickzack- bzw. sägezahnförmiges, Profil
auf.
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Der
Klebstoff ist derart auszuwählen,
dass dessen Materialkonstanten wie dessen Elastizitätsmodul,
dessen Temperaturkoeffizient und dergleichen im erhärteten Zustand
den Materialkonstanten des Bauteil 11 gleich oder zumindest ähnlich sind. Idealerweise
werden als Ausgangsmaterial für
das Bauteil und zum Kleben derselbe Klebstoff verwendet. Bei Herstellung
des Bauteils ist der Klebstoff ggf. durch Fasern, die in einer Vorzugsrichtung
anzuordnen sind, zu verstärken.
Das Bauteil 11 ist aus einer glasfaserverstärkten Matrix
aus Epoxydharz oder Polyesterharz ausgebildet. Somit ist ein Materialverhalten
hinsichtlich Verformung und Temperaturzwängen, wenn die Struktur 9 das
Bauteil 11 aus gleichen oder vergleichbaren Materialien
ausgebildet sind, besser als bei verschiedenartigen Werkstoffen.
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Bei
vorliegender Variante wird die aus dem vorgefertigten Formschlussteil
aus Epoxydharzklebstoff ausgebildete Struktur 9 über eine
Verklebung 13 aus Epoxydharzkleber auf das Bauteil 11 aufgeklebt und
somit aufgebracht. Diese Vorgehensweise ist einfach, schnell und
somit wirtschaftlich. Ein formschlüssiges Profil in das Bauteil
einzufräsen
oder zu laminieren ist dagegen wesentlich aufwendiger.
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Vorgefertigte
profilierte Formschlussteile, aus denen Strukturen 9 zu
fertigen sind, können
industriell hergestellt werden. Dabei wird flüssiger Epoxydharzklebstoff
in eine Negativform gegossen und ausgehärtet. Aus einer dabei entstehenden,
ausgehärteten
Positivform geht das vorgefer tigte Formschlussteil hervor. Ein derartiges
Herstellungsverfahren ermöglicht
es, je nach Art einer Anwendung und Beanspruchung, unterschiedliche
Formen und Abmessungen von Formschlussteilen industriell vorzufertigen.
Die ausgehärteten
vorgefertigten Formschlussteile können nachträglich als Struktur 9 auf eine
dafür vorgesehene
Sollstelle an einer Oberfläche
des Bauteils 11 geklebt werden. Für die Verklebung 13 wird
derselbe Epoxydharzklebstoff verwendet, woraus die Struktur 9 bzw.
das vorgefertigte Formschlussteil hergestellt werden. Untersuchungen zu
dieser zweiten Variante des Aufbringens der Struktur 9 haben
ergeben, dass ein zweistückiges Formteil,
das das Bauteil 11 und die darauf aufgebrachte Struktur 9 umfasst,
eine hohe Festigkeit aufweist.
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3 zeigt
eine mögliche
Ausführungsform einer
Baukonstruktion 15 in schematischer Darstellung. Hierbei
sind ein erstes Bauteil 17 und ein zweites Bauteil 19 über eine
Formschlussverbindung 21 miteinander lösbar formschlüssig verbunden.
Die Formschlussverbindung 21 weist hierbei eine erste, auf
dem ersten Bauteil 17 aufgebrachte Struktur 23 sowie
eine zweite, auf dem zweiten Bauteil 19 aufgebrachte Struktur 25 auf.
Die Strukturen 23, 25 können nach der in 1 und/oder
in 2 vorgestellten Variante auf die Bauteile 17, 19 aufgebracht
sein.
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Die über die
Strukturen 23, 25 aneinandergelegten oder über diese
Strukturen 23, 25 ineinander verhakten Bauteile 17, 19 sind
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
senkrecht zu Profilen der Strukturen 23, 25 gesichert.
Dies erfolgt über
geeignete Halteeinrichtungen, in diesem Fall Befestigungsmittel 27,
wie etwa Schrauben oder Bolzen. Somit wird ein Auseinanderdriften
der Baukonstruktion 15 bei einer planmäßigen Zugbelastung vermieden.
Bei der Baukonstruktion 15 auftretende Spannungen werden
in Z-Richtung flächig
ge leitet, so dass insgesamt zwischen den beiden Bauteilen 17, 19 eine
günstige Kraftübertragung
realisiert ist.
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Über die
Befestigungsmittel 27, bei vorliegendem Ausführungsbeispiel
Schrauben, werden in X-Richtung erforderliche Reaktionskräfte bereitgestellt.
Somit wird in einer Fuge zwischen den Bauteilen 17, 19 die
mit der Formschlussverbindung 21 bzw. den beiden Strukturen 23, 25 ausgefüllt ist,
ein Gleichgewicht eingehalten.
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Dadurch,
dass die Strukturen 1, 9, 23, 25 für die Formschlussverbindung 21 auf
die Bauteile 3, 11, 17, 19 nachträglich aufgebracht
werden, müssen
diese Bauteile 3, 11, 17, 19 nicht
vor bzw. während
einer Herstellung speziell mit Verbindungselementen versehen werden,
was die Herstellung der Bauteile 3, 11, 17, 19 bzw.
Halbzeuge wesentlich erschweren und verteuern würde. Die Bauteile 3, 11, 17, 19 bzw. Halbzeuge
sind beispielsweise aus pultrudierten Profilen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen
(GFK) hergestellt.
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Für eine nach
Stand der Technik erfolgende aufwendige Herstellung müssen bereits
vor einem Herstellungsprozess der Halbzeuge sämtliche Sollstellen für Verbindungen
bekannt sein. Des weiteren ist dieser Herstellungsprozess erheblich
komplizierter als herkömmliche
Herstellverfahren von Halbzeugen nach einem Pultrusionsverfahren.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist es dagegen möglich, die Strukturen 1, 9, 23, 25 durch
Herstellung vor Ort, wie in den 1 oder 2 gezeigt, durch
Auftragen von Formmasse oder durch Aufkleben vorgefertigter Formschlussteile 9 aufzubringen. Somit
kann auf eventuelle Planungsänderungen
flexibel reagiert werden. Die über
die vorgestellten Strukturen 1, 9, 23, 25 bereitgestellten
Formschlussverbindungen 21 sind wesentlich materialgerechter als
herkömmliche,
lösbare
Scherlochleibungsverbindungen bei glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), die üblicherweise über Schraub-
oder Bolzenverbindung bereitgestellt werden. Mit den vorgestellten Formschlussverbindungen
zum lösbaren
Verbinden von Bauteilen 3, 11, 17, 19 können daraus
erstellte Baukonstruktionen 15 schlanker bzw. kleiner ausgebildet
werden, was sowohl architektonisch als auch wirtschaftlich von Vorteil
ist.
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Die
für die
Formschlussverbindung 21 verwendeten Halteeinrichtungen
oder Befestigungsmittel 27 werden lediglich dafür eingesetzt,
um die zweistückigen
Formteile, die Bauteile 3, 11, 17, 19 und
die darauf aufgebrachten Strukturen 1, 9, 23, 25 umfassen,
zusammenzubringen. Demnach sind diese Halteeinrichtungen 27 nur
zugkraftbeansprucht.
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Bei
einer herkömmlichen
Scherlochleibungsverbindung werden Schrauben oder Bolzen aufgrund eines
anderen Tragmechanismus, um somit einem Abscheren zu entgegnen,
bedeutend höher
und vektoriell anders beansprucht, weshalb dafür nötige Schrauben oder Bolzen
größer dimensioniert
werden müssen.
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In
einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, zur Bereitstellung einer
Formschlussverbindung 21 auf Schrauben zu verzichten und
die in X-Richtung auftretenden Zugkräfte durch Halteeinrichtungen 27,
die als umschließende
Elemente wie Klemmen, Klammern und dergleichen ausgebildet sind,
aufzunehmen. Mit derartigen umschließenden Elementen sind die Bauteile 17, 19 zu
umspannen.