DE10215795A1

DE10215795A1 - Verbindung lastführender Holz- und Metallelemente von Ingenieurholzbauten

Info

Publication number: DE10215795A1
Application number: DE10215795A
Authority: DE
Inventors: Guenther Freudenthaler
Original assignee: Paul Stephan & Co KG GmbH
Current assignee: Paul Stephan & Co KG GmbH
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-11-06
Also published as: EP1353017B1; EP1353017A2; DE50304323D1; ATE334268T1; EP1353017A3

Abstract

Die Holz- und Metallteile sind miteinander in einem Überlappungsbereich mit in einer Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen mittels Kleber vergossen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung lastführender Holz- und Metallelemente von Ingenieurholzbauten, insbesondere die Verbindung von Metall- bzw. Stahlankern mit Brettschichtholzteilen, an einander eng benachbart gegenüberliegenden, parallel zu einer Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen.
Im Ingenieurholzbau müssen aufgrund der dort typischen großräumigen Strukturen und Spannweiten regelmäßig Holz- und Metallteile miteinander lasttragend verbunden werden. Insbesondere müssen regelmäßig als Brettschichtholzteile ausgebildete Stabelemente an Metall- bzw. Stahlanker angeschlossen werden, um Verbindungsknoten einer Tragwerksstruktur hinreichend belastbar realisieren zu können.
Dazu besitzen die Metall- bzw. Stahlanker starke Flanschbleche oder Hohlprofilabschnitte, die in entsprechende Schlitze oder dem Querschnitt des jeweiligen Hohlprofils angepasste Ausnehmungen des Holzteiles eingesetzt und dort durch Dübel befestigt werden, die die einander gegenüberliegenden Holz- und Metallflächen im Überlappungsbereich der miteinander verbundenen Holz- und Metallteile etwa senkrecht durchsetzen.
Diese Verbindungen zeichnen sich einerseits durch eine hohe Belastbarkeit und andererseits durch eine gewisse Nachgiebigkeit aus.
Allerdings können auch vergleichsweise unnachgiebige Holz- und Metallverbindungen wünschenswert sein.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine hochbelastbare und steife Verbindung zwischen lastführenden Holz- und Metallelementen für den Ingenieurholzbau zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Holz- und Metallelemente an den einander eng benachbart gegenüberliegenden, parallel zur Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen durch Verguß von Kleber fest verbunden sind.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Verbindung von Holz und Metall in einem Überlappungsbereich mit einander gegenüberliegenden, in einer Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen durch einen vergießbaren Kleber zu erstellen, wobei insbesondere jeweils eines der miteinander zu verbindenden Teile in das andere Teil eingegossen wird.
Da das Kleber-Vergußmaterial zwischen zur Hauptlastrichtung parallelen Holz- und Metallflächen eingegossen ist, wird die Vergußschicht im wesentlichen nur durch Scherkräfte beansprucht, d. h. durch Kräfte, die zur Schichtebene des Vergußmaterials parallel sind. In dieser Belastungsrichtung ist das ausgehärtete Klebermaterial besonders widerstandsfähig. Im Übrigen wird die Belastbarkeit der Verbindung noch dadurch erhöht, dass die miteinander vergossenen, in Parallelrichtung zur Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen im Vergleich zum Querschnitt der miteinander Holz- und Metallteile großflächig ausgebildet sein können, um die Übertragung besonders großer Kräfte zu ermöglichen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Metallelement in eine dessen Querschnitt angepasste Ausnehmung bzw. Aussparung des Holzteiles eingegossen. Bei dieser Konstruktion lassen sich die Holz- und Metallteile ohne weiteres materialsparend so bemessen, dass sie ähnlich belastbar sind.
Vorzugsweise werden Zwei-Komponenten-Kleber eingesetzt, beispielsweise Epoxidharze bzw. Melaminharze.
Zusätzlich zu der durch Kleber-Verguß hergestellten Verbindung können Metall- und Holzteil in herkömmlicherweise miteinander verdübelt sein. Dabei haben die Dübel in erster Linie Sicherungsfunktion, d. h. sie stellen eine redundante Verbindung dar, die praktisch erst wirksam wird, wenn der Verguß brechen sollte.
Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beispielhaft dargestellt werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht eines ersten Holz-Metall- Verbundkörpers,
Fig. 2 eine Ansicht dieses Verbundkörpers entsprechend dem Pfeil II in Fig. 1,
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Draufsicht eines zweiten Verbundkörpers und
Fig. 4 eine Ansicht dieses Verbundkörpers entsprechend dem Pfeil IV in Fig. 3.
Die in der Zeichnung angegebenen Bemessungen sind beispielhaft und sollen keinerlei Beschränkung des Schutzumfanges darstellen.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Körper besitzt einen im Querschnitt rechteckigen stabförmigen Holzkörper 1, welcher als Brettschichtholzteil ausgebildet ist. Innerhalb des Holzkörpers 1 sind zwei zu den großen Längsseiten des Holzkörpers 1 parallele und zu dessen schmalen Längsseiten sowie zu dessen Stirnenden hin offene Schlitze 2 ausgebildet.
In die vorgenannten Schlitze 2 sind flachwandartige, aus stabilem Stahlblech hergestellte Metallanker 3 eingesetzt, die aus den Stirnenden des Holzkörpers 1 herausragende freie Endbereiche besitzen.
Die Dicke des die Metallanker 3 bildenden Stahlbleches ist etwas geringer als der Abstand der die Schlitze 2 begrenzenden Wandungen des Holzkörpers 1. Dementsprechend werden zwischen den vorgenannten Wandungen des Holzkörpers 1 und den zugewandten Längsseiten der Metallanker 3 schmale Spalträume ausgebildet. Diese sind mit einem Zwei-Komponenten- Epoxidharz ausgegossen, so dass nach dem Aushärten des Harzes ein fester, hoch belastbarer Verbund zwischen dem Holzkörper 1 und den Metallankern 3 geschaffen wird.
Die Vergußmasse ist parallel zu ihrer Schichtebene und damit insbesondere in Längsrichtung des Holzkörpers 1 hochbelastbar, wobei eine mit der Belastung nahezu linear ansteigende, jedoch sehr geringe Verschiebung der Metallanker 3 relativ zum Holzkörper 1 auftritt.
Die Ausbildung der freien, aus dem Holzkörper 1 herausstehenden Enden der Metallanker 3 kann weitestgehend beliebig an die Bedürfnisse des jeweiligen Einbauortes im Bauwerk angepasst sein.
Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Verbundkörper unterscheidet sich vom Verbundkörper der Fig. 1 und 2 zunächst dadurch, dass die Schlitze 2 in Längsrichtung des Holzkörpers 1 ebenso wie die darin aufgenommenen Bereiche der Metallanker 3 eine verminderte Länge besitzen. Im Übrigen sind die Metallanker 3 einerseits in die Schlitze 2 des Holzkörpers 1 wie im Beispiel der Fig. 1 und 2 mit Zwei- Komponenten-Epoxidharz eingegossen und andererseits darüber hinaus durch Dübel 4 fixiert, die entsprechende Bohrungen im Holzkörper 1 sowie in den Metallankern 3 durchsetzen. Diese Bohrungen sind senkrecht zu den großen Seitenflächen des Holzkörpers 1 sowie der Metallanker 3 ausgerichtet.
Im Hinblick auf eine besonders starke Verbindung zwischen Metallankern 3 und Holzkörper 1 sind die Dübel 4 gemäß Fig. 3 jeweils in zwei Reihen angeordnet.
Grundsätzlich sind jedoch auch nur eine Dübelreihe oder mehr als zwei Dübelreihen möglich.
Vorzugsweise erfolgt das Vergießen des Epoxidharzes nach Anordnung der Dübel 4, so dass auch die Dübel 4 durch Verguß im Holzkörper 1 sowie in den Metallankern 3 zusätzlich fixiert werden.
Anstelle des oben genannten Epoxidharzes können grundsätzlich bei allen Ausführungsformen auch andere Kleber, z. B. Melaminharze oder ein Polyurethan-Leim, verwendet werden.
Bei allen zeichnerisch dargestellten Ausführungsformen besitzen die Metallanker 3 glatte Seitenflächen.
Davon abweichend ist es auch möglich, die Metallanker 3, zumindest dessen Abschnitt innerhalb des Holzkörpers 1, geriffelt mit quer zur Längsrichtung des Holzkörpers 1 ausgerichteten rillen- oder rinnenartigen Vertiefungen auszubilden.
Bei einer solchen Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, die Breite der Schlitze 2 so zu bemessen, dass die Stahlanker 3 zwischen den Rinnen bzw. Vertiefungen auch durch Kraftschluß innerhalb der Schlitze 2 festgehalten werden, wobei sich das geriffelte Profil der Stahlanker 3 auch etwas in das Holzmaterial "eingraben" kann.
Die in den Holzkörper 1 eingeschobenen Bereiche der Metallanker 3 können auch ein von einem Flachband abweichendes Profil, beispielsweise ein Kreuzprofil, besitzen und in entsprechende Kreuzschlitze des Holzkörpers 1 eingeschoben sein.
Desweiteren können die Metallanker 3 (zumindest) innerhalb des Holzkörpers 1 auch als Hohlprofil mit beispielsweise kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt ausgebildet und in holzkörperseitige Ausnehmungen mit entsprechendem Querschnitt aufgenommen sein.
Die dargestellten Verbundkörper können sowohl als Zugstreben als auch - insbesondere - als Druckstreben eingesetzt werden, wobei die Metallanker 3 Teile stabiler Verbindungsknoten zum Anschluss der Streben an andere Bauwerksteile bilden.

Claims

1. Verbindung lastführender Holz- und Metallelemente von Ingenieurholzbauten, insbesondere Verbindung von Metall- bzw. Stahlankern (3) mit Brettschichtholzteilen (1), an einander eng benachbart gegenüberliegenden, parallel zu einer Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Holz- und Metallelemente miteinander im Bereich der vorgenannten Flächen durch Verguß von Kleber fest verbunden sind.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt des Metallelementes in eine dem Querschnitt des Abschnittes angepasste Ausnehmung bzw. Aussparung (2) des Holzteiles mittels des Klebers eingegossen ist.

3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung bzw. Aussparung (2) ein geringes Übermaß gegenüber dem Querschnitt des in der Aussparung aufgenommenen Abschnittes des Metallteiles aufweist und die einander gegenüberliegenden Holz- und Metallflächen einen mit dem Kleber ausgegossenen Spaltraum begrenzen.

4. Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallflächen quer zur Hauptlastrichtung geriffelt sind.

5. Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil innerhalb der Ausnehmung bzw. Aussparung auch durch Kraftschluß festgehalten ist.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwei-Komponenten-Kleber vorgesehen ist.

7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Epoxid- und/oder Melaminharz als Kleber vorgesehen ist.

8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Holz- und Metallteile zusätzlich durch Dübel (4) miteinander formschlüssig verbunden sind.