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Die
Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur thermisch isolierenden
Befestigung eines Stahlträgers
an einem Bauwerk. Typischer Anwendungsfall ist die Befestigung eines
auskragenden oder auch quer abstehenden Stahlträgers an einer Gebäudewand
oder die Verbindung zweier Stahlträger an ihren Enden. Die Erfindung
ist nicht auf die genannten beiden Anwendungen beschränkt, sondern
dient allgemein zur thermisch isolierenden Verbindung zweier Bauelemente,
insbesondere im Stahl- oder Betonbau.
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Aufgabe
der Erfindung ist die Vermeidung einer Kältebrücke bei der Verbindung zweier
Bauelemente, insbesondere bei der Befestigung eines Stahlträgers oder
eines sonstigen wärmeleitenden Bauelements
an einem thermisch isolierten Bauwerk.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement
weist einen zweiteiligen Körper
auf, wobei beide Körper
aus thermisch isolierendem Material, insbesondere aus Kunststoff,
bestehen. Die Erfindung schließt
das Vorhandensein weiterer Körper
oder sonstiger Elemente des Befestigungselements nicht aus. Einer
der beiden Körper
weist einen Durchgriffsabschnitt und einen Bund an einem Ende des
Durchgriffsabschnitts auf. Der Durchgriffsabschnitt ist zum Durchgriff
eines Lochs in dem zu befestigenden Stahlträger oder in einem sonstigen,
zu befestigenden oder zu verbindenden Bauelement vorgesehen. Der
Stahlträger
kann eine Stirnplatte mit einem Loch aufweisen, das vom Durchgriffsabschnitt
des einen Körpers
des erfindungsgemäßen Befestigungselements
durchgriffen wird. Der Bund steht seitlich über den Durchgriffsabschnitt über und
bildet eine Anlage für
den Stahlträger
oder ein sonstiges, zu befestigendes oder zu verbindendes Bauelement.
Der Bund ist vorzugsweise durchgehend umlaufend, was allerdings
nicht zwingend für
die Erfindung ist. Wesentlich ist, dass der Bund eine Anlage für den Stahlträger oder
ein sonstiges Bauelement aufweist. Außerdem bildet der Bund einen
Abstandshalter, er befindet sich zwischen dem Stahlträger und
dem Bauwerk und isoliert diese beiden Teile voneinander.
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Der
andere der beiden Körper
des erfindungsgemäßen Befestigungselements
weist ein zum Durchgriffsabschnitt des einen Körpers komplementäres Loch
auf und ist auf dem Durchgriffsabschnitt verschiebbar. Auf diese
Weise ist ein Abstand des anderen Körpers vom Bund des einen Körpers einstellbar
und dadurch an die Dicke des zu befestigenden Stahlträgers oder
sonstigen Bauelements anpassbar. Der andere Körper steht wie der Bund des einen
Körpers
seitlich über
den Durchgriffsabschnitt über.
Der andere Körper
kann wie der Bund des einen Körpers
ausgebildet sein, allerdings mit dem zum Durchgriffsabschnitt komplemenären Loch
anstelle des Durchgriffsabschnitts. Auch dieser andere Körper bildet
eine thermisch isolierende Zwischenlage und verhindert einen thermisch
leitenden Kontakt der zu befestigenden oder zu verbindenden Bauelemente.
Ist nachfolgend verkürzend
nur von einem Stahlträger
oder einem Bauwerk die Rede, sind damit auch andere zu befestigende
oder zu verbindende Bauelemente gemeint. Die konkrete Bezeichnung
als Stahlträger
und Bauwerk dient insbesondere einer anschaulicheren und verständlicheren
Erläuterung der
Erfindung und soll nicht zu einer einschränkenden Auslegung der Erfindung
verwendet werden.
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Das
Durchgangsloch des erfindungsgemäßen Befestigungselements
geht durch den Bund und den Durchgriffsabschnitt des einen Körpers und durch
den anderen Körper
durch, sofern das zum Durchgriffsabschnitt komplementäre Loch
sich nicht vollständig
durch den anderen Körper
hindurch erstreckt. Das Durchgangsloch ermöglicht die Befestigung oder
Verbindung mit an sich üblichen
Gewindestangen oder dgl., es sind keine Spezialelemente erforderlich.
Das Durchgangsloch ermöglicht
die Befestigung ohne Versatz auf einer Achse. Dabei wird eine das
Durchgangsloch durchgreifender Gewindestange oder dgl. ausschließlich auf
Zug beansprucht, die Körper
des Befestigungselements übertragen
die wirksamen Kräfte
als Druckkraft, eine mechanisch ungünstige Querbeanspruchung wird
vermieden. Der Durchgriffsabschnitt umschließt die Gewindestange oder dgl.
und verhindert einen thermisch leitenden Kontakt mit dem Stahlträger.
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Vorteile
der Erfindung sind eine hohe mechanische Belastbarkeit und eine
mechanisch günstige Kraftübertragung
als Zugkraft in einer das Durchgangsloch durchgreifenden Gewindestange
oder dgl. und als Druckkraft in den beiden Körpern des Befestigungselements.
Weiterer Vorteil ist die erläuterte thermische
Trennung der mit dem Befestigungselement befestigten oder verbundenen
Bauelemente, die keinen thermisch leitenden Kontakt aufweisen, eine
Kältebrücke wird
vermieden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung durchsetzt das Durchgangsloch die beiden
Körper
des erfindungsgemäßen Befestigungselements
konzentrisch. Dadurch wird eine symmetrische Kraftverteilung und eine
gleichmäßige Belastung
erreicht.
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Der
Durchgriffsabschnitt ist vorzugsweise zylindrisch und dadurch angepasst
an zylindrische Bohrlöcher
im Stahlträger.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Verdrehsicherung vor, die
die beiden Körper
des Befestigungselements gegen Verdrehen gegeneinander sichert.
Dadurch genügt
es, einen der beiden Körper
beim Festziehen einer Befestigungsmutter drehfest zu halten, um
ein Mitdrehen beider Körper mit
der Mutter zu verhindern. Die Handhabung des Befestigungselements
bei der Befestigung ist durch die Verdrehsicherung der beiden Körper miteinander erleichert.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich der andere der
beiden Körper
des erfindungsgemäßen Befestigungselements
in Richtung zum Bund des einen Körpers
kegel- oder pyramidenähnlich
aufweitet. Die Angabe „in
Richtung zum Bund" bezieht
sich auf eine vorgesehene Montagelage der beiden Körper. Durch
die Aufweitung wird eine gute Kraftverteilung über den Querschnitt des Körpers erreicht. „Kegel-
oder pyramidenähnlich" meint beispielsweise
eine Formänderung
von einem Kreis an einem Stirnende zu einem Mehrkant, insbesondere
einem Mehrkant mit gleichen Seitenlängen, am anderen Stirnende,
was eine bevorzugte Ausführungsform
des anderen Körpers
ist.
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Eine
Weiterbildung sieht eine Lochscheibe aus Stahl oder einem Werkstoff
mit vergleichbar hoher oder höherer
mechanischer Festigkeit als Lastabtragelement vor, die die Größe des Kreis
des anderen der beiden Körper
des erfindungsgemäßen Befestigungselements
aufweist.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bund des einen Körpers ein
Mehrkant, insbesondere ein solcher mit gleichen Seitenlängen, ist. Ein
Mehrkant lässt
sich durch Formschluss mit beispielsweise einem Gabelschlüssel gegen
Mitdrehen beim Festziehen einer Befestigungsmutter halten. Weitet
sich der andere Körper
zu einem Mehrkant auf, sind beide Mehrkante, also der des anderen
Körpers
und der des Bundes des einen Körpers,
vorzugsweise gleich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Befestigungselement gemäß der Erfindung
in perspektivischer Explosionsdarstellung;
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2 eine
Befestigung gemäß der Erfindung
mit dem Befestigungselement aus 1 in einer
Achsschnittdarstellung;
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3 eine
Gesamtansicht der Befestigung aus 2;
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4 eine
Verbindung gemäß der Erfindung mit
dem Befestigungselement aus 1 in einer Schnittdarstellung
gemäß Linie
IV-IV in 5; und
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5 eine
Ansicht der Verbindung in einer Schnittdarstellung gemäß Linie
V-V in 4.
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Das
in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Befestigungselement 1 ist
allgemein zur thermisch isolierenden Befestigung oder Verbindung zweier
Bauelemente und speziell zur thermisch isolierenden Befestigung
eines Bauelements wie insbesondere eines Stahlträgers an einem Bauwerk, insbesondere
an einer Wand eines thermisch isolierten Gebäudes, oder zur thermisch isolierenden
Verbindung zweier Bauelemente wie insbesondere zweier Stahlträger vorgesehen
(4 und 5).
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Das
Befestigungselement 1 weist einen zweiteiligen Körper 2, 3 aus
Kunststoff, und im Ausführungsbeispiel
zusätzlich
eine Lochscheibe 4 aus Stahl auf, die allerdings nicht
zwingend für
die Erfindung ist. Der eine der beiden Körper 2 weist einen
zylindrischen Durchgriffsabschnitt 5 mit zwei in Längsrichtung
verlaufenden Nuten 6 auf. Die Anzahl von zwei Nuten 6 ist
nicht zwingend, es können
auch mehr Nuten oder nur eine Nut sein; auch müssen die beiden Nuten 6 nicht
zwingend symmetrisch, also einander gegenüber, angeordnet sein, sondern
können
auch nicht-äquidistant über den
Umfang des zylindrischen Durchgriffsabschnitts 5 verteilt
angeordnet sein (nicht dargestellt). An einem Ende des Durchgriffsabschnitts 5 weist
der eine Körper 2 einen Bund 7 auf,
der im Ausführungsbeispiel
quadratisch mit gerundeten Ecken ist. Aus spritztechnischen Gründen ist
der Bund 7 nicht massiv, sondern hohl und weist in Verlängerung
des Durchgriffsabschnitts 5 ein Zylinderstück 8 auf,
das bündig
mit dem Bund 7 endet. Der eine Körper 2 wird von einem
konzentrischen Durchgangsloch 9 durchsetzt, das koaxial
im Durchgriffsabschnitt 5 und im Zylinderstück 8 angeordnet
ist. Der eine Körper 2 des
Befestigungselements 1 besteht ebenso wie dessen anderer,
noch zu erläuternder
Körper 3 aus
Kunststoff, also einem thermisch isolierenden Material.
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Der
andere Körper 3 des
Befestigungselements 1 weist ein Loch 10 auf,
das komplementär zum
Durchgriffsabschnitt 5 des einen Körpers 2 ist. Korrespondierend
zu den Nuten 6 weist der Körper 3 zwei Rippen 11 auf,
die achsparallel zum Loch 10 verlaufen und wie die Nuten 6 einen
gerundeten Querschnitt aufweisen. Mit dem Loch 10 ist der
andere Körper 3 auf
den Durchgriffsabschnitt 5 des einen Körpers 2 aufsetzbar
und axial verschieblich. Die Rippen 11 bilden mit den Nuten 6 eine
Verdrehsicherung der beiden Körper 2, 3.
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Wie
im Achsschnitt der 2 zu sehen ist, durchsetzt das
zum Durchgriffsabschnitt 5 komplementäre Loch 10 den anderen
Körper 3 nicht
vollständig,
sondern verjüngt
sich zu einem Loch, das gleichachsig mit dem Durchgangsloch 9 des
einen Körpers 2 ist
und den gleichen Durchmesser aufweist; dieses Loch ist als Bestandteil
des Durchgangslochs 9 des Befestigungselements 1 aufzufassen.
An der Mündung
des zum Durchgriffsabschnitt 5 komplementären Lochs 10 weist
der andere Körper 3 eine
quadratische Stirnfläche 12 mit
gerundeten Ecken auf, die in Form und Größe mit dem Querschnitt des
Bundes 7 des einen Körpers 2 übereinstimmt.
Die andere Stirnfläche 13 des
anderen Körpers 3 ist
kreisförmig,
wobei ihr Durchmesser einer Seitenlänge der quadratischen Stirnfläche 12 entspricht.
Die kreisförmige
Stirnfläche 13 bildet
also einen Inkreis zur quadratischen Stirnfläche 12. Der andere
Körper 3 weitet
sich von der kreisförmigen
Stirnfläche 13 in
Richtung des Bundes 7 des einen Körpers 2 zur quadratischen
Stirnfläche 12 auf.
Eine Umfangs- oder Mantelfläche
des anderen Körpers 3,
die sich von der Kreisform zum Quadrat aufweitet, kann als kegel-
oder pyramiden(stumpf)ähnlich
bezeichnet werden.
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Die
Lochscheibe 4 ist massiv aus Stahl, ihr Außendurchmesser
stimmt mit dem Durchmesser der kreisförmigen Stirnfläche 13 des
anderen Körpers 3 überein,
ihr Lochdurchmesser entspricht dem Durchmesser des Durchgangslochs 9.
Die Lochscheibe 4 bildet ein Lastabtragelement und ist
zur Anordnung auf der kreisförmigen
Stirnfläche 13 des anderen
Körpers 3 vorgesehen,
der dem Bund 7 des einen Körpers 2 abgewandt
ist.
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Zur
thermisch isolierenden Befestigung wird der eine Körper 2 des
Befestigungselements 1 mit dem Durchgangsloch 9 auf
eine Gewindestange 14 oder ein vergleichbares Element aufgesetzt
oder umgekehrt die Gewindestange 14 durch das Durchgangsloch 9 im
einen Körper 2 gesteckt,
wie es in 2 zu sehen ist. Die Gewindestange 14 kann
beispielsweise mit einem Dübel
oder mit Mörtel
in einer Gebäudewand
verankert sein (nicht dargestellt). In 2 steht
die Gewindestange 14 von einer ersten Stahlplatte 15 als
einem typischen Bauelement ab, mit der sie verbunden, beispielsweise
verschweißt, ist.
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Auf
den Durchgriffsabschnitt 5 des einen Körpers 2 wird eine
zweite Stahlplatte 16 als weiteres Bauelement aufgesetzt,
die mit einem Bohrloch 17 versehen ist, das den Durchmesser
des zylindrischen Durchgriffsabschnitts 5 aufweist. Die
zweite Stahlplatte 16 ist querstehend an ein Ende eines Stahlträgers 18 geschweißt, der
in 3 zu sehen ist. Anschließend ist der andere Körper 3 mit
dem Durchgangsloch 9 auf die Gewindestange 14 und
mit dem zum Durchgriffsabschnitt 5 komplementären Loch 10 auf
den Durchgriffsabschnitt 5 aufgesetzt. Im Anschluss an
den anderen Körper 3 wird
die Lochscheibe 4 auf die Gewindestange 14 aufgesetzt
und eine Mutter 19 aufgeschraubt und festgezogen. Über die
Lochscheibe 4 spannt die Mutter 19 die Stahlplatte 16 des
Stahlträgers 18 zwischen
den beiden Körpern 2, 3 des
Befestigungselements 1 fest und das Befestigungselement 1 gegen
die Stahlplatte 15. Die Lochscheibe 4 leitet als
Lastabtragelement eine Spannkraft der Mutter 19 großflächig in
die kreisförmige
Stirnfläche 13 des
anderen Körpers 3 ein.
Die beiden Körper 2, 3 sind
auf Druck beansprucht, die Gewindestange 14 auf Zug. Es
besteht kein thermisch leitender Kontakt zwischen der zweiten Stahlplatte 16 des
Trägers 18 und
der ersten Stahlplatte 15 mit der Gewindestange 14,
die Stahlplatte 16 des Trägers 18 ist thermisch
durch die beiden Körper 2, 3 des
erfindungsgemäßen Befestigungselements 1 von
der Gewindestange 14 und der ersten Stahlplatte 15 getrennt,
es besteht keine Wärmebrücke. Die
beiden Stahlplatten 15, 16 und das Befestigungselement 1 bilden
eine Befestigungsanordnung.
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Wie
in 3 zu sehen ist die erste Stahlplatte 15 mit
einem Ankerstab 20 an einer Betonwand 21 befestigt,
der in einem Bohrloch 22 in der Betonwand 21 eingemörtelt ist.
Die erste Stahlplatte 15 kann auch mehrere Anker 20 aufweisen
und/oder der bzw. die Anker 20 können beispielsweise mit Dübeln in
der Betonwand 21 verankert sein (nicht dargestellt). Die zweite
Stahlplatte 16 des Trägers 18 weist
vier Bohrlöcher 17 auf,
an denen sie mit vier erfindungsgemäßen Befestigungselementen 1 befestigt
ist. Die an der Betonwand 21 befestigte Platte 15 weist
dementsprechend vier Gewindestangen 14 auf. Wie bereits erwähnt können die
Gewindestangen 14 länger
und in der Betonwand 21 verankert sein, in diesem Fall entfällt die
erste Stahlplatte 15.
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Auf
der Betonwand 21 ist eine Isolierung 23 und auf
dieser eine Putzschicht 24 angebracht, die Betonwand 21 weist
ein Wärmedämmverbundsystem
(WDVS) auf. Im Bereich der Stahlplatten 15, 16 und
der Befestigungselemente 1 ist die Isolierung 23 ausgespart,
der Träger 18 durchdringt
die Isolierung 23 und die Putzschicht 24. Zwischen
der Betonwand 21 und der zweiten Stahlplatte 16 des
Trägers 18 besteht
aufgrund der Bünde 17 der
Befestigungselemente 1 ein Abstand, der Träger 18 mit
seiner zweiten Stahlplatte 16 ist, wie bereits erläutert, thermisch von
der Betonwand 21 getrennt, es besteht keine Wärmebrücke.
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4 und 5 zeigen
die Verbindung zweier Bauelemente, nämlich zweier Stahlträger 18 mit
Hilfe erfindungsgemäßer Befestigungselemente 1.
Die Stahlträger 18 weisen
die bereits beschriebenen, querstehend angeordneten zweiten Stahlplatten 16 an
ihren Enden auf, die mit vier Bohrlöchern 17 versehen
sind, die an den Ecken eines gedachten Quadrats oder Rechtecks angeordnet
sind. Die Bohrlöcher 17 der
zweiten Stahlplatten 16 sind von Durchgriffsabschnitten 5 der
Befestigungselemente 1 durchgriffen, die zweiten Stahlplatten 16 befinden sich
zwischen dem Bund 7 und dem anderen Körper 3 jeweils eines
Befestigungselements 1. Es stoßen die Bünde 7 von jeweils
zwei Befestigungselementen 1 zwischen den zweiten Stahlplatten 16 aneinander. Die
Befestigungselemente 1 werden von Gewindestangen 14 durchgriffen
und sind mit Muttern 19 verschraubt. Die Muttern 19 spannen
die zweiten Stahlplatten 16 der Träger 18 zwischen den
beiden Körpern 2, 3 jeweils
eines Befestigungselements 1 fest und die zweiten Stahlplatten 16 der
Träger 18 über die
Bünde 7 gegeneinander.
Die Bünde 7 befinden
sich zwischen den zweiten Stahlplatten 16 der Träger 18 und
halten diese im Abstand, so dass kein thermisch leitender Kontakt
zwischen den beiden Trägern 18 besteht.
Ergänzend
wird hinsichtlich der in 4 und 5 gezeigten
Verbindung zweier Stahlträger 18 auf
die Erläuterungen
der 1–3 verwiesen.