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Die Erfindung betrifft eine Krallenplatte zum Verbinden von Bauteilen
aus Holz mit einer Vielzahl von aus der Plattenfläche aus geschnittenen und einseitig
etwa senkrecht zur Plattenfläche abgebogenen Krallen, die aus einem Unterteil und
einem gegenüber diesem durch eine Schulter abgesetzten Spitzenteil bestehen.
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Es ist bereits bekannt, Krallenplatten für Bauteile aus Holz mit zahlreichen
nach einer Seite abstehenden Krallen zu versehen, die in Form eines Dreiecks aus
der Platte ausgestanzt und um die Grundlinie des Dreiecks ausgebogen sind. Die Wirkungsweise
jeder dieser Krallen entspricht etwa der eines Keils. Sie läßt sich daher relativ
leicht in das Bauteil eintreiben, ihre Haltekraft, also ihr Widerstand gegenüber
Zugkräften ist aber recht gering. Nach Überwindung einer anfänglich vorhandenen
Reibungskraft läßt sich die Verbindungsplatte daher leicht aus den Bauteilen lösen.
Außerdem trennen diese Krallen die quer zu ihnen gerichteten Holzfasern glatt durch.
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Auch in sich abgewinkelte, etwa dreieckige, aus der Platte herausragende
Krallen, deren eine Seitenkante senkrecht zur Platte verläuft, weisen die für keilförmig
ausgebildete Krallen bekannte geringe Haltekraft auf.
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Gemäß einer weiteren bekannten Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen
sind an einem Träger je zwei stiftartig ausgebildete Haken vorgesehen, die relativ
zu ihrer Breite sehr lang und dünn sind. Derartige Träger sind weniger für eine
Fachwerkverbindung von Holzteilen geeignet. Hierzu werden flächenhafte Verbindungsplatten
benötigt, um die Stabilität der Verbindung zu gewährleisten. Eine Verbindungsplatte
mit einer Vielzahl solcher langer Metallstifte würde aber beim Eintreiben der Stifte
in die Bauteile ein Aufreißen der Holzteile über das notwendige Maß hinaus verursachen.
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Es ist auch bekannt, eine Vielzahl flächenhaft ausgebildeter Krallen
an einer Krallenplatte anzuordnen. Hier hat jede Kralle ein Unterteil und ein Spitzenteil,
das auf beiden Seiten durch je eine Schulter gegen das Unterteil abgesetzt ist.
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Die Seitenkanten der einzelnen Krallen konvergieren zu ihrer Spitze
hin. Die im Holz entstehende Schnittbreite nimmt daher infolge der Keilform der
Kralle während ihres Eindringens in das Holz ständig zu. Dies wirkt sich aber in
bezug auf die Haltekraft der Kralle nachteilig aus. Sobald eine anfängliche Reibung
überwunden ist, läßt sich eine solche keilförmige Kralle ebenfalls zunehmend leichter
aus dem Bauteil herausziehen, da infolge der keilförmigen Schnittöffnung im Holz
die Längskanten der Krallen von den seitlich zu ihnen liegenden Holzfasern keine
Reibung mehr erfahren.
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Ferner streben bei der bekannten Krallenplatte die Krallen zu ihrem
freien Ende hin auseinander. Abgesehen davon, daß sich beim Einschlagen von Krallenplatten
mit derart angeordneten Krallen in Bauteile aus härteren Holzsorten unkontrollierbare
Verbiegungen einzelner Krallen einstellen können, werden während des Eintreibvorgangs
erheblich mehr Holzfasern beschädigt als bei senkrecht zur Plattenoberfläche stehenden
Krallen.
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Bei der bekannten Verbindungsplatte ist jeder Zahn an seinem mit der
Platte verbundenen Ende beidseitig über eine horizontal verlaufende Schulter mit
einem gegenüber dem Spitzenteil des Zahnes verbreiterten Unterteil verbunden. Hierdurch
sollen beim Eintreiben der Kralle in das Bauteil die vor den Schulterteilen liegenden
Fasern zusammen und gegen den Spitzenteil der Kralle gedrückt werden. Offenbar soll
hierdurch versucht werden, die an sich auf Grund der Keilform weniger gute Haltekraft
der Krallen zu verbessern. Doch geschieht dies auf Kosten der Biegesteifigkeit der
Kralle, da das breite Unterteil etwa nur ein Drittel der Gesamtlänge des Zahnes
einnimmt und daher einem Verbiegen der Krallenspitze praktisch keinen Widerstand
entgegensetzen kann.
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Krallenplatten der obengenannten Art sind besonders geeignet, um Bauteile
aus Holz an ihren Stoßstellen miteinander zu verbinden. Die Festigkeit einer derartigen
Verbindung wird aber nur durch drei Festigkeitsfaktoren bestimmt: 1. Die Zugfestigkeit
der Kralle selbst. Darunter versteht man die Festigkeit, mit der die Krallenplatte
einer auf die Stoßstelle der durch sie verbundenen Bauteile wirkenden Zugkraft widersteht.
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2. Die Scherfestigkeit der Krallenplatte. Die Scherfestigkeit wird
bestimmt durch die Summe der Scherfestigkeit aller Krallen über ihre Grundflächen
parallel zu der Krallenplatte.
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3. Die Haltekraft der Krallen. Das ist der Widerstand der Krallen
gegen das Herausziehen aus dem hölzernen Bauteil.
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Die Gesamtfestigkeit einer Verbindung wird durch die obere Grenze
des schwächsten der genannten drei Faktoren bestimmt.
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Während größtmögliche Festigkeit und Haltekraft von der Verbindungsplatte
verlangt wird, sollen doch die Krallen mit minimalem Kraftaufwand in das Holz der
zu verbindenden Bauteile eingetrieben werden können. Außerdem soll die Krallenplatte
genausogut bei weichen oder harten Hölzern ohne Gefahr der Aufspaltung des Holzes
verwendbar sein. Auch dürfen die Krallen nicht zu viele Holzfasern zerstören, da
hierdurch die Festigkeit der Bauteile noch bis unter die Festigkeit der Krallenplatte
verringert würde.
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Der Erfinder hat sich daher die Aufgabe gestellt, die Krallenplatte
zum Verbinden von Bauteilen aus Holz der eingangs näher beschriebenen Art dahin
gehend zu verbessern, daß die Krallen leicht in die zu verbindenden Holzteile einzutreiben
sind, ohne sich während des Eintreibvorgangs zu verbiegen, und dabei eine hohe Scherfestigkeit
und vergrößerte Haltekraft aufweisen, während die Festigkeit der miteinander verbundenen
Holzteile und die geforderte Zugfestigkeit der Krallenplatte möglichst erhalten
bleibt.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Fläche jeder
Kralle quer zu ihrer Längsrichtung gewölbt ist, daß die Längskanten des Unterteils
und des Spitzenteils zueinander parallel und senkrecht zur Fläche der Krallenplatte
verlaufen, wobei sich eine der Längskanten des Unterteils in eine der Längskanten
des Spitzenteils fortsetzt und die andere Längskante des Unterteils über die Schulter
mit der entsprechenden Kante des Spitzenteils verbunden ist, und daß die Schulter
etwa die halbe Breite des Unterteils einnimmt und etwa an einer Stelle zwischen
der halben Krallenlänge und drei Viertel der Krallenlänge oberhalb der Krallenplatte
liegt.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination ist es gelungen, eine Krallenplatte
zu schaffen, die in optimaler
Weise die an sie zu stellenden Forderungen
zu erfüllen vermag.
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Jedes Einzelmerkmal wirkt nicht nur für sich allein zur Verbesserung
einer bestimmten Eigenschaft der Krallen, sondern das Wesen der Erfindung ist im
Zusammenwirken der verschiedenen Einzelmerkmale zu sehen, durch die gleichzeitig
eine Verbesserung der Haltekraft und der Biegesteifigkeit der einzelnen Krallen
als auch eine Erhöhung der Scherkraft und Haltekraft der gesamten Krallenplatte
erhalten wird, ohne daß beim Eintreiben der Krallen in die Bauteile eine unnötige
Zerstörung der Faserstruktur der zu verbindenden Bauteile hervorgerufen wird. Hierbei
haben die erfindungsgemäß angegebenen Bemessungsgrundlagen auf Grund von Versuchen
sich als optimale Werte für die Konstruktion einer Kralle ergeben, welche gleichzeitig
sowohl eine gute Haltekraft als auch eine gute Biegesteifigkeit aufweist und darüber
hinaus eine minimale Verletzung der Holzfasern bewirkt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel mit
einer Krallenvariante dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Fachwerkverbindung mit
einer erfindungsgemäßen Krallenplatte in der Draufsicht, F i g. 2 die in der F i
g. 1 dargestellte Krallenplatte in einer vergrößerten Unteransicht von der Linie
2-2 in der F i g. 3 aus, F i g. 3 die Fachwerkverbindung nach der F i g. 1 in einem
vergrößerten Querschnitt längs der Linie 3-3 in der F i g. 1, F i g. 4 die Krallenplatte
in einem Querschnitt längs der Linie 4-4 in der F i g. 2, die Krallen in einer Seitenansicht
zeigend, F i g. 5 eine Kralle in einem vergrößerten Teilausschnitt aus der F i g.
4, F i g. 6 die Kralle in einer Seitenansicht von der Linie 6-6 in der F i g. 5
aus, F i g. 7 die Kralle in einem Querschnitt längs der Linie 7-7 in der F i g.
5, F i g. 8 ein zum Fertigen der Krallenplatten bestimmter Streifen im Ausschnitt
in der Draufsicht auf die Trennlinie zwischen zwei Krallenplatten, die zeigt, wie
die Randkrallenreihen bei kontinuierlich gestanzten Platten aus dem zwischen zwei
Krallenplatten normalerweise auftretenden Abfall geformt werden, F i g. 9 eine weitere
Ausbildungsform eines Zahnes in einer Ansicht und F i g. 10 eine der F i g. 8 entsprechende
Draufsicht auf einen Ausschnitt, der das Ineinanderpassen von Krallen, wie sie in
der F i g. 9 dargestellt sind, zeigt.
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In F i g. 1 ist eine mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Krallenplatte
dargestellt, die einen unteren Querträger 11 mit einem Balken 12 verbindet,
wie es beispielsweise bei einer Zugverbindung eines Holzfachwerkes der Fall ist.
Im allgemeinen ist auf jeder Seite der Holzverbindung eine Krallenplatte 10 angebracht.
Dabei dringen die Krallen 13 in das Holz ein. Ihre Einzelheiten sind am besten aus
den F i g. 3, 4, 5, 6 und 7 zu entnehmen. Sie werden aus der Krallenplatte
10 ausgestanzt. In der Krallenplatte 10 verbleibt ein dem Umriß einer
Kralle 13 entsprechendes Loch 14.
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Jede Kralle 13 weist zwangläufig die gleiche Dicke auf wie die Platte,
aus der sie gestanzt wurde. Jede Kralle 13 hat ein Unterteil 15, dessen Längskanten
16 und 17 parallel zueinander sind und rechtwinklig zur Plattenebene
stehen. Ein Spitzenteil 18, schmaler als das Unterteil 15, schließt
an dieses nach außen an. Eine Längskante 16 A setzt die Längskante
16
des Unterteils 15 im Spitzenteil 18 fort. Die zweite, zu ihr parallele
Längskante 19 liegt aber näher an der Längskante 16 A als die entsprechende
Längskante 17 des Unterteils 15 zu der Längskante 16. Die Längskanten 17 und 19
sind über eine Schulter 20 miteinander verbunden. Die Schulter 20 ist hier
abgeschrägt, um den Eintritt ins Holz zu erleichtern. Sie kann aber auch rechtwinklig
ansetzen, wie die Schulter 20A der Kralle 13' in F i g. 9.
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Die Länge des Unterteils 15 beträgt ungefähr drei Viertel der Länge
der Kralle 13 und die Breite ihres Spitzenteils 18 ungefähr die Hälfte
der Breite ihres Unterteils 15. Vorzugsweise nimmt die Breite des Unterteils
15 ungefähr ein Viertel der Länge der Krallen 13 oder 13' ein. Bei
einer 1/2 Zoll langen Kralle würde das Unterteil lls Zoll breit, 3/a Zoll lang und
das Spitzenteil ungefähr 1/1e Zoll breit sein.
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Jede Kralle 13 steht rechtwinklig aus der Krallenplatte 10 heraus,
wobei das Unterteil 15 zum Mittelteil 21 der Krallenplatte 10 hin
gerichtet ausgestanzt ist. Jede Kralle 13 hat eine große Fläche nahe der
Oberfläche des Holzes, wo der Hauptanteil der Kraft zwischen den hölzernen Bauteilen
und der Krallenplatte 10 übertragen wird. Die geringere Breite des Spitzenteils
ändert jedoch nicht die Gesamtbildung der Kralle im Holz und die daraus resultierende
Haltekraft. Sie bewirkt jedoch ein leichteres Eindringen der Kralle 13 in
das Holz. Der dem Eindringen der Kralle entgegenwirkende Widerstand des Holzes wird
über zwei Lagen von Holzfasern aufgeteilt. Es kann somit das Eindringen einer Kralle
als Zweistufenvorgang betrachtet werden. Es hat sich erwiesen, daß hierbei eine
geringere Gesamtkraft erforderlich ist, um das Einbetten der Krallen zu erreichen,
ohne daß die Haltekraft der Krallen beeinträchtigt wird.
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Dieser Einpreßdruck kann durch das Anschärfen der äußeren Enden
24 des Spitzenteils 18 und der Schulter 20 sowie durch die
Abschrägung der Schulter 20, wie in F i g. 6 dargestellt, verringert werden.
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Außerdem wird bei Verwendung ungeschärfter Enden 24 des Spitzenteils
18 und der Schulter 20 das Eintreiben der Kralle 13 mit minimaler Zerstörung der
Holzfasern durchgeführt und die Neigung des Holzes, sich zu spalten, herabgemindert.
Es hat sich sogar gezeigt, daß die Streckgrenze und die Gesamtfestigkeit der Verbindung
vergrößert wird.
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Jede Kralle 13 ist von dem Mittelteil 21 der Krallenplatte
10 fortweisend, von ihrem Ende 24 über die Gesamtlänge bis zu ihrem
Ansatz 25 an der Krallenplatte 10 gewölbt, und zwar quer zu ihrer Längsrichtung.
Durch die Wölbung wird die Kralle 13 verstärkt, so daß sie dem Einpreßdruck ohne
Verbiegen widersteht. Außerdem wird an dem Ansatz 25 einer jeden Kralle
13 ein Kreisabschnitt gebildet, der die Fasern an diesem Punkt in Richtung
der Verbindungslinie drückt, wodurch sie anfangs gegen die Kralle gedrückt werden.
Da die Längskanten der gewölbten Kralle 13 von diesem zusammengepreßten Teil
des Holzes wegweisen, können die Längskanten der Kralle bei einer seitlich auf sie
wirkenden Kraft, die sie in Richtung des Mittelteils 21 drücken würde, nicht
die Holzfasern zerschneiden. Dagegen hat sich gezeigt, daß die Streckgrenze bei
umgekehrt orientierten Krallen wesentlich tiefer läge.
Die Krallen
13 sind so angeordnet, daß sie zwischen dem Loch 14, aus dem sie gestanzt wurden,
und dem Mittelteil 21 der Krallenplatte 10 stehen. Diese Stellung
erleichtert das gewünschte Wölben der Krallen 13. Außerdem wird auch die Zugfestigkeit
der Krallenplatte 10 vergrößert. Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, dient
die gesamte Querschnittsfläche der Krallenplatte 10 zur Aufnahme der zwischen
dem Mittelteil 21 und der jeweils ersten Krallenreihe auf jeder Seite, d. h. Reihe
A bzw. Reihe B, wirkenden Zugkräfte. Die Krallen 13 dieser beiden
ersten Reihen A und B übertragen einen Teil der Last zwischen der
Krallenplatte 10 und dem Holz der Bauteile, ehe der wirksame Querschnitt der Krallenplatte
10 durch die Löcher 14 verringert wird.
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Um die Zugfestigkeit der Krallenplatten 10 weiterhin zu vergrößern,
ist in den ersten Reihen A und B
eine geringere Anzahl von Krallen
13 auf jeder Seite des Mittelteils 21 vorgesehen als in den zweiten Reihen C bzw.
D und weiteren Reihen. In dem dargestellten Beispiel enthalten die Reihen
A und B ungefähr die halbe Anzahl Krallen 13 wie die nächsten, weiter
von dem Mittelteil 21 entfernt liegenden Zahnreihen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Krallenplatte
10 zeigt sich bei der Herstellung. Wie in der F i g. 8 dargestellt ist, liegen
die Krallen 13 an der Krallenplatte 10 zwischen den Krallen 13A der
Krallenplatte 10A. Hierbei ist der Abstand zwischen den Krallen 13 und
13A gleich der Breite des Unterteils 15 einer jeden Kralle
13
und 13A. Die Breite der Seitenstreifen 26 und 27 ist verschieden und versetzt
(s. 26A und 27 der einander gegenüberliegenden Krallenplatten). Man kann die Krallen
auch Schulter an Schulter anordnen, falls der Abstand zwischen den Krallen kleiner
sein sollte, als die Breite des Unterteils der Krallen, oder falls gewünscht ist,
daß die Seitenstreifen gleich breit sein sollen. Diese Anordnung ist in der F i
g. 10 veranschaulicht, wobei die Zähne 13' Schulter 20A an Schulter 20A zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Platten 10 C und 10D liegen.