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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verbindung von wenigstens zwei Holzbalken
sowie ein Verfahren zum Verbindung von zwei Holzbalken sowie die
Verwendung einer Verbindung von zwei Holzbalken.
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Die
Verbindung von Holzbalken mit Hilfe von Schrauben sind aus einer
Vielzahl von Schriften bekannt geworden. So zeigt beispielsweise
die
DE 706 759 C und
die
FR 865 513 A Holzverbindungen
mit Hilfe von Schrauben, die spitzwinklig zur Oberfläche des
Holzbalkens eingedreht sind. Bei derartigen Verbindungen spielen
die tatsächlichen Belastungsprobleme kaum eine Rolle. Bei
rechtwinklig aneinander anschließenden Holzbalken, beispielsweise Haupt-/Nebenträgerverbindungen
wurden im Stand der Technik häufig Zapfen- und Nutverbindungen
eingesetzt. Hierbei kam es aber immer zu einer Schwächung
eines Trägers.
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Aus
der
DE 197 24 281 A ist
die Verbindung von zwei in Längsrichtung aneinander überlappend anschließenden
Holzbalken mit Hilfe von gekreuzt eingedrehten Schrauben bekannt
geworden. Die gekreuzt eingedrehten Schrauben werden in einer quer zu
den Oberflächen verlaufenden Ebene liegend eingedreht.
Bei der Verbindung gemäß der
DE 197 24 281 A handelt
es sich um eine sogenannte Koppelfette.
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Die
Verbindung von zwei zumindest aneinander rechtwinklig aneinander
anschließenden Holzbalken wird in der
WO 01/65018 beschrieben. Bei der Ausführung
der aus der
WO 01/65018 bekannten Haupt-/Nebenträgerverbindung
ergeben sich eine Reihe von Problemen. Das Hauptproblem besteht darin,
dass die Haupt- und Nebenträger bei dieser Verbindung direkt
aneinander stumpf anliegen beziehungsweise der Hauptträger
an den Nebenträger anstößt. Stoßen
die Balken direkt aneinander an, so können durch die Rotation
des belasteten zweiten Holzbalkens, beispielsweise des Nebenträgers,
infolge der Durchbiegung desselben am Anschluss an den ersten Holzbalken,
beispielsweise dem Hauptträger, Sekundärmomente,
das heißt interne Kräfte auftreten. Diese belasten
die zur Verbindung verwendeten im Wesentlichen kreuzend eingedrehten Schrauben,
die bevorzugt als Vollgewindeschrauben ausgebildet sind. Durch die
Belastung wird die aufnehmbare Anschlusslast erheblich reduziert.
Bei der Verbindung von zwei Holzbalken liegen desweiteren aufgrund
von Schwund und Quellen des Holzes der erste und zweite Holzbalken
meist nicht satt aneinander an. Es tritt dann zwischen Haupt- und
Nebenträger ein Spalt auf.
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Aufgabe
der Erfindung ist es somit, in einem ersten Aspekt die Nachteile
aus dem Stand der Technik zu vermeiden, die bei miteinander verbundenen Holzbalken
auftreten. Desweiteren soll eine Verbindung für ein Gerbergelenk
angegeben werden. Ein Gerbergelenk ist eine gelenkige Verbindung
von zwei Holzbalken bzw. Trägern in derselben Achse.
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Erfindungsgemäß wird
dies dadurch gelöst, dass die Holzbalken nicht direkt aneinander
anschließen, wie z. B. in der
WO 01/65018 gezeigt, sondern dass
bei einer Verbindung aus einem ersten und einem zweiten Holzbalken,
bei der eine erste Fläche des ersten Holzbalkens einer
zweiten Fläche des zweiten Holzbalkens gegenüberliegt,
zwischen erster und zweiter Fläche ein elastisches Material
bzw. Element, beispielsweise als weiche Zwischenschicht, eingebracht
ist. Bevorzugt wird der erste Holzbalken mit dem zweiten Holzbalken
im Bereich der ersten und zweiten Fläche durch Schrauben,
bevorzugt durch mit zwei im Wesentlichen in parallel zueinander
angeordneten Ebenen liegenden Schrauben, die sich kreuzen, verbunden.
Bevorzugt finden bei einer derartigen Verbindung insbesondere Vollgewindeschrauben
Verwendung.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung soll insbesondere das beim Einsatz
von Vollgewindeschrauben als Verbindungsmittel auftretende Aufreißen
des Holzes vermieden bzw. reduziert werden.
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Um
die beim Einsatz von Vollgewindeschrauben auftretenden Probleme
beim Einschrauben zu vermeiden, nämlich das Aufreißen
beim Einschrauben, ist gemäß einem weiteren Aspekt
der Erfindung vorgesehen, dass im Bereich der Verbindung zusätzlich
quer zu den Verbindungsschrauben in einer Ebene, die im Wesentlichen
senkrecht auf der Ebene steht, in der die Verbindungsschrauben eingedreht
sind, schlanke Schrauben eingedreht werden. Alternativ oder zusätzlich
können auch Löcher für die Vollgewindeschrauben
teilweise oder über die ganze Länge der Schraube
vorgebohrt werden. Insbesondere wird dies in dem Balken durchgeführt,
in den die Schrauben als erste eingedreht werden. Zusätzlich oder
alternativ können bei Vollgewindeschrauben durch in der
Spitze angeordnete Fräser und/oder im Bereich des Schraubenschaftes
angeordnete Aufweiter ein Aufreißen vermindert werden.
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Das
Eindrehen von schlanken Schrauben quer zu Verbindungsschrauben ist
insbesondere bei der Verwendung von Zwischenschichten besonders vorteilhaft,
da hier die Neigung zum Aufreißen gegenüber herkömmlichen
Holzverbindungen, bei den die Holzbalken satt aneinander anliegen,
höher ist, da die Einschraubpunkte bei einer derartigen
Ausführungsform näher am Rand des Holzes zu liegen
kommen.
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Die
Technik Aufreißen durch Eindrehen von quer zur Verbindung
liegenden Schrauben kann auch verwendet werden, wenn Holzbalkenverbindungen eingesetzt
werden, bei denen kein elastisches Zwischenmaterial verwendet wird.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn das elastische Material, das in die Holzbalken
eingebracht wird, in Form einer Zwischenschicht ausgebildet ist, wobei
die Zwischenschicht bevorzugt eine Dicke d aufweist, die im Bereich
zwischen 0,1 mm–10 cm, bevorzugt zwischen 0,1 mm–1
cm liegt. Die Zwischenschicht, die zwischen die beiden miteinander
zu verbindenden Holzbalken eingebracht wird, erstreckt sich bevorzugt über
den gesamten Bereich der ersten beziehungsweise der zweiten Fläche
der Holzbalken, die im Wesentlichen einander gegenüberliegen.
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In
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann das elastische Material
in Form einer elastischen Zwischenschicht aus einem weichen quer
zur Faser belasteten Holzplatte oder Holzfaserplatte bestehen.
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Im
Allgemeinen ist es so, dass das Material der elastischen Zwischenschicht
weicher ist, das heißt eine größere Elastizität
aufweist als das Material der beiden miteinander zu verbindenden
Holzbalken. Typischerweise ist der Elastizitätsmodul des elastischen
Materials wenigstens 5-mal, insbesondere wenigstens 10-mal geringer,
bevorzugt wenigstens 20-mal geringer als der Elastizitätsmodul
der Holzbalken in Richtung der entstehenden Drucklast.
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Bei
einem Konstruktionsholz, z. B. einem Holzbalken liegt der E-Modul
in Faserrichtung zwischen 7 und 20 kN/mm2,
bevorzugt zwischen ungefähr 10 und 12 kN/mm2,
und quer zur Faserrichtung im Bereich 0,2 bis 1 kN/mm2,
bevorzugt zwischen 0,3 kN/mm2 und 0,5 kN/mm2.
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Wird
beispielsweise das Konstruktionsholz bei einem Haupt-/Nebenträgeranschluss
eingesetzt, so ist der E-Modul in Druckrichtung am Hauptträger quer
zur Faserrichtung und liegt im Bereich von 0,2 bis 1 kN/mm2. Der E-Modul des eingesetzten elastischen
Werkstoffes bei einer derartigen Verbindung ist dann wenigstens
5 mal geringer, d. h. liegt im Bereich 0,04 kN/mm2 bis
0,2 kN/mm2.
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Wird
das Konstruktionsholz bei einem Gerbergelenk eingesetzt, so ist
der E-Modul in Druckrichtung bei beiden Balken in Faserrichtung
ausgebildet und liegt im Bereich zwischen 7 und 20 kN/mm2, bevorzugt zwischen 10 und 12 kN/mm2. Der E-Modul des eingesetzten elastischen
Werkstoffes bei einer derartigen Verbindung ist dann wenigstens
5 mal geringer, d. h. liegt im Bereich 1,4 kN/mm2 bis
4 kN/mm2.
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Neben
der Verwendung von Holzplatten oder Holzfaserplatten kann die elastische
Zwischenschicht auch ein Kunststoff oder einen Kunststoffschaum
umfassen. Die speziellen Kunststoffe zeichnen sich insbesondere
durch keine oder nur eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme aus. Sie
sind bevorzugt feuchtigkeitsbeständig, dauerelastisch,
weitgehend unbrennbar oder haben einen hohen Feuerwiderstand.
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Alternativ
zu den beschriebenen elastischen Zwischenschichten kann als elastisches
Element, das zwischen die beiden Holzbalken eingebracht wird, bzw.
diese elastisch miteinander verbindet auch ein metallisches Federelement
vorgesehen sein. Das metallische Federelement kann beispielsweise
aus gefalzten, gehärteten Blechen bestehen. Als Metall eignet
sich besonders martensitischer nichtrostender Stahl, aber auch austenitischer
nichtrostender Stahl bei Nutzungsklasse 2 oder 3 nach Eurocode 5.
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In
einer weiteren Ausführungsform kann als elastische Zwischenschicht
auch eine Mineralfaserplatte zwischen die Holzbalken eingebracht
werden. Besonders geeignet sind Mineralfaserplatten, die eine minimale
Dichte von vorzugsweise mindestens 100 kg/mm3 aufweisen.
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Die
erfindungsgemäße Verbindung zweier Holzbalken
mit Hilfe einer elastischen Zwischenschicht kann bei einer Vielzahl
von unterschiedlichen Verbindungen eingesetzt werden. So ist eine
derartige Verbindung möglich, beispielsweise bei einem Haupt-/Nebenträgeranschluss,
bei dem der Querschnitt des Hauptträgers stets größer
ist als der des Nebenträgers. Auch die Verbindung von Holzbalken mit
Hilfe eines Gerbergelenkes oder die Verbindung von Holzbalken gleicher
Querschnitte, beispielsweise einer Pfosten-/Riegel- oder Pfosten-/Balkenverbindung,
wäre möglich. Unter einem Gerbergelenk versteht
man wie oben beschrieben eine gelenkige Verbindung von zwei Holzbalken
bzw. Trägern in derselben Achse.
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Neben
der erfindungsgemäßen Verbindung stellt die Erfindung
auch ein Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Holzbalken
zur Verfügung, wobei der Holzbalken mittels in beide Holzbalken
eingreifende Schrauben befestigt werden. Zwischen einer ersten Fläche
und einer zweiten Fläche des ersten beziehungsweise zweiten
Holzbalkens, die im Wesentlichen gegenüberliegen, ist beispielsweise eine
elastische Zwischenschicht eingebracht. Bevorzugt werden die beiden
Holzbalken durch wenigstens zwei kreuzend eingedrehte Schrauben
miteinander verbunden. Die kreuzend eingedrehten Schrauben sind
so eingedreht, dass gewährleistet ist, dass sie sich nicht
treffen. Sie können, müssen aber nicht in zwei
zueinander im Wesentlichen parallel angeordneten Ebenen liegend
eingedreht sein.
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Ganz
besonders bevorzugt ist es, wenn mehr als zwei Schrauben die beiden
Holzbalken verbinden. Bevorzugt sind die kreuzend eingedrehten Schrauben
so eingedreht, dass der Kreuzungspunkt im Wesentlichen in dem Bereich
auftritt, indem die beiden Holzbalken sich einander gegenüberliegen, das
heißt im Bereich des Anstoßpunktes beziehungsweise
der elastischen Zwischenschicht. Bevorzugt wird bei dem Verfahren
zunächst die elastische Zwischenschicht oder der elastische
Schaum vor dem Verbinden der Holzbalken eingelegt. Auch die umgekehrte
Vorgehensweise wäre möglich, d. h. Einbringen
der elastischen Zwischenschicht nach Verbinden der Holzbalken.
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Um
ein Aufreißen zu verhindern, das beim Einbringen der Schrauben,
insbesondere bei Verwendung von Vollgewindeschrauben auftreten kann, ist
es bevorzugt, wenn vor dem Verbinden der Holzbalken wenigstens eine,
vorzugsweise aber mindestens zwei Schrauben quer zur Verbindungsschraube eingeschraubt
wird. Bevorzugt sind schlank ausgebildete Schrauben.
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Auch
die Verwendung von speziellen Vollgewindeschrauben als Verbindungsschrauben
mit entsprechenden Frässpitzen und Aufweitbereichen im Schaft
wäre vorteilhaft.
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Die
erfindungsgemäße Verbindung kann bei einer Vielzahl
von Holz-Holz-Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise bei
Haupt-/Nebenträgeranschlüsse, Koppelpfetten, Pfosten-/Riegelanschlüssen,
Pfosten-/Balkenanschlüssen oder Gerbergelenken. Auch die
Verbindung kompletter Rahmen und Sparren am First oder an einer
Traufe sind möglich, ohne dass hier detailliert darauf
eingegangen werden muss.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele
und Figuren ohne Beschränkung hierauf beschrieben werden.
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Es
zeigen:
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1a–1b eine
Ausgestaltung einer Pfosten-/Riegelverbindung gemäß der
Erfindung;
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2 eine
Ausgestaltung einer Pfosten-/Balkenverbindung gemäß der
Erfindung;
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3a–3b einen
Haupt-/Nebenträgeranschluss gemäß dem
Stand der Technik;
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4a–4b einen
Haupt-/Nebenträgeranschluss gemäß der
Erfindung mit einer elastischen Zwischenschicht;
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5 ein Gerbergelenk gemäß der
Erfindung mit elastischer Zwischenschicht;
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6 eine
detaillierte Ansicht eines Holzbalkens mit quer zu den Verbindungsschrauben
verlaufenden Schrauben zur Vermeidung eines Aufrisses.
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In 1a ist
eine erste Ausgestaltung einer Verbindung gemäß der
Erfindung gezeigt. Im konkreten Falle handelt es sich um eine Pfosten-/Riegelverbindung,
das ist eine Verbindung von einem ersten Holzbalken 10 und
einem zweiten Holzbalken 20, die jeweils gleiche Querschnitte
Q1 für den ersten Holzbalken und Q2 für den zweiten
Holzbalken aufweisen. Im Bereich der Verbindung liegt die Querschnittsfläche
als zweite Fläche 32 mit der Flächengröße
Q2 einer ersten Fläche 34 an der Längsseite 36 des
ersten Holzbalkens 10 gegenüber. Der erste Holzbalken 10 ist
mit dem zweiten Holzbalken 20 über zwei gekreuzt
verlaufende Schrauben 40.1, 40.2, insbesondere
Vollgewindeschrauben, verbunden. Wie aus der Draufsicht in 1b zu
ersehen ist, liegen die gekreuzt laufenden Schrauben 40.1, 40.2 in
zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Ebenen 50.1, 50.2.
Die Schrauben kreuzen sich im Wesentlichen in der Projektion in
eine gemeinsame Ebene unter einem im Wesentlichen rechten Winkel 52.
Dies ist eine bevorzugte, aber keine notwendige Ausführungsform.
Der Winkel 52, unter dem die Kreuzung stattfindet, kann
im Bereich zwischen 30 und 60 Grad liegen.
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Wie
aus den 1a und 1b hervorgeht, liegt
der Holzbalken 10 am Holzbalken 20 nicht direkt an.
Vielmehr ist es so, dass zwischen der zweiten Fläche 32 des
zweiten Holzbalkens 20 und der gegenüberliegenden
ersten Fläche 34 des ersten Holzbalkens 10 ein
elastisches Material 100 eingebracht ist. Die Wirkung dieses
elastischen Materials gegenüber dem Stand der Technik ist
detailliert in den 4a bis 4b beschrieben,
wobei sich diese Figuren ohne Beschränkung auf einen Haupt-/Nebenträgeranschluss
beziehen. Ein Fachmann wird aber die dort durchgeführten Überlegungen
ohne Weiteres auf die in 1a und 1b dargestellte
Pfosten-/Riegelverbindung oder alle anderen in dieser Anmeldung
gezeigten Verbindungen übertragen.
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Das
elastische Material 100 ist bevorzugt in Form einer Schicht 30 ausgebildet,
beispielsweise einer Holzfaserplatte oder einer Mineralfaserplatte oder
eine quer zur Faser belastete Holzplatte. Auch Kunststoffplatten
wären möglich. Die Dicke d der elastischen Zwischenschicht 30 liegt
im Bereich von 0,1 mm–10 cm, bevorzugt im Bereich von 1
mm–1 cm. Die elastische Schicht 30 ist bevorzugt ein
weiches Material, wobei die Weichheit beziehungsweise die Elastizität
geringer ist als die Weichheit beziehungsweise die Elastizität
des ersten Holzbalkens 10 und des zweiten Holzbalkens 20.
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Neben
der Ausbildung als Schichtsystem wäre es auch möglich,
das elastische Material zum Beispiel in Form eines Schaumes in den
Zwischenraum zwischen der zweiten Fläche 32 und
der ersten Fläche 34 einzubringen.
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Das
Einbringen der Zwischenschicht 30 kann vor Befestigung
der Träger miteinander oder nach deren Befestigung in dem
dann entstehenden Zwischenraum erfolgen. Selbstverständlich
wäre es möglich, die Befestigung mittels der Vollgewindeschrauben 40.1, 40.2 mit
mehr als einem Schraubenpaar, beispielsweise mit fünf oder
sechs hintereinander liegenden sich kreuzenden Schraubenpaaren vorzunehmen,
je nach Anforderung an die Verbindung. Bevorzugt werden bei der
Verbindung Vollgewindeschrauben eingesetzt. Insbesondere, wenn die Schrauben
am Rand eingedreht werden sollen oder einfache Schrauben verwendet
werden sollen, kann vorgesehen sein, Löcher in Richtung
der Verbindungsschrauben vorzubohren. Dies reduziert zudem auch
die Neigung zum Aufreißen. Um ein Aufreißen zu
vermindern können die Vollgewindeschrauben auch mit Fräsköpfen
und daran anschließenden Aufweitungsbereichen im Schaft
ausgestattet sein. Eine dritte Variante, um das Aufreißen
zu vermeiden zeigt 6 dieser Anmeldung. Ein Aufreißen
wird beispielsweise dann vermieden, wenn quer zu den Verbindungsschrauben
weitere Schrauben, insbesondere sehr schlanke Schrauben eingedreht
werden. Dieser Gedanke der Erfindung kann zwar vorteilhaft mit einer
Verbindung kombiniert werden, bei der eine elastische Zwischenschicht 100 zwischen
die zu verbindenden Holzbalken 10, 20 eingebracht
wird, selbstverständlich wäre es aber auch möglich,
derartige Schrauben zum Verhindern eines Aufrisses auch bei einer
gewöhnlichen Verbindung vorzusehen, bei der keine elastische
Zwischenschicht im Bereich der Verbindung eingebracht ist.
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In 2 ist
eine alternative Ausgestaltung einer Verbindung gemäß den 1a und 1b gezeigt.
Hierbei handelt es sich um eine Pfosten-/Balkenverbindung. Gleiche
Bauteile wie in den 1a und 1b sind
mit um 200 höheren Bezugsziffern gekennzeichnet. Der erste
Holzbalken 210 dient hier als Pfosten, wogegen der zweite
Holzbalken 220 ein durchlaufender Balken ist, mit dem der
Pfosten verbunden wird. Wieder liegt sich die erste Fläche 234 des
ersten Balkens gegenüber der zweiten Fläche 232 des
zweiten Balkens. Die Flächengröße bestimmt
sich durch die Querschnittsfläche Q1 des ersten Balkens 210.
Sowohl im Falle der Pfosten-/Riegelverbindung gemäß 1a wie
auch der Pfosten-/Balkenverbindung gemäß 2 sind
die Querschnitte des ersten Holzbalkens 210 und des zweiten Holzbalkens 220 im
Wesentlichen gleich. Die Verbindung von Pfosten und Balken erfolgt
wiederum mit zwei kreuzend im Wesentlichen in parallele Ebenen liegend
eingedrehten Schrauben 240.1, 240.2. Für die
weiche Zwischenschicht 300 werden wiederum weichere Materialien
als Materialien der Holzbalken selbst gewählt. Diese Materialien
sind schon bei der Beschreibung zu den 1a und 1b aufgezählt.
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In 3a und 3b ist
eine konventionelle Haupt-/Nebenträgerverbindung ohne eine
elastische Zwischenschicht mit den dann auftretenden Kräften gezeigt.
Hierbei handelt es sich um eine Projektion in eine Ebene des Anschlusses,
weswegen die Verbindungsschrauben in der Ebene kreuzend dargestellt sind.
Dies entspricht aber nur einer vereinfachten Darstellung. In der
Realität liegen die Schrauben versetzt in zwei hintereinander
liegenden im Wesentlichen parallelen Ebenen wie in der Draufsicht
in 1b dargestellt. In 3a ist
ein Hauptträger 410 mit zwei Nebenträgern 420.1, 420.2 verbunden.
Der Hauptträger 410 wird mit dem Nebenträger 420.1 durch
die Schrauben 440.1, 440.2 verbunden, der Hauptträger 410 mit
dem Nebenträger 420.2 durch die Schrauben 440.3, 440.4.
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In
3a ist
ein Haupt-/Nebenträgeranschluss, wie er beispielsweise
in der
WO 01/65018 verwirklicht
wurden, dargestellt. Wie aus
3a hervorgeht,
liegen Hauptträger
410 und Nebenträger
420.1,
420.2 ohne
ein Zwischenmaterial aneinander an. Aufgrund von Toleranzen bzw.
Quelleffekten bestehen zwischen Hauptträger
410 und
Nebenträger
420.1,
420.2 Zwischenräume
415.1,
415.2.
Wie aus
3b hervorgeht, treten aufgrund
der zwischen Haupt- und Nebenträger bestehenden Lücken
bzw. Zwischenräumen
415.1,
415.2 Biegemomente
417.1,
417.2 des
belasteten Nebenträgers beispielsweise infolge der Durchbiegung
desselben auf. Dies führt wiederum zur Ausbildung von Druck-
und Zuglasten im Bereich des Anschlusses von Haupt- und Nebenträger.
Die auftretenden Druck-und Zuglasten führen dazu, dass
die Verbindungselemente, hier die Schrauben
440.1,
440.2,
440.3,
440.4,
zusätzlich belastet werden und damit die aufnehmbare Anschlusslast
reduziert wird. Für den Haupt-/Nebenträgeranschluss
ist die Drucklast mit Bezugsziffer
419.2,
419.4 bezeichnet,
die vom Nebenträger auf den Hauptträger wirkt.
Wie aus
3a bis
3b deutlich
zu entnehmen ist, wirkt die Drucklast von den Nebenträgern
420.1,
420.2 auf
den Hauptträger
410, wobei die Drucklast beim
Haupt-/Nebenträgeranschluss im wesentlichen senkrecht auf
der Faserrichtung des Hauptträgers
410 steht.
Im Regelfall hat das Konstruktionsholz des Hauptträgers
einen E-Modul quer zur Faserrichtung im Bereich 0,2 bis 1 kN/mm
2, bevorzugt zwischen 0,3 kN/mm
2 und
0,5 kN/mm
2. Die Zuglasten sind mit den Bezugsziffern
419.1,
419.3 bezeichnet.
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Die
Querlasten sind mit Bezugsziffern 421.1 für Nebenträger 420.1 und 421.3 für
Nebenträger 420.2. und 421.2 sowie 422.4 für
den Hauptträger 410 bezeichnet.
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Die
in dem dargestellten Haupt-/Nebenträgeranschluss auftretenden
Zug- und Drucklasten führen dazu, dass die Verbindungsschrauben 440.1, 440.2, 440.3, 440.4 zusätzlich
belastet werden und damit die aufnehmende Anschlusslast reduziert
wird.
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In 4a und 4b ist
nunmehr die erfindungsgemäße Ausgestaltung aufgezeigt.
Gleiche Bauteile wie in den 3a und 3b sind
mit um 200 erhöhten Bezugsziffern bezeichnet. Bei der Ausgestaltung
gemäß den 4a und 4b wird
zwischen dem Anschluss von Haupt- 610 und Nebenträger 620.1, 620.2 eine
elastische Zwischenschicht 700 eingebracht. Die weiche
Zwischenschicht 700 zwischen dem Ende 624.1 des
Nebenträgers 620.1 und dem Hauptträger 610 ermöglicht,
dass der belastete Nebenträger 620.1 rotieren
kann, ohne dass am Auflager ein Sekundärmoment, d. h. eine
zusätzliche Drucklast 419.1, 419.3 bzw.
Zuglast 419.2, 419.4 wie im Falle von 3b entsteht.
Bevorzugt ist das Material der elastischen Schicht 700 ein
Material, das einen Elastizitätsmodul aufweist, der wenigstens 5-mal,
insbesondere wenigstens 10-mal geringer, bevorzugt wenigstens 20-mal
geringer als der Elastizitätsmodul der Holzbalken in Richtung
der entstehenden Drucklast 419.1, 419.3. Im Regelfall
hat das Konstruktionsholz des Hauptträgers einen E-Modul
quer zur Faserrichtung im Bereich 0,2 bis 1 kN/mm2,
bevorzugt zwischen 0,3 kN/mm2 und 0,5 kN/mm2. Dies bedeutet, dass der Elastizitätsmodul
geringer als 0,5 kN/mm2, insbesondere geringer
als 0,05 kN/mm2 ist.
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Hierdurch
ist es möglich, dass die durch die Traglast der Vollgewindeschraube 640.1, 640.2, 640.3, 640.4 definierte
Auflagelast voll ausgenutzt werden kann. Ein weiterer Vorteil des
Einbringens einer weichen Zwischenschicht 700 zwischen
dem zu verbindenden Haupt- 610 und Nebenträger 620.1, 620.2 liegt
darin, das Maßtoleranzen, Bauungenauigkeiten und Schwinden
und Quellen des Holzes durch die weiche Schicht 700 aufgenommen
werden, was die Montage erleichtert. Die im Bereich der weichen Zwischenschicht 700 entstehenden
Biegemomente auf die Verbindungsschrauben 640.1, 640.2, 640.3, 640.4 sind
unbedeutend und können daher bei der Berechnung der Traglast
unberücksichtigt bleiben.
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Die
weiche, elastische Zwischenschicht 700 ist im Regelfall
nur wenige Millimeter dick. Sie liegt bevorzugt im Bereich zwischen
0,1 mm und 10 cm, bevorzugt zwischen 1 mm und 1 cm. Als Materialien für
die weiche Zwischenschicht können quer zur Faser belastete
Holzplatten oder Holzfaserplatten eingesetzt werden. Alternativ
ist es auch möglich Kunststoffe oder Kunststoffschaum zu
verwenden. Auch Mineralfaserplatten wären denkbar.
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Neben
dem in 3a bis 4b gezeigten Haupt-/Nebenträgeranschluss,
der sich dadurch auszeichnet, dass der Hauptträger einen
größeren Querschnitt aufweist als der Nebenträger,
ist es möglich, eine erfindungsgemäße
Verbindung auch bei Gerbergelenken vorzunehmen. Eine erfindungsgemäße Verbindung
bei einem Gerbergelenk ist in den 5a bis 5c dargestellt.
Bei einem Gerbergelenk wird wie in 5a gezeigt
ein erster Holzbalken 810 in einem ersten Querschnitt querschnittsgleich
mit einem zweiten Holzbalken 820, mit dem der erste Holzbalken
verbunden wird, verlängert.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen an das Ende, das heißt die Querschnittsfläche
des ersten Holzbalkens 810, den zweiten Holzbalken 820 mit
in etwa gleicher Querschnittsfläche anzuschließen,
wobei die Querschnittsflächen des ersten 810 und
des zweiten Holzbalkens 820 sich im Wesentlichen gegenüberliegen.
Die Verbindung zwischen erstem 810 und zweitem Holzbalken 820 wird
wie in 5 dargestellt mit Hilfe von
wenigstens zwei kreuzend in die beiden Holzbalken 810, 820 eingeschraubten
Vollgewindeschrauben 840.1, 840.2 vorgenommen,
wobei die Vollgewindeschrauben in unterschiedlichen Ebenen zu liegen
kommen.
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Erfindungsgemäß ist
ebenfalls vorgesehen, um eventuelle Schrumpfungen des Holzes aufzunehmen,
zwischen die Querschnittsflächen der aneinander anzuschließenden
Holzbalken 810, 820 eine elastische Zwischenschicht 900 einzubringen.
Gleiche Bauteile in den 1a bis 1b sind
mit um 800 erhöhten Bezugsziffern bezeichnet.
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Um
ein Aufreißen des Holzes zu vermeiden kann vorgesehen sein,
die Löcher der Verbindungsschrauben vorzubohren. Dies erfordert
allerdings einen weiteren Arbeitsgang. Deswegen ist es bevorzugt,
die eingesetzten Vollgewindeschrauben als selbstbohrende Schrauben
auszubilden, das heißt, sie beispielsweise mit einer Bohrspitze
und einem aufgeweiteten Bereich zu versehen.
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In 5b ist
nochmals detailliert der Bereich der Verbindung von zwei Holzbalken 810, 820 bei
einem Gerbergelenk gezeigt. Deutlich zu erkennen die zwei sich gegenüberliegenden
Flächen 842, 844 und die elastische Zwischenschicht 846 zwischen
den Flächen 842 und 844. Des weiteren
zu erkennen sind insgesamt zwei sich kreuzende Schraubenpaare mit Vollgewindeschrauben 840.1, 840.2, 840.3, 840.4, wobei
jede Schraube in im wesentlichen parallel zueinander liegenden Ebenen 1042.1, 1042.2, 1042.3, 1042.4 verläuft.
Die parallelen Ebenen 1042.1, 1042.2, in die die
Verbindungsschrauben eingedreht sind, stehen bei der Ausführungsform
gemäß 6a senkrecht
auf der Oberfläche 830 der Holzbalken 810, 820.
Dies ist aber nur eine Ausführungsform.
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In 5c ist
eine alternative Ausführungsform einer Verbindung dargestellt.
Bei der alternativen Ausgestaltung stehen die parallelen Ebenen nicht
senkrecht auf der Oberflächen 830 der Holzbalken 810, 820,
sondern schräg um beispielsweise Dach- oder Schublasten
aufnehmen zu können. Des weiteren können die Schrauben
auch in nicht parallelen Ebenen (nicht gezeigt) angeordent sein,
um weitere seitliche Lasten aufnehmen zu können. Ganz allgemein
gesprochen müssen die Verbindungsschrauben müssen
lediglich so angeordnet sein, dass sie sich nicht gegenseitig durchdringen.
Die schräg eingetriebenen Schrauben, die die Verbindung
der Holzbalken herstellt sind mit den Bezugsziffern 1140.1, 1140.2, 1140.3, 1140.4 bezeichnet.
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Die
in 5b für den speziellen Fall eines Gerbergelenkes
gezeigte Verbindung mit windschief zueinander liegenden Schrauben,
die sich kreuzen, sich dabei aber nicht berühren kann auf
jede Art einer Holz-/Holz-Verbindung übertragen werden
und ist nicht nur auf Gerbergelenke beschränkt. Bei der
Verwendung von windschief zueinander liegenden Schrauben ist es
vorteilhaft die Verbindung so abzustimmen, dass die wirklich auftretenden
Kräfte in allen drei räumlichen Dimensionen aufgenommen
werden. Hierbei ist es wichtig, dass die Raumwinkel exakt eingehalten
werden.
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In 6 ist
eine alternative Möglichkeit dargestellt, wie ein Aufreißen,
insbesondere bei einem Gerbergelenk wie in 5a–5c dargestellt
verhindert werden kann.
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Deutlich
zu erkennen sind in
6 zwei im Wesentlichen in parallelen
Ebenen liegenden Verbindungsschrauben
1040.1,
1040.2,
die von unten und von oben durch den anzuschließenden zweiten
Holzbalken
1020 beispielsweise an einem Pfosten hindurchgetrieben
werden und in den Pfosten (nicht gezeigt) eingreifen. Um ein Aufreißen
bei einer derartigen Verbindung eines ersten Holzbalkens (nicht
gezeigt) mit einem zweiten Holzbalken
1020 durch gekreuzte
im Wesentlichen in parallelen Ebenen verlaufenden Schrauben
1040.1,
1040.2,
wie zum Beispiel in der
WO 01/65018 beschrieben,
zu verhindern, ist vorgesehen, wenigstens eine, bevorzugt aber zwei Schrauben
1080.1,
1080.2 im
Bereich
1092 des Anschlusses quer zur Richtung der Verbindungsschrauben
1040.1,
1040.2 durch
den Holzbalken
1020 hindurchzutreiben.
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Die
Seite, von der aus die im Wesentlichen quer zu den Verbindungsschrauben
verlaufenden Schrauben 1080.1, 1080.2 in den Holzbalken
eingetrieben sind, ist unerheblich. Dies kann sowohl von links wie
von rechts her erfolgen.
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Die
einzudrehenden Schrauben sind bevorzugt möglichst lange
schlanke Schrauben. Die quer einzuschraubenden Schrauben können,
müssen aber keine Vollgewindeschrauben sein.
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Obwohl
diese Art der Vermeidung vom Aufreißen des Trägers
durch Einschrauben zusätzlicher Schrauben auch bei Verbindungen
ohne eine elastische Zwischenschicht wie beispielsweise in der
WO 01/65018 beschrieben
angewandt werden kann, liegt der bevorzugte Anwendungsbereich in
den zuvor beschriebenen Verbindungen mit elastischer Zwischenschicht,
da dort das Problem des Aufreißens besonders stark hervortritt,
da beim Einfügen einer Zwischenschicht die Einschraubpunkte
näher am Rand des Holzes zu liegen kommen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird erstmals eine Verbindung von zwei
Holzträgern angegeben, bei der zuverlässig Lasten,
die aufgrund von Quellen oder Schrumpfen des Körpers auftreten,
abgetragen werden können. Des Weiteren offenbart die Erfindung
erstmals eine zuverlässige Möglichkeit, um ein Aufreißen
von mit Hilfe von Vollgewindeschrauben hergestellten Verbindungen
zuverlässig und einfach zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 706759
C [0002]
- - FR 865513 A [0002]
- - DE 19724281 A [0003, 0003]
- - WO 01/65018 [0004, 0004, 0006, 0041, 0055, 0058]