DE102020125111A1 - Process for treating wooden ceilings in buildings, in particular for treating listed wooden ceilings in buildings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Holzdecken, bei dem zunächst in eine Holzdecke (7) eines Gebäudes eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Verbundankern (1) ohne Vorbohrung bzw. vorbohrungsfrei eingeschraubt wird, wobei die Verbundanker (1) lediglich mit einem Teilbereich in die Holzdecke (7) eingeschraubt werden und mit einem Schraubenüberstandsbereich (6) aus der Holzdecke ragen, und wobei anschließend ein Ort- und/oder Aufbeton auf die Holzdecke (7) aufgebracht wird, dergestalt, dass die Schraubenüberstandsbereiche (6) der Verbundanker (1) nach dem Aushärten des Ort- und/oder Aufbetons in einer dann gebildeten Betonplatte (5) verankert sind und eine Holzverbunddecke (2) als schubsteife Verbindung zwischen der Holzdecke (7) und der Betonplatte (5) hergestellt ist. Erfindungsgemäß wird die Betonplatte (5) zum zerstörungsfreien Rückbau der Holzverbunddecke (2) wieder entfernt, wobei anschließend die Verbundanker (1) aus der Holzdecke (7) entfernt werden. Dabei verbleibt ein Schraubkanal (22) in der Holzdecke (7). Anschließend wird ein holzaufquellendes Medium (25), insbesondere Wasser oder Wasserdampf, in den Schraubkanal (22) eingebracht, so dass das durch den jeweiligen Verbundanker (1) verdrängte und/oder den Schraubkanal (22) umgebende und/oder ausbildende Holz aufquillt und den Schraubkanal (22) im Wesentlichen füllt und/oder verschließt.The invention relates to a method for treating wooden ceilings, in which a plurality of spaced-apart shear connectors (1) are first screwed into a wooden ceiling (7) of a building without pre-drilling or without pre-drilling, with only a partial area of the shear-tie anchors (1) being screwed into the wooden ceiling (7) are screwed in and a screw protruding area (6) protrudes from the wooden ceiling, and an in-situ concrete and/or topping is then applied to the wooden ceiling (7) in such a way that the screw protruding areas (6) of the shear connector (1) are anchored in a concrete slab (5) that is then formed after the in-situ concrete and/or top-up concrete has hardened, and a composite wood ceiling (2) is produced as a shear-resistant connection between the wooden ceiling (7) and the concrete slab (5). According to the invention, the concrete slab (5) is removed again for non-destructive dismantling of the composite wood ceiling (2), with the shear connector (1) then being removed from the wooden ceiling (7). A screw channel (22) remains in the wooden ceiling (7). A wood-swelling medium (25), in particular water or steam, is then introduced into the screw channel (22), so that the wood displaced by the respective shear connector (1) and/or surrounding and/or forming the screw channel (22) swells and the Screw channel (22) essentially fills and/or closes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Holzdecken in Gebäuden, insbesondere zur Behandlung von denkmalgeschützten Holzdecken in Gebäuden, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for treating wooden ceilings in buildings, in particular for treating listed wooden ceilings in buildings, according to the preamble of
Insbesondere im Bereich der Gebäudesanierung stellt die Holz-Beton-Verbundtechnik ein günstiges Verfahren dar, um zum Beispiel bestehende Holzdecken sowohl in statischer Hinsicht (Tragfähigkeit, in bauphysikalischer Hinsicht, Schallschutz, Brandschutz) als auch hinsichtlich einer einfachen Ausführungsart zu ertüchtigen, um weitestgehend Neubaustandard zu erreichen. Zur schubfesten Verbindung bestehender Holzdecken mit einer darauf angeordneten bzw. ausgebildeten Betonplatte, insbesondere einer Aufbeton- oder Ortbetonplatte, werden überwiegend Holzschrauben mit einem speziell geformten Schaft zur Verankerung im Beton eingesetzt, die als Verbundanker oder Verbundschrauben bezeichnet werden. Konkret werden hierbei die Verbundanker zum Beispiel in einem Winkel von 45° mit einem Schraubenschaft mit einem daran ausgebildeten Holzgewinde in die Holzdecke soweit eingeschraubt, dass ein zur Verankerung in der Betonschicht dienender oberer Betonschaftbereich über die Holzdecke übersteht. Anschließend wird ein Aufbeton von ca. 6 bis 10cm Stärke aufgebracht, in dem der Betonschaftbereich des Verbundankers aufgenommen und verankert ist, so dass nach dem Aushärten des Betons die gewünschte schubfeste Verbindung zwischen den Holzdecken und der Betonplatte das gegenseitige Verschieben verhindern. Bei einer Holzbalkendecke als Holzdecke erfolgt das Einschrauben der Verbundanker regelmäßig lediglich in die Holzbalken, und zwar regelmäßig durch eine Holzschalung hindurch. Bei als Brettstapeldecken ausgeführten Holzdecken werden die Verbundanker dagegen bevorzugt in die Brettstapelplatte eingeschraubt.Especially in the field of building renovation, the wood-concrete composite technology represents a favorable method, for example, to improve existing wooden ceilings both in terms of statics (load-bearing capacity, in terms of building physics, soundproofing, fire protection) and with regard to a simple type of execution, in order to achieve new building standards as far as possible reach. Wood screws with a specially shaped shank for anchoring in the concrete are mainly used for the shear-resistant connection of existing wooden ceilings with a concrete slab arranged or formed thereon, in particular a concrete slab or in-situ concrete slab, which are referred to as composite anchors or compound screws. Specifically, the chemical anchors are screwed into the wooden ceiling at an angle of 45°, for example, with a screw shank with a wood thread formed on it, so that an upper concrete shank area used for anchoring in the concrete layer protrudes beyond the wooden ceiling. Then a topping of approx. 6 to 10 cm thick is applied, in which the concrete shaft area of the chemical anchor is received and anchored, so that after the concrete has hardened, the desired shear-resistant connection between the wooden ceilings and the concrete slab prevents mutual shifting. In the case of a wooden beam ceiling as a wooden ceiling, the chemical anchors are usually only screwed into the wooden beams, namely regularly through a wooden formwork. In the case of wooden ceilings designed as stacked boards, on the other hand, the chemical anchors are preferably screwed into the stacked board.
Insbesondere in Verbindung mit dem Denkmalrecht bzw. mit dem Denkmalschutz besteht die Notwendigkeit, dass Hinzufügungen ein Denkmal nicht verfälschen dürfen und vor allem reversibel sein sollen. Der Grundsatz der Reversibilität dient dabei der Absicht, die historische Substanz als Träger historischer oder künstlerischer Aussagen möglichst unversehrt zu lassen. Das Ziel aller konservatorischen Maßnahmen ist es daher, dem Zerfall der Denkmalsubstanz entgegenzuwirken, ohne sie dabei wesentlich zu verändern. Eingriffe in den Denkmalbestand bedeuten immer auch dessen Veränderung und sind deshalb unter Wahrung der Authentizität des Denkmals, insbesondere der Geschichtlichkeit und des Alterswertes, auf das Notwendigste zu beschränken. Baumaßnahmen sind somit unter dem Gesichtspunkt der Substanzerhaltung zu sehen und somit bevorzugt so auszuführen, dass jederzeit eine Wiederherstellung des ursprünglichen Zustandes erreicht werden kann, also die historische Bausubstanz nach dem Rückbau nicht beschädigt ist. Dies ist bei Holzverbunddecken nicht möglich, da zwar grundsätzlich die Betonplatte relativ gut entfernt werden kann, beim Entfernen der Verbundanker jedoch stets ein Schraubkanal zurückbleibt, was als Beschädigung der historischen Bausubstanz und damit juristisch gesehen als Mangel gewertet wird, der eventuell zu Schadensersatzansprüchen führen kann. Die Beschädigung der denkmalgeschützten Holzdecke ist umso größer, wenn, wie dies oftmals der Fall ist, die Verbundanker mit Hilfe einer Vorbohrung gesetzt werden bzw. wenn, was ebenfalls regelmäßig der Fall ist, die Verbundanker beim Herausdrehen abbrechen und somit im Schraubkanal verbleiben. Im letzteren Falle ist es dann gegebenenfalls auch notwendig, die abgebrochenen Schraubenschäfte aus dem Holz herauszuschneiden, was zu einem noch größeren Schaden führt.Especially in connection with monument law or monument protection, there is a need for additions not to falsify a monument and, above all, to be reversible. The principle of reversibility serves the purpose of leaving the historical substance as a carrier of historical or artistic statements as intact as possible. The aim of all conservation measures is therefore to counteract the decay of the monument substance without changing it significantly. Interventions in the existing monument always also mean changing it and must therefore be limited to what is absolutely necessary while preserving the authenticity of the monument, in particular its historicity and age value. Construction measures are therefore to be seen from the point of view of maintaining the substance and are therefore preferably carried out in such a way that the original condition can be restored at any time, i.e. the historical building structure is not damaged after the demolition. This is not possible with wood composite ceilings, because although the concrete slab can be removed relatively easily, a screw channel always remains when removing the chemical anchors, which is considered damage to the historical building fabric and, from a legal point of view, a defect that may lead to claims for damages. The damage to the listed wooden ceiling is all the greater if, as is often the case, the chemical anchors are set with the help of a pre-drilled hole or if, as is also regularly the case, the chemical anchors break off when unscrewed and thus remain in the screw channel. In the latter case, it may also be necessary to cut the broken screw shanks out of the wood, which leads to even greater damage.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung von Holzdecken in Gebäuden, insbesondere zur Behandlung von denkmalgeschützten Holzdecken in Gebäuden, zur Verfügung zu stellen, mittels dem Holzverbunddecken auf einfache Weise hergestellt und im Wesentlichen zerstörungsfrei rückgebaut werden können.It is therefore the object of the invention to provide a method for treating wooden ceilings in buildings, in particular for treating listed wooden ceilings in buildings, by means of which composite wood ceilings can be produced in a simple manner and dismantled essentially non-destructively.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This problem is solved with the features of
Anspruch 1 betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Holzdecken, bei dem zunächst in eine Holzdecke eines Gebäudes eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Verbundankern eingeschraubt wird. Die Verbundanker werden dabei lediglich mit einem Teilbereich in die Holzdecke eingeschraubt und ragen mit einem Schraubenüberstandsbereich aus der Holzdecke. Anschließend wird ein Ortbeton und/oder Aufbeton auf die Holzdecke aufgebracht, dergestalt, dass die Schraubenüberstandsbereiche der Verbundanker nach dem Aushärten des Ort- bzw. Aufbetons in einer dann gebildeten Betonplatte verankert sind und eine Holzverbunddecke als schubsteife Verbindung zwischen der Holzdecke und der Betonplatte hergestellt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verbundanker ohne Vorbohrung bzw. vorbohrungsfrei in die Holzdecke eingeschraubt werden. Zum reversiblen und/oder zerstörungsfreien Rückbau der Holzverbunddecke wird die Betonplatte wieder entfernt und werden anschließend die Verbundanker aus der Holzdecke entfernt, wobei ein Schraubkanal in der Holzdecke verbleibt. Weiter anschließend wird ein holzaufquellendes Medium, insbesondere Wasser oder Wasserdampf, in den Schraubkanal eingebracht, so dass das durch den jeweiligen Verbundanker verdrängte (da keine Holzspanabnahme erfolgt) und/oder den Schraubkanal umgebende und/oder ausbildende Holz aufquillt und den Schraubkanal im Wesentlichen füllt und/oder verschließt.
Mit einem derartigen Verfahren kann somit einerseits eine gewünschte schubsteife Verbindung zwischen der Holzdecke und der Betonplatte hergestellt werden, und zum anderen auch ein zerstörungsfreier Rückbau der Holzverbunddecke gewährleistet werden, da das Verschließen des Schraubkanals mittels des holzaufquellenden Mediums bewirkt, dass keine als Schaden angesehenen Schraubkanäle im Bereich der Holzdecke verbleiben. Damit lassen sich insbesondere die Reversibilitätsforderungen gemäß Denkmalrecht vollumfänglich erfüllen und Beschädigungen der historischen Bausubstanz vermeiden. Kurzum es werden Ergänzungen an Denkmalen möglich, die den Denkmalwert konstituieren, ihn aber nicht zerstören.With such a method, on the one hand, a desired shear-resistant connection between the wooden ceiling and the concrete slab can be produced, and on the other hand, a non-destructive dismantling of the composite wood ceiling can be guaranteed, since the sealing of the screw channel by means of the wood-swelling medium has the effect that no screw channels that are considered damage in the area of the wooden ceiling remain. In this way, the reversibility requirements in accordance with monument law can be fully met and damage to the historic building can be avoided. In short, additions to monuments are possible that constitute the monument's value, but do not destroy it.
Die Holzdecke selbst kann eine, eine Holzbalkenlage aufweisende Holzbalkendecke sein, wobei die Verbundanker wenigstens in die Holzbalken der Holzbalkenlage eingeschraubt werden. Alternativ kann die Holzdecke auch eine, eine Brettstapelplatte aufweisende Brettstapeldecke sein, wobei die Verbundanker dann bevorzugt wenigstens in die Brettstapelplatte der Brettstapeldecke eingeschraubt werden.The wooden ceiling itself can be a wooden beam ceiling having a wooden beam layer, the chemical anchors being screwed at least into the wooden beams of the wooden beam layer. Alternatively, the wooden ceiling can also be a stacked board ceiling having a stacked board, in which case the composite anchors are then preferably screwed at least into the stacked board of the stacked board ceiling.
Bevorzugt ist wenigstens eine Reihe von sich in eine definierte Richtung erstreckenden und in Erstreckungsrichtung voneinander beabstandeten Verbundankern vorgesehen, und zwar bevorzugt dergestalt, dass sich die wenigstens eine Reihe von Verbundankern entlang wenigstens eines Holzbalkens der Holzbalkendecke erstreckt. Analoges gilt selbstverständlich in Verbindung mit einer Brettstapeldecke. Der besondere Vorteil einer derartigen Reihenanordnung liegt darin, dass die Betonplatte entlang der Reihe von Verbundankern gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung so eingeschnitten oder durchgeschnitten werden kann, dass die mit Verbundankern versehenen Betonplattenteile streifenartig ausgebildet sind. Denn zum zerstörungsfreien Rückbau der Holzverbunddecke ist bevorzugt vorgesehen, dass die Betonplatte mittels einer Schneidvorrichtung, zum Beispiel mittels eines Fugenschneiders (nass oder trocken), zerteilt wird, und zwar insbesondere dergestalt zerteilt wird, dass sowohl verbundankerfreie Betonplattenteile als auch mit Verbundankern versehene Betonplattenteile entstehen. Während die verbundankerfreien Betonplattenteile einfach von der Holzdecke abgehoben werden können, müssen die mit Verbundankern versehenen Betonplattenteile mittels einer Schlagvorrichtung, zum Beispiel mittels eines Hammers (Vorschlaghammer und/oder Bohrhammer), bearbeitet werden, um die Verbundanker freizuschlagen, so dass diese freiliegen. Diese freiliegenden Verbundanker werden dann bevorzugt mittels eines Drehschraubers aus der Holzdecke gedreht.Preferably, at least one row of shear connectors extending in a defined direction and spaced apart from one another in the direction of extent is provided, preferably such that the at least one row of shear connectors extends along at least one wooden beam of the wooden beam ceiling. The same applies, of course, in connection with a stacked board ceiling. The particular advantage of such a row arrangement is that the concrete slab can be incised or cut through along the row of chemical anchors according to a particularly preferred method so that the concrete slab parts provided with chemical anchors are formed in strips. Because for the non-destructive demolition of the wood composite ceiling, it is preferably provided that the concrete slab is divided by means of a cutting device, for example by means of a floor cutter (wet or dry), and in particular is divided in such a way that both concrete slab parts without composite anchors and concrete slab parts provided with composite anchors are produced. While the concrete slab parts without chemical anchors can be easily lifted from the wooden ceiling, the concrete slab parts provided with chemical anchors must be treated with an impact device, for example a hammer (sledge hammer and/or rotary hammer), in order to free the chemical anchors so that they are exposed. These exposed chemical anchors are then preferably screwed out of the wooden ceiling using a screwdriver.
Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung ist vorgesehen, dass der Schraubkanal vom Schraubkanalgrund her mit dem holzaufquellenden Medium aufgefüllt wird. Dieses Auffüllen vom Schraubkanalgrund her stellt ein funktionssicheres, zuverlässiges Verschließen des gesamten Schraubkanals sicher. Wird dagegen der Schraubkanal von der Schraubkanalmündungsseite bzw. von der Schraubkanaloberseite her befüllt, kann es gegebenenfalls zur Ausbildung von Bereichen kommen, in denen das Holz nicht bzw. nicht ausreichend aufquillt, um den Schraubkanal zu füllen.According to a particularly preferred procedure, it is provided that the screw channel is filled with the wood-swelling medium from the bottom of the screw channel. This filling from the base of the screw channel ensures a functionally reliable, reliable sealing of the entire screw channel. If, on the other hand, the screw channel is filled from the side where the screw channel opens out or from the top side of the screw channel, areas may form in which the wood does not swell or does not swell sufficiently to fill the screw channel.
Das holzaufquellende Medium kann grundsätzlich mittels jeder geeigneten Vorrichtung in den Schraubkanal eingebracht werden. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der das holzaufquellende Medium mittels einer in den Schraubkanal einführbaren Kanüle vom Schraubkanalgrund her in den Schraubkanal injiziert wird. Die Begrifflichkeit „Kanüle“ ist hierbei ausdrücklich in einem weiten Sinne zu verstehen und umfasst jedwede Hohlnadelanordnung bzw. Schlauchanordnung, mittels der das holzaufquellende Medium in den Schraubkanal eingebracht bzw. injiziert werden kann.In principle, the wood-swelling medium can be introduced into the screw channel using any suitable device. However, an embodiment in which the wood-swelling medium is injected from the base of the screw channel into the screw channel by means of a cannula that can be inserted into the screw channel is particularly preferred. The term "cannula" is to be understood in a broad sense and includes any hollow needle arrangement or hose arrangement by means of which the wood-swelling medium can be introduced or injected into the screw channel.
Als besonders vorteilhaft hat es sich hierbei erwiesen, wenn die Kanüle während des Injektionsvorgangs, vorzugsweise im Wesentlichen kontinuierlich, aus dem Schraubkanal herausgezogen wird. Damit lässt sich ein besonders funktionssicheres und vollständiges Verschließen bzw. Auffüllen des Schraubkanals sicherstellen.It has proven to be particularly advantageous if the cannula is pulled out of the screw channel during the injection process, preferably essentially continuously. In this way, a particularly functionally reliable and complete closure or filling of the screw channel can be ensured.
Grundsätzlich kann zudem jedes geeignete holzaufquellende Medium verwendet werden. Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, lassen sich hervorragende Ergebnisse mit herkömmlichem Wasser erreichen, das ein natürlicher Stoff ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei der Einsatz von heißem Wasser, höchst bevorzugt von über 40° heißem Wasser, oder aber auch von Wasserdampf. Die erhöhte Temperatur des holzaufquellenden Mediums bzw. in der bevorzugten Ausführungsform des Wassers bewirkt ein schnelleres Eindiffundieren des Wassers in das den Schraubkanal umgebende bzw. ausbildende Holz und damit ein schnelleres Aufquellen des Holzes im Bereich des Schraubkanals, um diesen zu füllen bzw. zu verschließen.In principle, any suitable wood-swelling medium can also be used. As the inventor's tests have shown, excellent results can be achieved with conventional water, which is a natural substance. It is particularly advantageous to use hot water, most preferably water at a temperature of more than 40°, or else steam. The increased temperature of the wood-swelling medium or, in the preferred embodiment, the water causes the water to diffuse more quickly into the wood surrounding or forming the screw channel and thus causes the wood to swell more quickly in the area of the screw channel in order to fill or close it.
Wie die erfinderseitigen Versuche weiter gezeigt haben, ist das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich mit jedem in der Praxis üblichen Verbundanker anwendbar. Besonders vorteilhaft ist jedoch ein Verbundanker, der eine besonders hohe Duktilität aufweist. Ein solcher Verbundanker wird nachfolgend näher beschrieben:
- Bevorzugt wird ein, auch als Verbundschraube bezeichneter, Verbundanker vorgesehen, der einen Schraubenschaft mit einem endseitigen Werkzeugansatz, zum Beispiel einen Schraubenkopf, aufweist, an den sich in Schraubenschaftlängsrichtung gesehen zum gegenüberliegenden Ende hin in dieser Reihenfolge ein im montierten Zustand im Beton verankerbarer oberer Betonschaftbereich und ein im montierten Zustand im Holz verankerbarer unterer Holzschaftbereich anschließt, wobei der Holzschaftbereich wenigstens bereichsweise mit einem durch Kaltverformung, insbesondere durch Aufrollen,
- hergestellten Holzgewinde versehen ist. Gegebenenfalls kann auch der obere Betonschaftbereich wenigstens bereichsweise kaltverformt sein und eine erhabene Struktur, zum Beispiel eine Gewindestruktur, aufweisen. Weiter ist vorgesehen, dass der Verbundanker bzw. der den Verbundanker ausbildende Schraubenschaft ungehärtet ist, so dass der Verbundanker eine hohe Duktilität aufweist. Vorteilhaft weist der das Holzgewinde aufweisende kaltverformte und ungehärtete Holzschaftbereich eine Zugtragfähigkeit auf, die maximal 0,5 kN bis 10,0 kN, bevorzugt 1,0 bis 8,0 kN größer ist als die Zugtragfähigkeit dieses kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereichs in Einschraubhölzern mit einer Holz-Rohdichte von 310kg/m3 bis 500kg/m3, bevorzugt von in etwa 350kg/m3, sowie bevorzugt bezogen auf einen Einschraubwinkel im Einschraubholz von 20 bis 90 Grad, bevorzugt von 40 bis 50 Grad, insbesondere von 45 Grad.
- A composite anchor, also referred to as a composite screw, is preferably provided, which has a screw shank with a tool attachment at the end, for example a screw head, to which, seen in the longitudinal direction of the screw shank, an upper concrete shank area and a lower wooden stock area that can be anchored in the wood when assembled, the wooden stock area being at least partially covered with a
- manufactured wood thread is provided. If necessary, the upper concrete shaft area can also be cold-formed at least in areas and have a raised structure, for example a thread structure. It is further provided that the composite anchor or the screw shank forming the composite anchor is unhardened, so that the composite anchor has a high ductility. Advantageously, the cold-formed and unhardened wood stock area that has the wood thread has a tensile strength that is at most 0.5 kN to 10.0 kN, preferably 1.0 to 8.0 kN, greater than the tensile strength of this cold-formed, unhardened wood stock area in screw-in woods with a wood Bulk density of 310 kg/m 3 to 500 kg/m 3 , preferably around 350 kg/m 3 , and preferably based on a screw-in angle in the screw-in wood of 20 to 90 degrees, preferably 40 to 50 degrees, in particular 45 degrees.
Mit einem derartigen ungehärteten Verbundanker lassen sich eine Reihe von Vorteilen erzielen:
- Während nämlich die gehärteten Verbundanker eine solche Zugtragfähigkeit aufweisen, die in einem erheblichen Maße über deren Zugtragfähigkeit in den Einschraubhölzern liegt, das heißt die Verbundanker also völlig überdimensioniert sind, wird mit dem hier bevorzugt vorgesehenen Verbundanker eine Verbundelement für ein als Holzverbunddecke ausgebildetes Holz-Beton-Tragwerk zur Verfügung gestellt, der mit hinreichender Genauigkeit den Anforderungen an die Zugtragfähigkeit in den gängigen Einschraubhölzern genügt und damit die Ausbildung einer schubfesten Verbindung von Holzdecken mit Betonschichten auf eine wirtschaftliche und preiswertere Art und Weise ermöglicht.
- While the hardened composite anchors have such a tensile strength that is significantly higher than their tensile strength in the screw-in timbers, i.e. the composite anchors are completely oversized, the composite anchor that is preferably provided here is a composite element for a wood-concrete floor designed as a wood composite ceiling. Support structure made available, which satisfies the requirements for tensile strength in the common screw-in timbers with sufficient accuracy and thus enables the formation of a shear-resistant connection of wooden ceilings with concrete layers in an economical and cheaper way.
Darüber hinaus neigt ein gegenüber einem gehärteten Schraubenschaft eine wesentlich höhere Duktilität aufweisender Verbundanker im praktischen Einsatz wesentlich weniger zum Abreißen als die gehärteten Verbundanker, die aufgrund ihres gehärteten Zustandes relativ leicht zum Sprödbruch neigen.In addition, a composite anchor that has a much higher ductility than a hardened screw shank tends to tear off in practical use much less than the hardened composite anchors, which tend to brittle fracture relatively easily due to their hardened state.
Der kaltverformte ungehärtete Holzschaftbereich soll bevorzugt eine Zugtragfähigkeit aufweisen, die größer ist als die Zugtragfähigkeit des Schraubenschaftes vor der Kaltverformung, bevorzugt um 10% bis 20% größer ist als die Zugtragfähigkeit des Schraubenschaftes vor der Kaltverformung, vorzugsweise jeweils bezogen auf eine Festigkeit des Stahl-Grundmaterials von wenigstens 580 N/mm2.The cold-formed, unhardened wood shank area should preferably have a tensile strength that is greater than the tensile strength of the screw shank before cold forming, preferably 10% to 20% greater than the tensile strength of the screw shank before cold forming, preferably in each case based on a strength of the steel base material of at least 580 N/mm 2 .
Weiter ist es vorteilhaft, wenn der kaltverformte ungehärtete Holzschaftbereich eine Zugtragfähigkeit von 16,0 kN bis 18,0 kN aufweist, höchst bevorzugt von 16,5 kN bis 16,8 kN aufweist, und dies bevorzugt jeweils bei einer Festigkeit des Stahl-Grundmaterials von wenigstens 580N/mm2. Die Zugtragfähigkeit wird hier bis zum Fließen gemessen. Eine derartige Zugtragfähigkeit des kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereichs ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Schraubenschaft bzw. der Holzschaftbereich vor der Kaltverformung eine Zugtragfähigkeit von maximal 15,5 kN, bevorzugt von 11,5 kN bis 15,5 kN, höchst bevorzugt von 12,5 kN bis 15,4 kN aufweist, und dies bevorzugt bei einer Festigkeit des Stahl-Grundmaterials von wenigstens 580N/mm2. Auch hier wird die Zugtragfähigkeit wieder bis zum Fließen gemessen. Der wesentliche Vorteil eines derartig ausgebildeten Verbundankers für Holzverbunddecken liegt darin, dass hier die Festigkeit des Schraubenschaftes nach der Kaltverformung lediglich um maximal 10 % bis 30%, bevorzugt maximal um 10 % bis 20%, gegenüber derjenigen vor der Kaltumformung erhöht ist, was sich insgesamt vorteilhaft auf die Duktilität der Schraube auswirkt und zudem die wirtschaftliche Herstellung ermöglicht.It is also advantageous if the cold-formed, unhardened wooden stock area has a tensile strength of 16.0 kN to 18.0 kN, most preferably 16.5 kN to 16.8 kN, and this preferably with a strength of the steel base material of at least 580N/mm 2 . The tensile strength is measured here up to yielding. Such a tensile strength of the cold-formed, unhardened wooden shank area is particularly advantageous if the screw shank or the wooden shank area has a maximum tensile strength of 15.5 kN, preferably from 11.5 kN to 15.5 kN, most preferably 12.5, before cold forming kN to 15.4 kN, and preferably with a strength of the steel base material of at least 580N/mm 2 . Here, too, the tensile strength is again measured up to yielding. The main advantage of a composite anchor designed in this way for composite wood ceilings is that the strength of the screw shank after cold forming is only increased by a maximum of 10% to 30%, preferably by a maximum of 10% to 20%, compared to that before cold forming, which is increased overall has an advantageous effect on the ductility of the screw and also enables economical production.
Weiter weist der kaltverformte ungehärtete Holzschaftbereich in den Einschraubhölzern bevorzugt eine Zugtragfähigkeit von 10,0 kN bis 15,5 kN auf, und zwar bevorzugt bei einer Verankerungslänge im Einschraubholz von 100 mm bis 140 mm, insbesondere von 115 mm bis 125 mm sowie höchst bevorzugt von in etwa 120 mm. Die Zugtragfähigkeit ist hier bis zum Ausreißen gemessen.Furthermore, the cold-formed, unhardened wooden shaft area in the screw-in wood preferably has a tensile strength of 10.0 kN to 15.5 kN, preferably with an anchoring length in the screw-in wood of 100 mm to 140 mm, in particular from 115 mm to 125 mm and most preferably from in about 120 mm. The tensile strength is measured here up to tearing.
Das Abdrehmoment des Verbundankers beträgt bevorzugt wenigstens 11 Nm und/oder höchstens 19 Nm, so dass der Verbundanker eine ausreichend hohe Sicherheit gegen Abdrehen aufweist.The twisting off torque of the shear connector is preferably at least 11 Nm and/or at most 19 Nm, so that the shear connector has a sufficiently high security against twisting.
Der Eindrehwiderstand des Verbundankers in das Einschraubholz beträgt bevorzugt wenigstens 7,0 Nm und/oder höchstens 9,0 Nm. Ein derartiger Eindrehwiderstand ermöglicht somit ein vorteilhaftes, komfortables Eindrehen eines Verbundankers bei geringem Kraftaufwand.The screwing resistance of the composite anchor into the screw-in wood is preferably at least 7.0 Nm and/or at most 9.0 Nm. Such a one Screwing resistance thus enables an advantageous, comfortable screwing in of a chemical anchor with little effort.
Ein wesentlicher Vorteil eines derartigen Verbundankers liegt insbesondere auch darin, dass dieser bei einem Abbiegen und anschließenden Rückbiegen nicht nur nicht brechen, sondern nach wie vor eine für den praktischen Einsatz in einer Holzverbunddecke vollkommen ausreichende Restzugtragfähigkeit aufweisen. Wie die erfinderseitigen Versuche gezeigt haben, beträgt die Zugtragfähigkeit des Verbundankers nach einem Ver- bzw. Abbiegen des ungehärteten oberen Betonschaftbereichs relativ zum kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereich und einem anschließenden Rückbiegen des ungehärteten oberen Betonschaftbereichs in die Richtung der Schraubachse wenigstens 80% der Zugtragfähigkeit vor dem Abbiegen und Rückbiegen. Insbesondere beträgt die Zugtragfähigkeit nach dem Abbiegen und Rückbiegen wenigstens 10 kN, bevorzugt wenigstens 11 kN, höchst bevorzugt in etwa 11 kN bis 16 kN.A major advantage of such a chemical anchor is in particular that it not only does not break when it is bent and then bent back, but also has a residual tensile load-bearing capacity that is completely sufficient for practical use in a composite wood ceiling. As the experiments carried out by the inventors have shown, the tensile strength of the shear connector after bending or bending the unhardened upper concrete shaft area relative to the cold-formed, unhardened wooden shaft area and subsequent bending back of the unhardened upper concrete shaft area in the direction of the screw axis is at least 80% of the tensile strength before bending and rebending. In particular, the tensile strength after bending and bending back is at least 10 kN, preferably at least 11 kN, most preferably around 11 kN to 16 kN.
Besonders vorteilhaft sind Verbundanker, bei denen der kaltverformte ungehärtete Holzschaftbereich einen Gewinde-Kerndurchmesser von 5,3 mm bis 5,8 mm und einen Gewinde-Nenndurchmesser bzw. einen Gewinde-Außen-Durchmesser von 8,0 mm bis 8,5 mm aufweist. Mit einem derartigen relativ tief ausgerollten Gewinde lässt sich eine sehr gute gewünschte Traglast des Verbundankers erzielen. Hervorragende Zugtragfähigkeiten haben sich zudem bei einem Flankenwinkel der beiden von der Flankenspitze ausgehenden Gewindeflanken von 30 Grad bis 35 Grad und/oder bei einer Gewindesteigung von 3,0 mm bis 3,5 mm ergeben.Compound anchors are particularly advantageous in which the cold-formed, unhardened wooden shaft area has a core thread diameter of 5.3 mm to 5.8 mm and a nominal thread diameter or an outer thread diameter of 8.0 mm to 8.5 mm. A very good desired load capacity of the chemical anchor can be achieved with such a relatively deeply rolled out thread. Excellent tensile strength has also been achieved with a flank angle of the two thread flanks starting from the flank tip of 30 degrees to 35 degrees and/or with a thread pitch of 3.0 mm to 3.5 mm.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der ungehärtete Betonschaftbereich, wenigstens im Übergangsbereich zum kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereich, bevorzugt jedoch über seine gesamte Länge dicker, insbesondere mit einem größeren Schaftdurchmesser ausgebildet ist als ein den Gewinde-Kerndurchmesser definierender Schaftbereich des kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereichs. Dieser ungehärtete Betonschaftbereich ist im Übergangsbereich zum kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereich bevorzugt konisch verjüngt ausgebildet. Mit einem derartigen Aufbau werden stufen- bzw. kantenartige Durchmessersprünge vermieden und damit ein fließender Übergang geschaffen, so dass eine unerwünschte Kerbwirkung in diesem Bereich zuverlässig vermieden werden kann. Des Weiteren kann in einer vorteilhaften Doppelfunktion dieser konisch verjüngte Übergangsbereich gleichzeitig während des Einschraubvorgangs auch dazu dienen, dem Werker anzuzeigen, dass das Ende des Holzgewindes erzielt ist und der Einschraubvorgang beendet werden kann.According to a further particularly preferred embodiment, it is proposed that the unhardened concrete shaft area, at least in the transition area to the cold-formed, unhardened wooden shaft area, but preferably over its entire length, is thicker, in particular with a larger shaft diameter, than a shaft area of the cold-formed, unhardened wooden shaft area that defines the core diameter of the thread. This unhardened concrete shaft area is preferably conically tapered in the transition area to the cold-formed, unhardened wooden shaft area. With such a structure, step or edge-like jumps in diameter are avoided and a smooth transition is thus created, so that an undesired notch effect in this area can be reliably avoided. Furthermore, in an advantageous dual function, this conically tapered transitional area can also be used during the screwing-in process to indicate to the worker that the end of the wood thread has been reached and the screwing-in process can be ended.
Der ungehärtete Betonschaftbereich kann gemäß einer weiteren optionalen Ausgestaltung zudem mit einer erhabenen Oberflächenstruktur versehen sein, um gegebenenfalls die Verankerung des Verbundankers im Beton zu erhöhen. Die erhabene Oberflächenstruktur kann sich dabei über wenigstens einen Teilbereich des ungehärteten Betonschaftbereiches erstrecken und zum Beispiel durch ein, vorzugsweise kaltverformtes, Betonschaftgewinde gebildet sein. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang ein Betonschaftgewinde, das im Übergangsbereich zwischen dem ungehärteten Betonschaftbereich und dem ungehärteten kaltverformten Holzschaftbereich in das Holzgewinde übergeht, weil dadurch dann auf funktionssichere Weise eine kerbenähnliche Materialschwächung beim Übergang zwischen den Gewindebereichen zuverlässig vermieden wird. Auch diese, wenngleich kleinen, Maßnahmen dienen vorteilhaft dazu, die Zugtragfähigkeit des Verbundankers insgesamt zu erhöhen und vor allem deren Abreiß- und Ausreißfestigkeit zu erhöhen.According to a further optional embodiment, the unhardened concrete shaft area can also be provided with a raised surface structure in order to increase the anchoring of the shear connector in the concrete, if necessary. The raised surface structure can extend over at least a partial area of the unhardened concrete shank area and be formed, for example, by a concrete shank thread that is preferably cold-formed. Particularly preferred in this context is a concrete shank thread that merges into the wood thread in the transition area between the unhardened concrete shank area and the unhardened, cold-formed wooden shank area, because this reliably prevents a notch-like material weakening at the transition between the threaded areas in a functionally reliable manner. These measures, albeit small, also advantageously serve to increase the tensile strength of the shear connector overall and, above all, to increase its tearing and tearing strength.
Besonders bevorzugt kann das Betonschaftgewinde hierbei Gewindeflanken aufweisen, die von der Flankenspitze weg zu, bezogen auf die Schaftlängsrichtung, beiden Seiten der Flankenspitze hin unter einem flachen Winkel von 100 Grad bis 150 Grad, bevorzugt von in etwa 120 Grad, gegen die Schaftlängsachse abfallen, und zwar bevorzugt bei einer Gewindesteigung von wenigstens 5,0 mm.Particularly preferably, the concrete shank thread can have thread flanks which, in relation to the longitudinal direction of the shank, drop away from the flank tip towards both sides of the flank tip at a shallow angle of 100 degrees to 150 degrees, preferably of around 120 degrees, against the longitudinal axis of the shank, and although preferably with a thread pitch of at least 5.0 mm.
Auch im Übergangsbereich des als Schraubenkopf ausgebildeten Werkzeugansatzes zum ungehärteten Betonschaftbereich kann der Schraubenschaft dicker, insbesondere mit einem größeren Schaftdurchmesser, ausgebildet sein als ein sich daran anschließender Schaftbereich des ungehärteten Betonschaftbereichs. Beispielsweise kann dieser Übergangsbereich wiederum zur Realsierung eines weichen, fließenden Übergangs zum ungehärteten Betonschaftbereich hin konisch verjüngt sein. Damit wird auch im Bereich des hochbelasteten Werkzeugansatzes eine hohe Abreißfestigkeit hergestellt.In the transition area of the tool attachment designed as a screw head to the unhardened concrete shank area, the screw shank can also be made thicker, in particular with a larger shank diameter, than an adjoining shank area of the unhardened concrete shank area. For example, this transition area can in turn taper conically in order to implement a soft, flowing transition to the unhardened concrete shaft area. In this way, a high tear-off strength is also achieved in the area of the highly stressed tool attachment.
Beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung werden nachfolgend anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the solution according to the invention are explained in more detail below with the aid of several drawings.
Es zeigen:
-
1 schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines bevorzugten Verbundankers für eine Holzverbunddecke, -
2 eine beispielhafte Anordnung mehrerer inder 1 dargestellter Verbundanker in einer Holzverbunddecke, -
3 schematisch den ersten Schritt des Rückbaus der Holzverbunddecke, bei dem die Betonplatte mittels einer Schneidvorrichtung zerteilt wird, -
4 das Abheben der verbundankerfreien Betonplattenteile, -
5 das Freischlagen der Verbundanker mittels eines hier beispielhaft verwendeten Bohrhammers, -
6 das Herausdrehen der freiliegenden Verbundanker aus der Holzdecke, -
7 eine schematische, vergrößerte Detailansicht eines freigelegten Verbundankers, -
8 eine Darstellung gemäß7 mit herausgedrehtem Verbundanker und verbleibendem hohlen Schraubkanal, -
9 das Einführen einer Kanüle in den Schraubkanal und das Einbringen von heißem Wasser zum Aufquellen des Holzes im Bereich des Schraubkanals, und -
10 den aufgequillten und verschlossenen Schraubkanal.
-
1 schematically an exemplary embodiment of a preferred composite anchor for a wood composite ceiling, -
2 an exemplary arrangement of several in the1 illustrated bond anchor in a wood composite ceiling, -
3 Schematic of the first step in dismantling the wood composite ceiling, in which the concrete slab is divided using a cutting device, -
4 the lifting of the anchor-free concrete slab parts, -
5 knocking free the chemical anchors using a hammer drill used here as an example, -
6 unscrewing the exposed chemical anchors from the wooden ceiling, -
7 a schematic, enlarged detail view of an exposed shear connector, -
8th a representation according to7 with screwed-out chemical anchor and remaining hollow screw channel, -
9 inserting a cannula into the screw channel and introducing hot water to swell the wood in the area of the screw channel, and -
10 the swollen and closed screw channel.
In der
Dieser Verbundanker 1 besteht aus einem Schraubenschaft 3 aus einem Stahl-Grundmaterial, das vor der nachfolgend noch näher beschriebenen Kaltverformung zur Ausbildung eines Holzgewindes eine Festigkeit von zum Beispiel 580 N/mm2 aufweist. Dieser Schraubenschaft 3 weist einen Schraubenkopf 4 als endseitigen Werkzeugansatz auf, der hier lediglich beispielhaft mit einem Außenmehrkant und einem inneren Inbusansatz versehen ist. Selbstverständlich sind auch andere Geometrien möglich. An diesen Schraubenkopf 4 schließt sich in Schraubenkopflängsrichtung gesehen zum gegenüberliegenden, „spitzen“ Ende hin in dieser Reihenfolge ein im montierten Zustand (
Der gesamte Schraubenschaft 3 und damit der gesamte Verbundanker 1 ist ungehärtet.The
Beispielsweise weist der kaltverformte ungehärtete Holzschaftbereich hier einen Gewinde-Kerndurchmesser von 5,8 mm und einem Gewinde-Nenndurchmesser bzw. Gewinde-Außendurchmesser von 8,5 mm auf, bei einem Flankenwinkel gemessen von der Flankenspitze weg und bezogen auf die beiden angrenzenden Gewindeflanken von 30 Grad bzw. einer beispielhaften Gewindesteigung von 3,2 mm.For example, the cold-formed, unhardened wooden shaft area has a thread core diameter of 5.8 mm and a nominal thread diameter or thread outer diameter of 8.5 mm, with a flank angle measured away from the flank tip and related to the two adjacent thread flanks of 30 degrees or an exemplary thread pitch of 3.2 mm.
Der ungehärtete Betonschaftbereich 6 ist im Übergangsbereich 10 zum kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereich 8, wie dargestellt, dicker bzw. mit einem größeren Schaftdurchmesser ausgebildet als der den Gewinde-Kerndurchmesser definierende Schaftbereich des kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereichs 8, wobei dieser ungehärtete Betonschaftbereich 6 im Übergangsbereich 10 zum kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereich 8 hin konisch verjüngt ist und somit ein weicher, fließender Übergang zwischen dem Holzschaftbereich 8 und dem Betonschaftbereich 6 geschaffen wird.The unhardened concrete shaft area 6 is thicker or has a larger shaft diameter in the
Der ungehärtete Betonschaftbereich 6 ist hier ebenfalls mit einer erhabenen Oberflächenstruktur versehen, und zwar hier beispielhaft mit einem Betonschaftgewinde 11, das im Übergangsbereich 10 unmittelbar in das Holzgewinde 9 übergeht. Auch diese Oberflächenstruktur bzw. konkret das Betonschaftgewinde 11 ist bevorzugt ein durch Kaltverformung hergestelltes Gewinde, wobei die Gewindeflanken des Betonschaftgewindes 11 von der Flankenspitze weg zu, bezogen auf die Schaftlängsrichtung, beiden Seiten der Flankenspitze hin unter einem flachen Winkel abfallen. Die flach abfallenden Gewindeflanken schließen hier einen Abfallwinkel von 120 Grad ein.The unhardened concrete shank area 6 is also provided with a raised surface structure here, for example with a
Die Gewindesteigung des Betonschaftgewindes beträgt hier beispielsweise 6 mm bei einem Kern-Durchmesser von 7,4 mm und einem Gewinde-Nenn- bzw. -Außendurchmesser von 9 mm.The thread pitch of the concrete shaft thread is 6 mm here, for example, with a core diameter of 7.4 mm and a nominal or external thread diameter of 9 mm.
Auch im Übergangsbereich 12 vom Schraubenkopf 4 zum ungehärteten Betonschaftbereich 6 ist der Schraubenschaft 3 dicker bzw. mit einem größeren Schaftdurchmesser ausgebildet als der sich daran anschließende Schaftbereich des ungehärteten Betonschaftbereichs 6, wobei dieser Übergangsbereich 12 auch hier wiederum bevorzugt konisch verjüngt ist.In the
Der hier beispielhaft dargestellte Verbundanker 1 weist im kaltverformten ungehärteten Holzschaftbereich beispielsweise eine Zugtragfähigkeit von 16,7 kN auf und eine Zugtragfähigkeit in Einschraubhölzern mit einer Holz-Rohdichte von bevorzugt in etwa 350 kg/m3, bezogen auf einen Einschraubwinkel von 45 Grad (siehe
Die Holzbalkendecke 7 in der
Soll nunmehr eine derartige Holzverbunddecke 2, zum Beispiel aus denkmalrechtlichen Gründen, wieder rückgebaut werden, lässt sich dies mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung einfach bewerkstelligen, was nachfolgend in Verbindung mit den
- So wird zunächst, wie in
der 3 schematisch dargestellt, dieBetonplatte 5 mittels einerSchneidvorrichtung 17, zum Beispiel mittels eines Nass- oder Trockenfugenschneiders, entlang einerReihe von Verbundankern 1 so eingeschnitten bzw. durchgeschnitten, dass zum einen verbundankerfreie Betonplattenteile 19 und zum anderenmit Verbundankern 1versehene Betonplattenteile 18 entstehen.
- So first, as in the
3 shown schematically, theconcrete slab 5 is cut or cut through by means of acutting device 17, for example by means of a wet or dry joint cutter, along a row ofshear connectors 1 such that on the one handconcrete slab parts 19 without shear connectors and on the other handconcrete slab parts 18 provided withshear connectors 1 are produced.
Wie dies insbesondere aus der um 90° gedrehten Ansicht der
Wie dies aus der
Diese mit Verbundankern 1 versehenen Betonplattenteile 18 werden dann mittels einer Schlagvorrichtung 20, zum Beispiel mittels eines Bohrhammers, bearbeitet, wodurch die Verbundanker 1 freigeschlagen werden und freiliegen (siehe auch
Die
Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre wird nunmehr, wie in der
Dieses in den Schraubkanal 22 eingebrachte heiße Wasser bewirkt dann ein Aufquellen des Holzes im Bereich des Schraubkanals 22, wodurch der Schraubkanal 22, wie in der
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Verbundankerchemical anchor
- 22
- Holzverbunddeckewood composite deck
- 33
- Schraubenschaftscrew shank
- 44
- Schraubenkopfscrew head
- 55
- Betonplatteconcrete slab
- 66
- oberer Betonschaftbereichupper concrete shaft area
- 77
- Holzbalkendeckewooden beam ceiling
- 88th
- unterer Holzschaftbereichlower wooden shaft area
- 99
- Holzgewindewood thread
- 1010
- Übergangsbereichtransition area
- 1111
- Betonschaftgewindeconcrete shaft thread
- 1212
- Übergangsbereichtransition area
- 1313
- Holzbalkenwooden beams
- 1414
- Holzbretterwooden boards
- 1515
- Holzschalungwooden formwork
- 1616
- Baufolieconstruction foil
- 1717
- Schneidvorrichtungcutting device
- 1818
- Betonplattenteile (mit Verbundankern)Concrete slab parts (with chemical anchors)
- 1919
- Betonplattenteile (verbundankerfrei)Concrete slab parts (free of shear connectors)
- 2020
- Schlagvorrichtungimpact device
- 2121
- Drehschrauberscrewdriver
- 2222
- Schraubkanalscrew channel
- 2323
- Kanülecannula
- 2424
- Schraubenkanalgrundscrew channel reason
- 2525
- heißes Wasserhot water
- 2626
- Pfeilarrow
Claims (14)
Priority Applications (2)
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-
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-
2021
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