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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Holzbalkenverbindung im Dachtragwerk von Leichtbauhallen sowie ein Dachtragwerk einer Leichtbauhalle, welches eine derartige Holzbalkenverbindung umfasst.
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Leichtbauhallen werden überall dort eingesetzt, wo temporäre Raumlösungen gefragt sind. Dabei kann es sich sowohl um Bauten handeln, die beispielsweise als Austragungsorte von Veranstaltungen nur eine kurze Standzeit von wenigen Tagen haben, als auch um Bauten, die auf Nutzungszeiten von mehreren Monaten ausgelegt sind. Neben der Stabilität des zugrundeliegenden Tragwerks steht dabei vor allem die schnelle und einfache Demontierbarkeit sowie die häufige Wiederverwendbarkeit der einzelnen Komponenten im Vordergrund. Darüber hinaus müssen derartige Bauten im Allgemeinen eine hohe Feuerbeständigkeit von mindestens 30 Minuten aufweisen, wobei im Falle eines Feuers innerhalb eines solchen Zeitraums üblicherweise Temperaturen von bis zu 850°C erreicht werden.
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Das Dachtragwerk gattungsgemäßer Leichtbauhallen ist häufig aus Holzbalken gefertigt und umfasst sogenannte Hauptbalken sowie auch als Pfetten bezeichnete Querbalken, die ein- bzw. beidseitig an die Hauptbalken angeschlossen und im Wesentlichen senkrecht zu diesen ausgerichtet sind. Der Anschluss der Pfetten an die Hauptbalken des Dachtragwerks erfolgt dabei in der Regel mit Hilfe von Verbindern aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, so wie es beispielsweise in der
DE 197 24 285 A1 oder in der
DE 39 14 618 C2 beschrieben ist. Im Falle eines Feuers bildet sich auf den dem Feuer unmittelbar ausgesetzten Holzoberflächen schnell eine Kohleschicht, die darunterliegende Holzschichten, insbesondere den Kern der Pfetten und Hauptbalken, gegenüber dem Hitzeeinfluss isoliert. Eine Schwachstelle bilden jedoch die genannten Stahlverbinder. An der Oberfläche befindlicher Stahl heizt sich aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit im Falle eines Feuers sehr schnell auf transportiert die Wärme schnell in den inneren Kern der Hauptbalken und Pfetten. Diese können durch den Wärmeeintrag im Verbindungsbereich so beschädigt werden, dass die Traglast der Konstruktion deutlich verringert wird und eine Feuerbeständigkeit von 30 Minuten bei Verwendung von Stahlverbindern unter Umständen nicht erreicht werden kann.
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Die
EP 0 138 476 B1 schlägt eine Verbindung zum Verbinden zweier Holzbalken in einer Dachkonstruktion vor, welche vollständig im Inneren und nicht an der Oberfläche der Holzstruktur liegt. Es handelt sich dabei um eine beidseitig mit Nägeln versehene Metallplatte, die zwischen den zu verbindenden Balken eingefügt wird. Eine solche Lösung ist jedoch für die einmalige Montage konzipiert und erlaubt aufgrund des Eintreibens der zahlreichen Nägel in das Holz keinen mehrfachen Auf- und Abbau unter Wiederverwendung der einzelnen Komponenten, wie er für Leichtbauhallen gegeben sein muss.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Holzbalkenverbindung im Dachtragwerk von Leichtbauhallen bereitzustellen, welche vielfach und schnell montierbar und demontierbar ist und gleichzeitig eine hohe Feuerbeständigkeit aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Dachtragwerks einer Leichtbauhalle mit einer derartigen Holzbalkenverbindung.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Holzbalkenverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Dachtragwerk einer Leichtbauhalle gemäß Anspruch 11.
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Konkrete Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß Patentanspruch 1 handelt es sich bei der Erfindung um eine Holzbalkenverbindung im Dachtragwerk von Leichtbauhallen, umfassend einen Hauptbalken, einen im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Hauptbalken angeordneten Querbalken, ein Verbindungselement, Hauptverbindungsmittel sowie zweite Verbindungsmittel, wobei das Verbindungselement mittels der Hauptverbindungsmittel lösbar mit dem Hauptbalken verbunden ist und der Querbalken mittels der zweiten Verbindungselemente lösbar mit dem Verbindungselement verbunden ist und wobei der Querbalken eine Ausnehmung aufweist, in welche das Verbindungselement in Einsatzlage eingreift. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Verbindungselement aus Holz gefertigt ist und mindestens zwei Hauptdurchgangsbohrungen für das Hindurchführen der Hauptverbindungsmittel sowie mindestens zwei zweite Durchgangsbohrungen für das Hindurchführen der zweiten Verbindungsmittel umfasst, wobei sich die Hauptdurchgangsbohrungen und die zweiten Durchgangsbohrungen innerhalb des Verbindungselements in zueinander senkrechten Richtungen erstrecken.
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Der hier als Querbalken bezeichnete Holzbalken kann auch als Pfette bezeichnet werden.
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Mit anderen Worten besteht der Kerngedanke der Erfindung darin, das Verbindungselement zum Anschluss des Querbalkens an den Hauptbalken ebenfalls aus Holz zu fertigen. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, dass bei Verwendung eines Verbindungselements aus Holz insgesamt eine bessere Feuerbeständigkeit der Verbindung gegeben ist als bei Verwendung eines Verbindungselements aus Stahl. Durch Verwendung eines Verbindungselements aus Holz wird der Metallanteil in der Verbindung weitestgehend reduziert, insbesondere kann es vermieden werden, dass größere Metallflächen direkt an der Oberfläche liegen. Dadurch wird im Falle eines Feuers der unmittelbare Wärmeeintrag in den Kern der Holzbalken deutlich reduziert. Dabei wirkt eine auf den Holzoberflächen ausgebildete Kohleschicht zunächst isolierend, so dass der Temperaturanstieg im Kern der Holzbalken verlangsamt wird und die Holzbalken ihre Stabilität und Tragfähigkeit auch im Falle eines Brandes über einen längeren Zeitraum behalten. Auf diese Weise kann eine Feuerbeständigkeit der erfindungsgemäßen Holzbalkenverbindung von 30 Minuten oder mehr erreicht werden.
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Das Material Holz weist darüber hinaus den Vorteil auf, dass es - anders als Stahl - nicht gegen Korrosion geschützt werden muss. Dies ist vor dem Hintergrund einer möglichst häufigen Wiederverwendung der einzelnen Komponenten an unterschiedlichsten Orten von Vorteil.
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Die Hauptdurchgangsbohrungen und die zweiten Durchgangsbohrungen sind dabei versetzt zueinander angeordnet, so dass die Hauptdurchgangsbohrungen und die zweiten Bohrungen im Inneren des Verbindungselements vollständig getrennt voneinander verlaufen. Beispielsweise kann jeweils eine zweite Durchgangsbohrung in einem Zwischenraum zwischen zwei Hauptdurchgangsbohrungen verlaufen. Es können alternativ auch zwei zweite Durchgangsbohrungen in einem Zwischenraum zwischen zwei Hauptdurchgangsbohrungen angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann das Verbindungselement quaderförmig ausgebildet sein. Es kann sich bei dem Verbindungselement somit um einen massiven Holzquader handeln, der von den Hauptdurchgangsbohrungen sowie in einer dazu senkrechten Richtung von den zweiten Durchgangsbohrungen durchsetzt ist. Grundsätzlich kann das Verbindungselement auch in einer anderen geeigneten Form ausgebildet sein, beispielsweise trapezförmig. Bei dem für das Verbindungselement verwendeten Holz handelt es sich vorzugsweise um ein sehr festes und beständiges Holz mit einer vergleichsweise hohen Dichte. Vorzugsweise findet ein Holz Verwendung, welches gemäß der Norm DIN EN 338 eine Festigkeitsklasse von D30 bis D50 aufweist. Beispielsweise kann es sich um Eichenholz oder um Merantiholz handeln. Die Abmessungen des Verbindungselements können je nach Anwendungsfall variieren. Beispielsweise kann ein Holzquader eine Höhe von 15-20 cm, eine Breite von 5-7 cm und eine Tiefe von 8-12 cm aufweisen.
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Zum Anschluss des Querbalkens an den Hauptbalken wird zunächst das Verbindungselement auf einer Seite des Hauptbalkens angeordnet und mittels der Hauptverbindungsmittel mit dem Hauptbalken verbunden. Die Hauptverbindungsmittel können beispielsweise Schraubbolzen mit an beiden Enden ausgebildeten Gewinden und jeweils zwei korrespondierende Muttern umfassen. Sie können auch Schraubbolzen, die lediglich an einem Ende mit einem Gewinde ausgestattet sind, sowie eine zugehörige Mutter umfassen. Die Schraubbolzen werden durch die Hauptdurchgangsbohrungen des Verbindungselements sowie durch entsprechend vorgesehene Bohrungen in dem Hauptbalken hindurchgeführt und je nach Ausbildung des Schraubbolzens mit einer oder zwei Muttern fixiert. Durch Verwendung von Schraubbolzen, auf die zur Fixierung von einer oder von beiden Seiten Muttern aufgeschraubt werden, kann auf das Eintreiben von Schrauben oder Nägeln unmittelbar in das Holz verzichtet werden. Hierdurch wird eine einfache Montage und Demontage erleichtert. Darüber hinaus wird das Holzmaterial nicht beschädigt und die einzelnen Komponenten können viele Male wiederverwendet werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung liegen die Hauptverbindungsmittel in Einsatzlage vollständig im Inneren des Hauptbalkens und des Verbindungselements. Hierzu können die Hauptdurchgangsbohrungen in dem Verbindungselement in ihren Endbereichen im Durchmesser stufenförmig aufgeweitet sein, so dass auch ein verdickter Kopf eines eingeführten Schraubbolzens bzw. eine auf den Schraubbolzen aufgeschraubte Mutter vollständig im Inneren des Verbindungselements liegt.
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Der Querbalken weist eine Ausnehmung auf und wird zur Montage so an den Hauptbalken herangeführt, dass das Verbindungselement in die Ausnehmung des Querbalkens eingreift. Die Fixierung erfolgt mittels der zweiten Verbindungsmittel. Die zweiten Verbindungsmittel können beispielsweise jeweils Schraubbolzen und korrespondierende Muttern umfassen. Sie können auch Stifte oder Bolzen und korrespondierende Sicherungselemente, beispielsweise Splinte, umfassen. Zur Fixierung des Querbalkens werden die Bolzen oder Stifte durch vorgesehene Bohrungen in dem Querbalken und durch die zweiten Durchgangsbohrungen in dem Verbindungselement hindurchgeführt und mit Hilfe der Muttern oder Sicherungselemente fixiert.
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Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die zweiten Verbindungsmittel in Einsatzlage vollständig im Inneren des Querbalkens und des Verbindungselements angeordnet sind. Hierzu können die zweiten Durchgangsbohrungen in dem Verbindungselement in ihren Endbereichen im Durchmesser stufenförmig aufgeweitet sein.
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Die Bezeichnung „vollständig im Inneren“ soll sowohl für die Hauptverbindungsmittel als auch für die zweiten Verbindungsmittel bedeuten, dass die Hautverbindungsmittel und/oder die zweiten Verbindungsmittel in den jeweiligen Holzbauteilen versenkt sind und nicht über deren Außenoberfläche hinausragen. Dadurch kann im Falle eines Feuers der Wärmeeintrag in das Innere der Holzbalken weiter reduziert und verlangsamt werden.
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Bei Ausführungen, bei denen die Hauptverbindungsmittel und/oder die zweiten Verbindungsmittel nicht vollständig im Inneren des Verbindungselements bzw. der Holzbalken liegen, können Abdeckungen aus Holz vorgesehen sein, welche der Abdeckung der Endbereiche der Hauptverbindungsmittel und/oder der zweiten Verbindungsmittel dienen. Mit anderen Worten können über die Außenoberfläche des Verbindungselements und/oder des Hauptbalkens und/oder des Querbalkens hinausragende Endbereiche der Hauptverbindungsmittel und/oder der zweiten Verbindungsmittel mit Kappen aus Holz abgedeckt werden, so dass sich auch in diesen Bereichen kein Metall an der Oberfläche der Holzbalkenverbindung befindet und die gesamte nach außen weisende Oberfläche der Holzbalkenverbindung aus Holz ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine Feuerbeständigkeit der Holzbalkenverbindung von etwa 30 bis 60 Minuten erreicht werden.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in den Hauptdurchgangsbohrungen und/oder in den zweiten Durchgangsbohrungen Hülsen angeordnet sind. Hierdurch lassen dich die Hauptverbindungsmittel bzw. die zweiten Verbindungsmittel besonders einfach einführen und bei der wiederkehrenden Montage und Demontage kann eine Beschädigung des Holzes, beispielsweise durch Splitterung, wirksam verhindert werden.
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Im Hinblick auf eine gute Montierbarkeit und Demontierbarkeit können die Dimensionen des Verbindungselements und der Ausnehmung in dem Querbalken so bemessen sein, dass die Verbindung zwischen dem Querbalken und dem Verbindungselement Spiel hat. Mit anderen Worten kann die Öffnungsweite der Ausnehmung etwas größer bemessen sein als die entsprechende Breite des Verbindungselements. Hierdurch kann ein Verkanten beim Aufsetzen des Querbalkens auf das Verbindungselement verhindert werden. Darüber hinaus besteht eine größere Toleranz gegenüber Variationen der Luftfeuchtigkeit und einem damit verbundenen Aufquellen oder Zusammenziehen des Holzmaterials. Eine ausreichende Stabilität der Verbindung ist dabei durch die zweiten Verbindungsmittel gleichwohl gegeben. Trotz des Spiels zwischen dem Querbalken und dem Verbindungselement kann auch im Falle eines Brandes die Wärme nur langsam in das Innere der Balken eindringen, da sich auf den Holzoberflächen von Verbindungselement und Balken schnell eine isolierende Kohleschicht bildet. Dies ist ein Vorteil gegenüber Verbindungen mit Stahlverbindern, die, insbesondere wenn die Verbindungen Spiel haben, die Wärme sehr schnell in den Kern der Holzbalken eintragen und deren Stabilität beeinträchtigen.
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Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Holzbalkenverbindung einen im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Hauptbalken angeordneten zweiten Querbalken, ein zweites Verbindungselement sowie zweite Verbindungsmittel umfasst, wobei die Hauptverbindungsmittel in der Länge so bemessen sind, dass sowohl das erste Verbindungselement als auch das zweite Verbindungselement mittels der Hauptverbindungsmittel mit dem Hauptbalken verbunden ist und der zweite Querbalken mittels der zweiten Verbindungsmittel mit dem zweiten Verbindungselement verbunden ist und wobei der zweite Querbalken eine Ausnehmung aufweist, in welche das zweite Verbindungselement in Einsatzlage eingreift, wobei das zweite Verbindungselement aus Holz gefertigt ist und mindestens zwei Hauptdurchgangsbohrungen für das Hindurchführen der Hauptverbindungsmittel sowie mindestens zwei zweite Durchgangsbohrungen für das Hindurchführen der zweiten Verbindungsmittel umfasst, wobei sich die Hauptdurchgangsbohrungen und die zweiten Durchgangsbohrungen innerhalb des zweiten Verbindungselements in zueinander senkrechten Richtungen erstrecken.
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Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß auch beidseitig des Hauptbalkens jeweils ein Querbalken angeordnet sein, wobei die Befestigung des zweiten Querbalkens grundsätzlich in gleicher Weise erfolgt wie die oben bereits beschrieben Befestigung des ersten Querbalkens und bezüglich des Hauptbalkens symmetrisch zu dieser. Die Hauptverbindungsmittel müssen lediglich in ihrer Länge so bemessen sein, dass sie durch den Hauptbalken und durch beide Verbindungselemente hindurchreichen.
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Die als erster und zweiter Querbalken bezeichneten Holzbalken können auch als erste und zweite Pfette bezeichnet werden.
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Das oben bezüglich des ersten Verbindungselements und seinen möglichen Ausgestaltungen Gesagte gilt bei einer Ausführung der Holzbalkenverbindung mit zwei Querbalken gleichermaßen für das zweite Verbindungselement.
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Entsprechend werden zum Anschluss des ersten und zweiten Querbalkens an den Hauptbalken zunächst das erste und das zweite Verbindungselement beidseitig des Hauptbalkens angeordnet und mittels der Hauptverbindungsmittel mit dem Hauptbalken verbunden. Die Hauptverbindungsmittel können auch hier Schraubbolzen mit an beiden Enden ausgebildeten Gewinden und jeweils zwei korrespondierende Muttern umfassen. Sie können auch Schraubbolzen, die lediglich an einem Ende mit einem Gewinde ausgestattet sind, sowie eine zugehörige Mutter umfassen. Die Schraubbolzen werden durch die Hauptdurchgangsbohrungen des ersten Verbindungselements, durch entsprechend vorgesehene Bohrungen in dem Hauptbalken sowie durch die Hauptdurchgangsbohrungen des zweiten Verbindungselements hindurchgeführt und mit einer oder zwei Muttern fixiert. Die Hauptverbindungsmittel können dabei in Einsatzlage vollständig im Inneren des Hauptbalkens und des ersten und zweiten Verbindungselements liegen. Hierzu können die Hauptdurchgangsbohrungen in den Verbindungselementen in ihren Endbereichen derart im Durchmesser aufgeweitet sein, dass auch ein verdickter Kopf eines eingeführten Schraubbolzens sowie eine auf den Schraubbolzen aufgeschraubte Mutter vollständig im Inneren der Verbindungselemente liegt.
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Sowohl der erste als auch der zweite Querbalken weisen jeweils eine Ausnehmung auf und werden zur Montage so an den Hauptbalken herangeführt, dass das erste Verbindungselement in die Ausnehmung des ersten Querbalkens und das zweite Verbindungselement in die Ausnehmung des zweiten Querbalkens eingreift. Die Fixierung erfolgt mittels der zweiten Verbindungsmittel. Die zweiten Verbindungsmittel können jeweils Schraubbolzen und korrespondierende Muttern umfassen. Sie können auch Stifte oder Bolzen und korrespondierende Sicherungselemente, beispielsweise Splinte, umfassen. Zur Fixierung des ersten Querbalkens werden die Bolzen oder Stifte durch vorgesehene Bohrungen in dem ersten Querbalken und durch die zweiten Durchgangsbohrungen in dem ersten Verbindungselement hindurchgeführt und mit Hilfe der Muttern oder Sicherungselemente fixiert. Entsprechendes gilt für die Fixierung des zweiten Balkens.
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Auch hier kann es vorgesehen sein, dass die zweiten Verbindungsmittel in Einsatzlage vollständig im Inneren des ersten Querbalkens und des ersten Verbindungselements bzw. vollständig im Inneren des zweiten Querbalkens und des zweiten Verbindungselements angeordnet sind. Hierzu können die zweiten Durchgangsbohrungen in den Verbindungselementen in ihren Endbereichen im Durchmesser stufenförmig aufgeweitet sein.
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Bei Ausführungen, bei denen die Hauptverbindungsmittel und/oder die zweiten Verbindungsmittel nicht vollständig im Inneren der beiden Verbindungselemente bzw. der Holzbalken liegen, können Abdeckungen aus Holz vorgesehen sein, welche der Abdeckung der Endbereiche der Hauptverbindungsmittel und/oder der zweiten Verbindungsmittel dienen, so dass sich auch in diesen Bereichen kein Metall an der Oberfläche der Holzbalkenverbindung befindet und die gesamte nach außen weisende Oberfläche der Holzbalkenverbindung aus Holz ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine Feuerbeständigkeit der Holzbalkenverbindung von etwa 30 bis 60 Minuten erreicht werden.
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Im Hinblick auf eine gute Montierbarkeit und Demontierbarkeit können die Dimensionen der Verbindungselemente und der Ausnehmungen in dem ersten und zweiten Querbalken so bemessen sein, dass die Verbindungen zwischen dem ersten Querbalken und dem ersten Verbindungselement und zwischen dem zweiten Querbalken und dem zweiten Verbindungselement Spiel haben. Mit anderen Worten kann die Öffnungsweite der Ausnehmungen etwas größer bemessen sein als die entsprechende Breite der Verbindungselemente.
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Gemäß Patentanspruch 11 betrifft die Erfindung auch ein Dachtragwerk einer Leichtbauhalle, umfassend mindestens eine Holzbalkenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: Einen Ausschnitt aus einem Dachtragwerk einer Leichtbauhalle;
- 2: ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Holzbalkenverbindung;
- 3: die Holzbalkenverbindung aus 2 in einer Explosionsdarstellung;
- 4: eine Schnittansicht der Holzbalkenverbindung aus 3 von oben;
- 5: eine weitere Schnittansicht der Holzbalkenverbindung aus 3;
- 6: ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Holzbalkenverbindung;
- 7: die Holzbalkenverbindung aus 6 in einer Explosionsdarstellung;
- 8: ein Verbindungselement der Holzbalkenverbindungen;
- 9: eine Schnittansicht der Holzbalkenverbindung aus 6;
- 10: eine weitere Schnittansicht der Holzbalkenverbindung aus 6 von oben;
- 11: eine Ansicht des Verbindungselements aus 8 von vorne;
- 12: eine Seitenansicht des Verbindungselements aus 8;
- 13: eine Ansicht des Verbindungselements aus 8 von oben;
- 14: eine Schnittansicht eines Querbalkens;
- 15: eine weitere Schnittansicht des Querbalkens aus 14.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einem im Ganzen mit 1 bezeichneten Dachtragwerk einer nicht weiter dargestellten Leichtbauhalle. Das Dachtragwerk 1 umfasst mehrere Hauptbalken 2 sowie zahlreiche quer dazu verlaufende und auch als Pfetten bezeichnete Querbalken 3, 4, die teilweise einseitig, teilweise beidseitig an die Hauptbalken 2 angeschlossen sind.
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Der in 1 durch die gestrichelte Linie A angedeutete Bereich ist in 2 vergrößert dargestellt und zeigt einen Anschlussbereich zwischen einem Querbalken 3 und einem Hauptbalken 2. Der Querbalken 3 ist im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Hauptbalken 2 angeordnet.
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Aus der Explosionsdarstellung der 3 wird die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Holzbalkenverbindung gemäß 2 deutlich. Die Holzbalkenverbindung umfasst ein Verbindungselement 5 für den Anschluss des Querbalkens 3 an den Hauptbalken 2. Das Verbindungselement 5 ist aus Merantiholz gefertigt. Weiterhin umfasst die Holzbalkenverbindung Hauptverbindungsmittel 7, wobei das Verbindungselement 5 mittels der Hauptverbindungsmittel 7 mit dem Hauptbalken 2 verbunden ist. Die Hauptverbindungsmittel 7 sind hier als zwei Schraubbolzen mit einem an einem Ende ausgebildeten Gewinde ausgeführt. Das Verbindungselement 5 umfassen zwei Hauptdurchgangsbohrungen 12, durch welche die Hauptverbindungsmittel 7 hindurchgeführt werden. Dabei ist die Länge der Hauptverbindungsmittel 7 so bemessen, dass sie, wie in der 3 angedeutet, zunächst durch Bohrungen in dem Hauptbalken 2 hindurchtreten und sodann durch die Hauptdurchgangsbohrungen 12 in dem Verbindungselement 5 hindurchgeführt werden. Dort werden die Schraubbolzen jeweils mit einer Mutter 20 derart fixiert, dass das Verbindungselement 5 fest und verdrehsicher mit dem Hauptbalken 2 verbunden ist. Zwischen dem verdickten Kopf der Hauptverbindungsmittel 7 und dem Hauptbalken 2 können Unterlegscheiben 21 angeordnet sein.
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Auf das solchermaßen mit dem Hauptbalken 2 verbundene Verbindungselement 5 wird nun der Querbalken 3 aufgesetzt, wobei der Querbalken 3 hierzu eine Ausnehmung 10 aufweist. Die Ausnehmung 10 ist aus den Darstellungen der 14 und 15 ersichtlich. Dabei ist die Ausnehmung 10 so bemessen, dass der Querbalken 3 mit Spiel auf das Verbindungselement 5 aufgesetzt werden kann. Zur Fixierung des Querbalkens 3 an dem Verbindungselement 5 weist letzteres zwei zweite Durchgangsbohrungen 13 für das Hindurchführen der zweiten Verbindungsmittel 8 auf. Die zweiten Durchgangsbohrungen 13 erstrecken sich innerhalb des Verbindungselements 5 in einer zur Richtung der Hauptdurchgangsbohrungen 12 senkrechten Richtung. Der Querbalken 3 wird mittels der zweiten Verbindungsmittel 8 mit dem Verbindungselement 5 verbunden. Hierzu weist der Querbalken 3 Bohrungen 14 auf, welche in Einsatzlage mit den zweiten Durchgangsbohrungen 13 fluchten und durch die die zweiten Verbindungsmittel 8 hindurchgeführt werden. Die zweiten Verbindungsmittel 8 sind hier als Stifte ausgebildet, die mit Hilfe von Splinten 15 gesichert werden, vergleiche hierzu auch die Darstellung der 4.
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Die beschriebene Holzbalkenverbindung weist somit aufgrund des aus Holz ausgebildeten Verbindungselements 5 einen nur sehr geringen Metallanteil auf, was im Hinblick auf die Feuerbeständigkeit der Verbindung von Vorteil ist.
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Die Schnittdarstellungen der 4 und 5 in zwei zueinander senkrechten Richtungen zeigen jeweils die vollständige Holzbalkenverbindung. Die zweiten Verbindungsmittel 8, die als Stifte ausgebildet sind, ragen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an ihrem vorderen und an ihrem hinteren Ende jeweils geringfügig aus dem Holzmaterial heraus, vgl. 4, wobei sie mit Hilfe von Splinten 15 gegen ein Herausrutschen aus den zweiten Durchgangsbohrungen 13 gesichert sind. Hierzu sind die Splinte 15 in Öffnungen in den zweiten Verbindungsmitteln 8 eingeführt. Die über die Außenoberfläche des Hauptbalkens bzw. des Querbalkens hinausragenden Endbereiche der Hauptverbindungsmittel bzw. der zweiten Verbindungsmittel können durch in den Figuren nicht dargestellte Kappen aus Holz abgedeckt sein.
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Der in 1 durch die gestrichelte Linie B angedeutete Bereich ist in 6 vergrößert dargestellt und zeigt einen Anschlussbereich zwischen einem ersten Querbalken 3, einem zweiten Querbalken 4 und einem Hauptbalken 2. Der erste Querbalken 3 und der zweite Querbalken 4 sind im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Hauptbalken 2 angeordnet.
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Aus der Explosionsdarstellung der 7 wird die Ausgestaltung der Holzbalkenverbindung gemäß 6 deutlich. Die Holzbalkenverbindung umfasst ein erstes Verbindungselement 5 für den Anschluss des ersten Querbalkens 3 an den Hauptbalken 2 sowie ein in der Darstellung der 7 nicht sichtbares zweites Verbindungselement 6 für den Anschluss des zweiten Querbalkens 4 an den Hauptbalken 2. Das zweite Verbindungselement 6 ist beispielsweise aus der Darstellung der 9 ersichtlich. Die beiden Verbindungselemente 5, 6 sind aus Merantiholz gefertigt. Weiterhin umfasst die Holzbalkenverbindung Hauptverbindungsmittel 7, wobei sowohl das erste Verbindungselement 5 als auch das zweite Verbindungselement 6 mittels der entsprechend länger ausgebildeten Hauptverbindungsmittel 7 mit dem Hauptbalken 2 verbunden sind. Die Hauptverbindungsmittel 7 sind hier als zwei Schraubbolzen mit einem an einem Ende ausgebildeten Gewinde ausgeführt. Die beiden Verbindungselemente 5, 6 umfassen jeweils zwei Hauptdurchgangsbohrungen 12, durch welche die Hauptverbindungsmittel 7 hindurchgeführt werden. Dabei ist die Länge der Hauptverbindungsmittel 7 so bemessen, dass sie, wie in der 7 angedeutet, zunächst durch die Hauptdurchgangsbohrungen 12 in dem ersten Verbindungselement 5 hindurchgeführt werden, sodann durch Bohrungen in dem Hauptbalken 2 hindurchtreten und schließlich durch die Hauptdurchgangsbohrungen 12 in dem zweiten Verbindungselement 6 hindurchgeführt werden. Dort werden die Schraubbolzen jeweils mit einer Mutter derart fixiert, dass die Verbindungselemente 5 und 6 fest und verdrehsicher mit dem Hauptbalken 2 verbunden sind.
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Auf die solchermaßen mit dem Hauptbalken 2 verbundenen Verbindungselemente 5, 6, werden nun der erste Querbalken 3 und der zweite Querbalken 4 aufgesetzt, wobei der erste Querbalken 3 hierzu eine Ausnehmung 10 und der zweite Querbalken 4 eine hierzu analoge Ausnehmung 11 aufweist. Die Ausnehmung 10 des ersten Querbalkens 3 ist aus den Darstellungen der 14 und 15 ersichtlich. Dabei sind die Ausnehmungen 10 und 11 so bemessen, dass der erste Querbalken 3 und der zweite Querbalken 4 jeweils mit Spiel auf die Verbindungselemente 5 bzw. 6 aufgesetzt werden können. Zur Fixierung der Querbalken 3 und 4 an den Verbindungselementen 5 und 6 weisen letztere jeweils zwei zweite Durchgangsbohrungen 13 für das Hindurchführen der zweiten Verbindungsmittel 8 und 9 auf. Die zweiten Durchgangsbohrungen 13 erstrecken sich innerhalb der Verbindungselemente 5, 6 in einer zur Richtung der Hauptdurchgangsbohrungen 12 senkrechten Richtung. Der erste Querbalken 3 wird mittels zweiter Verbindungsmittel 8 mit dem ersten Verbindungselement 5 verbunden, analog wird der zweite Querbalken 4 mittels in 7 nicht zu sehender zweiter Verbindungsmittel 9 mit dem zweiten Verbindungselement 6 verbunden. Die zweiten Verbindungsmittel 8, 9 sind aus 10 ersichtlich. Der erste und der zweite Querbalken 3, 4 weisen hierzu Bohrungen 14 auf, durch die die zweiten Verbindungsmittel 8, 9 hindurchgeführt werden. Die zweiten Verbindungsmittel 8, 9 sind hier als Stifte ausgebildet, die mit Hilfe von Splinten 15 gesichert werden, vergleiche hierzu auch die Darstellung der 10.
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Die Schnittdarstellungen der 9 und 10 in zwei zueinander senkrechten Richtungen zeigen jeweils die vollständige Holzbalkenverbindung gemäß 6. Aus der 9 wird deutlich, dass die Hauptverbindungsmittel 7 vollständig im Inneren der ersten und zweiten Verbindungselemente 5, 6 sowie des Hauptbalkens 2 liegen. Die zweiten Verbindungsmittel 8 und 9, die als Stifte ausgebildet sind, ragen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an ihrem vorderen und an ihrem hinteren Ende jeweils geringfügig aus dem Holzmaterial heraus, wobei sie mit Hilfe von Splinten 15 gegen ein Herausrutschen aus den zweiten Durchgangsbohrungen 13 gesichert sind. Hierzu sind die Splinte 15 in Öffnungen in den zweiten Verbindungsmitteln 8, 9 eingeführt. Die über die Außenoberfläche des Hauptbalkens bzw. des Querbalkens hinausragenden Endbereiche der Hauptverbindungsmittel bzw. der zweiten Verbindungsmittel können durch in den Figuren nicht dargestellte Kappen aus Holz abgedeckt sein.
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Auch diese Holzbalkenverbindung weist somit aufgrund der aus Holz ausgebildeten Verbindungselemente 5, 6 einen nur sehr geringen Metallanteil auf, was im Hinblick auf die Feuerbeständigkeit der Verbindung von Vorteil ist.
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8 zeigt ein Verbindungselement 5, so wie es in der Holzbalkenverbindung gemäß 2 oder gemäß 6 zum Einsatz kommt, in Einzeldarstellung. Das Verbindungselement 5 ist als massiver Quader aus Merantiholz gefertigt und wird von zwei Hauptdurchgangsbohrungen 12 und in einer dazu senkrechten Richtung von zwei zweiten Durchgangsbohrungen 13 durchsetzt. Der Durchmesser der Hauptdurchgangsbohrungen 12 ist angrenzend an eine vordere Stirnfläche 16 des Verbindungselements 5 stufenförmig aufgeweitet. Dies hat zur Folge, dass für die Holzbalkenverbindung gemäß 6 beim Hindurchführen der Hauptverbindungsmittel 7 weder der verdickte Kopf 27 der Hauptverbindungsmittel 7 noch eine am entgegengesetzten Ende aufgeschraubte Mutter über die Außenoberfläche der Verbindungselemente 5, 6 hinausragt. Vielmehr liegen die Hauptverbindungsmittel 7 einschließlich etwaiger Muttern vollständig im Inneren der Verbindungselemente 5, 6 sowie des Hauptbalkens 2, siehe hierzu auch die Darstellung der 9.
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Sowohl in den Hauptdurchgangsbohrungen 12 als auch in den zweiten Durchgangsbohrungen 13 sind jeweils Hülsen angeordnet, welche das Hindurchführen der Hauptverbindungsmittel 7 und der zweiten Verbindungsmittel 8, 9 erleichtern und das Holz vor Beschädigungen schützen. Dies ist vor dem Hintergrund einer angestrebten guten Montier- und Demontierbarkeit und einer mehrfachen Wiederverwendung der einzelnen Komponenten von Vorteil. Die Hülsen sind in der Darstellung der Figuren nicht zu sehen.
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Die 11 zeigt eine Ansicht des Verbindungselements 5 von vorne mit Blick auf die Stirnseite 16. Mit gestrichelten Linien ist der Verlauf der zweiten Durchgangsbohrungen 13 angedeutet. Entsprechend zeigt die 12 eine Draufsicht auf eine Seitenfläche 17 des Verbindungselements 5, wobei die Lage der Hauptdurchgangsbohrungen 12 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Gut sichtbar ist in dieser Darstellung die stufenweise Aufweitung des Durchmessers der Hauptdurchgangsbohrungen 12 angrenzend an die Stirnfläche 16. In diesem aufgeweiteten Bereich kommt in Einsatzlage der verdickte Kopf 27 der als Schraubbolzen ausgebildeten Hauptverbindungsmittel 7 bzw. am entgegengesetzten Ende in dem zweiten Verbindungselement 6 eine Mutter 20 zur Fixierung des Schraubbolzens zu liegen. Aus den 11 und 12 wird deutlich, dass die beiden zweiten Durchgangsbohrungen 13 in einem Zwischenraum zwischen den beiden Hauptdurchgangsbohrungen 12 angeordnet sind. 13 zeigt eine Draufsicht auf eine obere Fläche 18 des Verbindungselements 5, wobei die Lage der Hauptdurchgangsbohrungen und der dazu senkrecht verlaufenden zweiten Durchgangsbohrungen durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
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Das dargestellte Verbindungselement 5 weist eine Höhe H von etwa 18 cm, eine Breite B von etwa 6 cm und eine Tiefe T von etwa 10 cm auf. Der Durchmesser der zweiten Durchgangsbohrungen 13 beträgt etwa 18 mm, der Durchmesser der Hauptdurchgangsbohrungen 12 beträgt etwa 17 mm und weitet sich angrenzend an die Stirnfläche 16 auf einen Durchmesser von etwa 36 mm auf.
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Die 14 und 15 zeigen für den Querbalken 3 die Ausbildung der Ausnehmung 10 in einem Endbereich des Querbalkens 3. Die Dimensionen der Ausnehmung 10 in dem Querbalken 3 sowie der Ausnehmung 11 in dem zweiten Querbalken 4 sind entsprechend so gewählt, dass bei Eingreifen der Verbindungselemente 5, 6 in die Ausnehmungen 10, 11 ein gewisses Spiel besteht. Hierdurch kann ein Verkanten bei der Montage und bei der Demontage verhindert werden. Darüber hinaus können die einzelnen Komponenten auch dann noch schnell und problemlos montiert und demontiert werden, wenn das Holz beispielsweise durch erhöhte Luftfeuchtigkeit oder anderweitige Feuchtigkeit leicht aufgequollen ist. Damit grenzt sich die beschriebene Holzverbindung von bekannten Zapfen- bzw. Dübelverbindungen ab. Der in den 14 und 15 dargestellte Querbalken 3 weist eine Höhe h von etwa 28 cm und eine Breite b von etwa 12 cm auf.
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Zusammenfassend ist der Metallanteil der beschriebenen Holzbalkenverbindung aufgrund der Fertigung der Verbindungselemente 5, 6 aus Holz gegenüber bekannten Holzbalkenverbindungen deutlich reduziert. Dadurch wird eine Feuerbeständigkeit der Holzbalkenverbindung von 30 Minuten und mehr erreicht. Gleichzeitig ist die beschriebene Holzbalkenverbindung einfach und schnell zu montieren und zu demontieren und die einzelnen Komponenten können vielfach wiederverwendet werden. Damit eignet sich die Holzbalkenverbindung in hervorragender Weise für das Dachtragwerk von Leichtbauhallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19724285 A1 [0003]
- DE 3914618 C2 [0003]
- EP 0138476 B1 [0004]
