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Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für den Anschluss zweier Holzbauteile wie Stützen und Pfetten und/oder für den Anschluss von Holzbauteilen an Bauwerksteile anderer Materialbeschaffenheit, mit einer ersten Anlagefläche für ein erstes Bauteil und mit einer zweiten Anlagefläche für ein zweites Bauteil, wobei die Anlageflächen von Montagelöchern durchsetzt sind, durch welche Schrauben oder Nägel zur Befestigung an das anliegende Bauteil eingebracht werden.
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Solche Verbindungselemente können beispielsweise Winkelverbinder, s.g. Lochplattenwinkel aus Metall sein, die mit speziellen Nägeln oder Schrauben am Holz befestigt werden. Bei entsprechender Auswahl der Befestigungselemente können hiermit auch Anschlüsse von Holzbauteilen an Betonwände oder Stahlträger vorgenommen werden.
Ferner sind flächige Flachverbinder, Kopfbandverbinder für Strebenverbindungen, Balkenschuhe oder Knaggen bekannt. Speziell für die Befestigung von aufliegenden Balken auf Pfosten werden Kreuzpunktverbinder eingesetzt.
Die Verwendung der vorgenannten Verbindungselemente erübrigt eine mechanische Bearbeitung der Holzbauteile, die ansonsten gezapft und genutet werden müssen, was darüber hinaus auch zu einer Schwächung der Bauteile führen kann.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 295 03 222 U1 ist ein metallener Verbinder in flacher oder gewinkelter Form bekannt. Dieser Verbinder dient insbesondere für die Verbindung von Holzbalken untereinander, hergestellt aus einer Rechteckplatte, die in zwei rechteckige Flachteile unterteilt ist, die durch einen Mittelbereich verbunden sind, der im Falle eines Winkelverbinders den Biegebereich bildet, und bei dem die Flachteile Lochungen aufweisen, die von Befestigungselementen, wie Schrauben oder Nägeln, durchdringbar sind.
Die abgewinkelten Flachabschnitte solcher Winkelverbinder besitzen keine ausreichende Biegesteifigkeit und müssen durch Rippen verstärkt werden.
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Aus der
DE 297 07 800 U1 ist ein metallener Winkelverbinder bekannt, der zur Übertragung größerer Biegemomente an Verbindungsstellen von Profilen, insbesondere von Holzprofilen wie Sparren, Pfetten und Trägern dient.
Dieser ist unterteilt in zwei rechteckige Flachabschnitte, die durch einen Biegebereich verbunden sind, mit wenigstens einer im Biegebereich eingearbeiteten Verstärkungsrippe, mit an den Flachabschnitten eingebrachten Befestigungsausnehmungen für Befestigungselemente und wenigstens einer seitlichen Versteifungswange, die die Flachabschnitte wenigstens im Biegebereich verbindet. Die Herstellung eines solchen Winkelverbinders ist sehr aufwendig.
Bei sichtbaren Holzkonstruktionen stellen die bekannten Verbindungselemente oftmals unschöne Bauwerksteile dar.
Der Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungselemente liegt in deren mangelten Stabilität. Winkelverbindungen können verformt werden, wenn diese keine ausreichende Eigensteifigkeit besitzen, Besonders nachteilig ist es, dass die einzutreibenden Schrauben oder Nägel nicht mit gleichmäßigen Winkelstellungen gesetzt werden können, da die Ausrichtung der Einschraub- oder Einschlagachsen willkürlich und nicht reproduzierbar vom Anwender gewählt werden.
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AUFGABENSTELLUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verbindungselement zu schaffen, welches durch einen einfachen Aufbau ebenso einfach und kostengünstig herstellbar ist. Dabei soll es eine hohe Stabilität aufweisen. Ferner soll die statische Berechenbarkeit durch festgelegte und bestimmte Einschraubachsen verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement gemäß dem vorgeschlagenen Anspruch 1 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sowie Weiterbildungen und Varianten sind aus den Unteransprüchen und der nachfolgend erläuterten Zeichnung ersichtlich.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung wird ein Verbindungselement für den Anschluss zweier Holzbauteile wie Pfosten oder Stützen und Pfetten und/oder für den Anschluss von Holzbauteilen an Bauwerksteile anderer Materialbeschaffenheit vorgeschlagen, mit einer ersten Anlagefläche für ein erstes Bauteil und mit einer zweiten Anlagefläche für ein zweites Bauteil, wobei die Anlageflächen Montagelöcher aufweisen, durch welche Schrauben oder Nägel in das anliegende Bauteil eingebracht werden,
Das erfindungsgemäße Verbindungselement zeichnet sich dadurch aus, dass dieses einen prismenförmigen Vollkörper mit dreieckigem Querschnitt umfasst. Für die Fertigung eigen sich nahezu alle bei der vorgeschlagenen Geometrie eigensteife Materialien, wie z.B. Metall, insbesondere Leichtmetalle wie Aluminium.
Der Vorteil besteht insbesondere darin, dass das Verbindungselement durch die Montage der Bauteile nicht mehr selbst verformt werden kann. Die Eigensteifigkeit des erfindungsgemäßen Verbindungselementes bildet für jedes anzuschließende Bauteil eine ebene und damit ununterbrochene Anlagefläche. Das erfindungsgemäße Verbindungselement kann dadurch zumindest teilweise auch die Funktion eines Fuß- oder Kopfwinkelholzes übernehmen.
Durch die Erfindung ist es möglich, dass sich zur ersten Anlagefläche für das erste Bauteil und zur zweiten Anlagefläche für das zweite Bauteil diagonal eine dritte Fläche erstreckt, von der aus Schrauben oder Nägel in die anzuschließenden Bauteile eingetrieben werden können.
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Die Erfindung schlägt vor, den prismenförmigen Vollkörper von Kanälen zu durchsetzen, deren Eintrittsöffnungen und/oder Austrittsöffnungen die Montagelöcher in den Anlageflächen und der diagonalen Fläche des prismenförmigen Vollkörpers bilden. Dadurch können den Schrauben definierte Einschraubwinkel vorgegeben werden. Durch die individuelle Ausrichtung des jeweiligen Kanals wird die darin eingesetzte Schraube so geführt, dass deren Längsachse nahezu der Kanalachse entspricht. Damit wird bei der Montage ein Abweichen vom Einschraubwinkel verhindert und die Verbindung ist berechen- und reproduzierbar. Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass die Längsachse mindestens eines der Kanäle deren Eintrittsöffnungen in der diagonalen Fläche liegen gegen das erste anzuschließende Bauteil gerichtet ist und die Längsachse mindestens eines zweiten Kanals, dessen Eintrittsöffnungen in der diagonalen Fläche liegt, gegen das zweite anzuschließende Bauteil gerichtet ist. Dies führt zur Erhöhung des Anzugsmomentes.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Längsachse mindestens eines der Kanäle deren Eintrittsöffnungen in der Anlagefläche für das erste Bauteil liegen gegen das zweite anzuschließende Bauteil gerichtet ist. Dies ermöglicht eine Vormontage des Befestigungselementes an einem der Bauteile, die miteinander zu verbinden sind, weshalb sich auf der zweiten Anlagefläche lediglich Austrittslöcher, auf der ersten Anlagefläche Ein- und Austrittslöcher und auf der diagonalen Fläche lediglich Eintrittslöcher befinden.
Die Schraubkanäle werden immer zumindest paarweise ausgeführt, so dass die Längsachsen mindestens zweier Kanäle parallel zueinander und zu dem gleichen anzuschließenden Bauteil ausgerichtet sind.
Die Erfindung berücksichtigt die verschiedensten Arten von Knotenpunkten. So beispielsweise rechtwinklige Anschlüsse von Pfetten auf Pfosten oder Rahmholz und Eckträger. Aber auch Verbindungen die nicht orthogonal aufeinanderstoßen, können mit dem erfindungsgemäßen Verbindungselement erstellt werden, wie dies z.B. bei Sparren auf Fuß- oder Firstpfetten oder bei der Verbindung zwischen Fuß- oder Kopfband und Pfosten der Fall ist. Je nach Anwendungsfall ist vorgesehen, dass die Anlageflächen einen rechten Winkel, einen stumpfen oder spitzen Winkel zwischen sich einschließen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die den prismenförmigen Vollkörper durchsetzenden Kanäle auf der Einschraubseite Einsenkungen mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser des zugehörigen Kanals besitzen, wobei zwischen Einsenkung und Kanal eine Auflageschulter für einen Schraubenkopf gebildet ist. Damit sind die Schrauben im Verbindungselement versenkt und nicht sichtbar.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung, werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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In der Zeichnung zeigen:
- 1 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verbindungselementes zur Montage einer Pfette auf einer Stütze,
- 2 eine Vergrößerung des in 1 mit II gekennzeichneten Details im Schnittbereich eines ersten Schraubkanals,
- 2a eine Vergrößerung des in 1 mit II gekennzeichneten Details im Schnittbereich eines zweiten Schraubkanals,
- 2b eine Vergrößerung des in 1 mit II gekennzeichneten Details im Schnittbereich eines dritten Schraubkanals,
- 3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselementes aus der in 1 angedeuteten Richtung III,
- 4 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselementes aus der in 3 angedeuteten Richtung IV,
- 5 eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Verbindungselementes aus der in 4 angedeuteten Richtung V,
- 6 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Verbindungselementes mit rechtwinkligem Querschnitt,
- 7 ein stumpfwinkliges Verbindungselement,
- 8 ein spitzwinkliges Verbindungselement und
- 9 einen Fachwerkbau mit verschiedenen Anschlussknoten, an denen das erfindungsgemäße Verbindungsmittel in verschiedenen Ausführungsformen zur Anwendung kommt.
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Die 1, 2, 2a und 2b geben eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen 11, 21 wieder, hier eine Pfosten-Pfettenverbindung, wie sie sowohl im Ingenieurbau als auch für einfache Holzverbindungen, sowie auch im Fachwerkbereich Anwendung findet. Das erste Bauteil 11 ist eine Pfette. Diese erstreckt sich orthogonal zum zweiten Bauteil 21, eine Stütze, und liegt auf dieser auf. In beide Stoßkehlen 12 ist jeweils das erfindungsgemäße Verbindungselement 1 eingesetzt. Das Verbindungselement 1 ist ein prismenförmiger Vollkörper mit dreieckigem Querschnitt. Er besitzt eine erste Anlagefläche 2 für das erste Bauteil 11 und eine zweite Anlagefläche 3 für das zweite Bauteil 21. Die Anlageflächen 2 und 3, sowie die sich zur ersten Anlagefläche 2 und zu der zweiten Anlagefläche 3 diagonal erstreckende, die Hypotenuse bildende dritte Fläche 4 umschließen einen Vollköper, d.h. dieser besteht aus einem Vollmaterial, bevorzugt aus Metall beschaffen. Die Flächen des prismenförmigen Verbindungselementes 1 besitzen Montagelöcher 25-28, 35-38 und 45-48 (siehe 3-5), durch welche Schrauben 50, 60, 70 in das jeweils anliegende Bauteil 11, 12 eingebracht werden. Die in den Flächen 2-4 vorhanden Montagelöcher bilden die Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen für die einzusetzenden Schrauben 50, 60, 70 und werden durch Kanäle 51, 61, 71 gebildet, die das prismenförmigen Verbindungselement 1 durchsetzen.
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Die 2, 2a und 2b zeigen Schnittdarstellungen des Verbindungselementes 1 im Bereich der Kanäle 51, 61, und 71.
In 2 verläuft diese Schnittdarstellung im Bereich des Kanals 51 dessen Längsachse 57 sich von der ersten Anlagefläche 2 zur zweiten Anlagefläche 3 erstreckt. Es handelt sich dabei um ein Kanalpaar, das auf der ersten Anlagefläche 2 in die Montagelöcher 25, 26 eintritt (3-5) und auf der zweiten Anlagefläche 3 aus den Montagelöcher 35, 36 austritt (4). Im Eintrittsbereich bei der ersten Anlagefläche 2 besitzt der Kanal 51 eine Einsenkung 53 und vergrößert in diesem Bereich den Kanaldurchmesser, sodass am Kragen 55 des Kanals 51 durch den verbleibenden Boden 54 der Einsenkung 53 eine Auflageschulter 56 für den Schraubenkopf 52 gebildet ist.
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In 2a verläuft die Schnittdarstellung im Bereich des Kanals 61 dessen Längsachse 67 sich von der diagonalen Fläche 4 zur ersten Anlagefläche 2 erstreckt. Es handelt sich dabei ebenfalls um ein Kanalpaar, das auf der diagonalen Fläche 4 in die Montagelöcher 45, 46 eintritt (3 und 5) und auf der ersten Anlagefläche 2 aus den Montagelöcher 25, 26 austritt (2 und 3). Im Eintrittsbereich bei der diagonalen Fläche 4 besitzt der Kanal 61 eine Einsenkung 63 und vergrößert auch in diesem Bereich den Kanaldurchmesser, sodass am Kragen 65 des Kanals 61 durch den verbleibenden Boden 64 der Einsenkung 63 eine Auflageschulter 66 für den Schraubenkopf 62 gebildet ist.
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In 2b verläuft die Schnittdarstellung im Bereich des Kanals 71 dessen Längsachse 77 sich von der diagonalen Fläche 4 zur zweiten Anlagefläche 3 erstreckt. Auch hier handelt es sich um ein Kanalpaar, das auf der diagonalen Fläche 4 in die Montagelöcher 47, 48 eintritt und auf der zweiten Anlagefläche 3 aus den Montagelöchern 37, 38 austritt. Im Eintrittsbereich bei der diagonalen Fläche 4 besitzt der Kanal 71 wie auch die beiden anderen Kanäle eine Einsenkung 73 und vergrößert in diesem Bereich den Kanaldurchmesser, sodass am Kragen 75 des Kanals 71 durch den verbleibenden Boden 74 der Einsenkung 73 eine Auflageschulter 76 für den Schraubenkopf 72 gebildet ist.
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Insbesondere die 3, 4 und 5 geben die Anlageflächen 2 und 3 sowie die zu diesen diagonal verlaufende Fläche 4 wieder.
In der Anlagefläche 2 sind die vier Montagelöcher 25, 26, 27 und 28 ersichtlich. Die beiden äußeren Montagelöcher 25 und 26 sind die Eintrittsöffnungen für die Schrauben 51 (1 und 2), die parallel zueinander verlaufen und an der angrenzenden Anlagefläche 3 aus den Montagelöchern 35 bzw. 36 austreten und in das zweite Bauteil 21 eingetrieben werden.
Bei einem rechtwinkligen Bauwerksknoten hat sich bewährt, wenn sich die Längsachse 57 der Schraube 50 bzw. des Kanals 51 parallel zur diagonal verlaufenden Fläche 4 erstreckt. Die Austrittsöffnungen der beiden ein Kanalpaar bildenden Kanäle 51 sind in der Anlagefläche 3 als Montagelöcher 35, 36 ersichtlich. In der diagonal verlaufenden Fläche 4 befinden sich ebenfalls vier Montagelöcher 45-48. Hierbei handelt es sich ausschließlich um Eintrittsöffnungen für die Schrauben 60 und 70.
Die beiden äußeren Montagelöcher 45 und 46 sind die Eintrittsöffnungen für die Schrauben 60 (1 und 2a), die als Paar vorliegen, parallel zueinander verlaufen und an der angrenzenden Anlagefläche 2 aus den Montagelöchern 27 bzw. 28 austreten sowie in das erste Bauteil 11 eingetrieben werden.
Die beiden inneren Montagelöcher 47 und 48 sind die Eintrittsöffnungen für die Schrauben 70 (1 und 2b), die ebenfalls als Paar parallel zueinander verlaufen und an der angrenzenden Anlagefläche 3 aus den Montagelöchern 37 bzw. 38 austreten, wo sie in das zweite Bauteil 21 eingetrieben werden.
Ideal, insbesondere für orthogonal aufeinander treffende Bauteile, ist ein rechtwinkliger Eintreibwinkel zur Bauteilfläche, wie dies am Beispiel der Schraube 70 der Fall ist.
Eine Signifikante Eigenschaft des erfindungsgemäßen Verbindungselementes 1 ist es, dass die Längsachse 67 oder 77 mindestens eines der Kanäle 61 oder 71 deren Eintrittsöffnungen in der diagonalen Fläche 4 liegen gegen das erste anzuschließende Bauteil 11 gerichtet ist und die Längsachse 67 oder 77 mindestens eines zweiten Kanals 61 oder 71 dessen Eintrittsöffnungen in der diagonalen Fläche 4 liegt gegen das zweite anzuschließende Bauteil 21 gerichtet ist. Hierbei ist anzumerken, dass sowohl der Kanal 61, der gegen das erste anzuschließende Bauteil 11 als auch der Kanal 71, der gegen das zweite anzuschließende Bauteil 21 gerichtet ist bevorzugt paarweise oder gruppenweise vorliegt.
Es ist ebenso eine besondere Eigenschaft des erfindungsgemäßen
Verbindungselementes 1, dass die Längsachse 57 mindestens eines der Kanäle 51 deren Eintrittsöffnungen in der Anlagefläche 2 für das erste Bauteil 11 liegen gegen das zweite anzuschließende Bauteil 21 gerichtet ist, wobei auch hier eine paar- oder gruppenweise Anordnung der Kanäle bevorzugt wird.
Die Winkelstellungen der Kanäle 51, 61 und 71 können variiert werden um entsprechenden statischen Anforderungen und/oder Materialbeschaffenheiten der eingesetzten Bauteile gerecht zu werden. Um eine Unterscheidung von Verbindungselementen mit unterschiedlichen Winkelstellungen der Schraubkanäle sicherzustellen, können hier beispielsweise verschiedene Farbgebungen genutzt werden. Auch eine entsprechende Ziffer- oder Buchstabenprägung eignet sich hierfür.
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Die 6 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Verbindungselementes 1. Um Verletzungen an scharfen Kanten vorzubeugen sind diese durch eine umlaufende Fase 90 gebrochen.
Während die 1-6 ein Verbindungselement 1 für rechtwinklige Anschlüsse zeigen, gibt die 7 ein Verbindungselement 1a für stumpfwinklige Verbindungen wieder, wie dies beispielsweise beim Anschluss von Dachpfetten der Fall ist und 8 ein Verbindungselement 1b für spitzwinklige Verbindungen.
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Die 9 zeigt eine Fachwerkkonstruktion. Auf einem Betonfundament 95 sind Schwellen 96 aufgelegt, auf denen Eckpfosten 97 aufgesetzt sind. Ferner erheben sich von den Schwellen 96 Streben 98 und Stützen, die hier als zweites Bauteil 21 bezeichnet sind. Auf den Eckpfosten 97, Streben 98 und Stützen sitzen die Rahmhölzer auf, die hier als erstes Bauteil 11 bezeichnet sind. Mit dem Bezugszeichen 1 sind die rechtwinklig ausgeführten Verbindungselemente bezeichnet, die in den Stoßkehlen 12 eingesetzt werden. Das Bezugszeichen 1a zeigt ein Verbindungselement in stumpfwinkliger Ausführung, während mit 1 b ein spitzwinkliges Verbindungselement gekennzeichnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungselement
- 2
- erste Anlagefläche
- 3
- zweite Anlagefläche
- 4
- diagonale Fläche
- 11
- erstes Bauteil (Pfette)
- 12
- Stoßkehle
- 21
- zweites Bauteil (Stütze)
- 25
- Montageloch in 2
- 26
- Montageloch in 2
- 27
- Montageloch in 2
- 28
- Montageloch in 2
- 35
- Montageloch in 3
- 36
- Montageloch in 3
- 37
- Montageloch in 3
- 38
- Montageloch in 3
- 45
- Montageloch in 4
- 46
- Montageloch in 4
- 47
- Montageloch in 4
- 48
- Montageloch in 4
- 50
- Schraube
- 51
- Kanal
- 52
- Schraubenkopf
- 53
- Einsenkung in 51
- 54
- Boden von 53
- 55
- Kragen vom 51
- 56
- Auflageschulter in 53
- 57
- Längsachse von 50/51
- 60
- Schraube
- 61
- Kanal
- 62
- Schraubenkopf
- 63
- Einsenkung in 61
- 64
- Boden von 63
- 65
- Kragen vom 61
- 66
- Auflageschulter in 63
- 67
- Längsachse von 60/61
- 70
- Schraube
- 71
- Kanal
- 72
- Schraubenkopf
- 73
- Einsenkung in 71
- 74
- Boden von 73
- 75
- Kragen vom 71
- 76
- Auflageschulter in 73
- 77
- Längsachse von 70/71
- 90
- Phase an 1
- 93
- Kopfband
- 94
- Firstpfette
- 95
- Betonfundament
- 96
- Schwelle
- 97
- Eckpfosten
- 98
- Strebe
- 99
- Sparren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29503222 U1 [0003]
- DE 29707800 U1 [0004]
