DE202020102290U1

DE202020102290U1 - Aufgelöster Holzträger mit Kopplungsstoß, und Verwendung desselben

Info

Publication number: DE202020102290U1
Application number: DE202020102290.3U
Authority: DE
Original assignee: Brueninghoff Holz & Co KG GmbH
Current assignee: Brueninghoff Holz & Co KG GmbH
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2020-07-13
Anticipated expiration: 2030-04-25

Abstract

Holzträger (1), zur Konstruktion eines Winkeldachs, bestehend aus wenigstens zwei Trägerabschnitten (2), wobei ein Trägerabschnitt (2) einen Obergurt (3) und einen Untergurt (4) aufweist,
die parallelgurtig ausgerichtet sind und über ein Distanzelement (5) einander beabstandet angeordnet sind, derart,
dass das Distanzelement (5) zwischen dem Obergurt (3) und dem Untergurt (4) angeordnet ist und mit dem Obergurt (3) und dem Untergurt (4) jeweils in einem Knotenpunkt (6) verbunden ist,
und wobei die Trägerabschnitte (2) Kopplungselemente (8) aufweisen zur Ausformung eines Kopplungsstoßes (7) benachbart anstehender Trägerabschnitte (2), derart,
dass die Trägerabschnitte (2) in einem Winkel zueinander einen First (15) bildend angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kopplungsstoß (7) in der Winkelhalbierenden verläuft.

Description

Die Neuerung betrifft einen aufgelösten Holzträger zur Konstruktion eines Winkeldachs, insbesondere für weitgespannte Konstruktionen. Ein Holzträger besteht dabei aus mehreren längsaxialen parallelgurtigen Trägerabschnitten, die über Kopplungselemente zu einem abgewinkelten Holzträger verbindbar sind. Ferner betrifft die Neuerung die Verwendung eines vorschlagsgemäßen Holzträgers, beispielsweise für eine Gebäudekonstruktion.
Als Winkeldach wird für diesen Vorschlag ein Teil einer Gebäudehülle angesehen, bei dem die Trägerabschnitte stets winkelig zueinander stoßen. Eine winkelige Anordnung erhöht inter alia die Biegesteifigkeit beziehungsweise reduziert die Durchbiegung, sodass höhere Belastungssituationen realisierbar sind. Im einfachsten Fall bilden zwei gekoppelte Trägerabschnitte einen Holzträger beispielsweise für ein Satteldach. Als Tragwerk wird die gesamte statische Konstruktion angesehen, wobei die Holzträger einen wesentlichen Teil eines Tragwerkes darstellen können.
Diverse Ausführungsformen von Holzträgern sind aus der Praxis bekannt. Insbesondere massive Brettschichtholzträger werden vielfach eingesetzt. Indem beispielsweise einzelne Holzlamellen mittels Flächenklebung und / oder Keilzinkenverbindung gefügt werden, sind entsprechende Spannweiten realisierbar. Allerdings steigt der Materialbedarf mit zunehmender Spannweite überproportional. Infolgedessen sind Träger aus Brettschichtholz häufig ausgesprochen großdimensioniert. Ein hoher Materialaufwand und dadurch bedingt hohe Kosten sind die Folge. Nachteilig ist zudem, dass Durchbrüche, beispielsweise zur Führung von Versorgungsleitungen durch die Träger, bei der Bemessung der Träger zu berücksichtigen sind. Ausgesprochen aufwendig gestaltet sich zudem die Transportlogistik, insbesondere bei Trägern mit Überlängen und bei gebogenen Trägern.
Alternativ zu massiven Holzträgern sind in der Praxis aufgelöste Leichtbauträger bekannt, insbesondere Fachwerkträger. Diese weisen grundsätzlich einen Obergurt- und / oder einen Untergurt auf, wobei zwischen den Gurten stab- und / oder plattenförmige Distanzelemente angeordnet sind, die die Gurte beabstanden. Die Gurte sind nicht immer parallel angeordnet. Bei nicht parallelgurtigen Leichtbauträgern kann die Transportlogistik aufwendig sein, als dass bestimmte Fahrzeuggrößen oder besondere Beladungssicherungsmaßnahmen erforderlich sein können. Grundsätzliche Unterschiede bestehen zudem hinsichtlich der Verbindungsmittel zwischen den Bauteilen in den sogenannten Knotenpunkten, beispielsweise zwischen Gurt und Distanzelement.
Aufgelöste, parallelgurtige Träger mit divergierenden Nutgeometrien im Gurt zur Aufnahme der Distanzelemente offenbaren beispielsweise die Druckschriften US 2009/0094930 A1 , US 2017/0234011 A1 und DE 32 10 928 A1 , wobei eine langfristige Fixierung der Bauteile mittels Klebung erfolgt. Alternativ sind neben traditionellen zimmermannsmäßigen Verbindungen, wie Schlitz- und Zapfen, Verbindungsmittel des Ingenieurholzbaus bekannt, wie Nagelplatten ( US3,867,803 ), Schlitzbleche ( EP 0 664 326 A2 ) oder Stabdübel, um die Trägerbauteile in Knotenpunkten zu verbinden.
Die Herstellung von Holzträgern erfolgt werkseitig, sodass ein Transport zur Baustelle erforderlich ist. Im Allgemeinen stellt daher die Logistik großdimensionierter Träger eine Herausforderung dar. Transportlängen sind grundsätzlich begrenzt. Transporte mit Überlänge sind Sondertransporte und als solche genehmigungspflichtig und kostenintensiv.
In der Praxis wird teilweise der Ansatz verfolgt, Holzträger abschnittsweise vorzufertigen, wobei die Trägerabschnitte erst vor Ort auf der Baustelle zu einem Träger gestoßen werden. Der Übergang von einem ersten Trägerabschnitt auf einen zweiten Trägerabschnitt bildet dabei einen Kopplungsstoß.
Aus der Lehre der DE 10 2007 061 318 B3 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Längsverbindung von Brettschichtholzträgern bekannt. Dabei wird ein Passstück in eine in der Seitenansicht konvex in das Holzmaterial eingearbeitete Aussparung im Kopplungsbereich eingesetzt und mittels Klebung fixiert. Eine Anwendung bei aufgelösten Trägern ist allerdings nicht vorgesehen.
Eine axiale Längsverbindung von aufgelösten Trägern offenbart die EP 0 051 270 B1 mittels einer Spindelverschraubung. Allerdings ist keine winkelige Anordnung vorgesehen. Für eine winkelige Kopplung aufgelöster, parallelgurtiger Träger ist bekannt, die Ober- und Untergurte sowie die Distanzelemente dem Winkel entsprechend angepasst auszuführen, was mit einem stark erhöhten Arbeitsaufwand einhergeht. Alternativ ist bekannt, zwischen zwei Trägerabschnitten einen speziellen Winkelabschnitt, vergleichbar mit einem Schlussstein, einzusetzen, an den die benachbarten Trägerabschnitte jeweils längsaxial angeschlossen werden, sodass zwei Kopplungsstöße erforderlich sind, um zwei gleiche Trägerabschnitte mit einem verschiedenen dritten Trägerabschnitt zu einem Träger zu koppeln.
Der Aufwand der Herstellung, des Transports und der Montage der bekannten aufgelösten, parallelgurtigen Träger ist somit insgesamt sehr hoch.
Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen leistungsfähigen, im Besonderen hinsichtlich einer hohen Tragfähigkeit und mit einem gutem Brandschutzverhalten, insbesondere für weitgespannte Winkeldächer, und kosteneffizienten Holzträger zu schaffen. Ein hoher werkseitiger Vorfertigungsgrad soll erforderliche Tätigkeiten auf der Baustelle minimieren, um Kosten zu senken und die Arbeitssicherheit zu erhöhen. Gleichzeitig soll die Transportlogistik vereinfacht werden. Da moderne Tragwerksplanungen häufig eine offene Konstruktion vorsehen, sodass Träger in der Einbausituation sichtbar sein werden, soll der Holzträger zudem allgemein gültigen ästhetischen Ansprüchen gerecht werden.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen aufgelösten Holzträger zur Konstruktion eines Winkeldachs nach den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Mit anderen Worten wird ein aufgelöster Holzträger vorgeschlagen, der werkseitig in Gestalt von parallelgurtigen Trägerabschnitten vorgefertigt wird und die Trägerabschnitte auf der Baustelle über einen Kopplungsstoß zu einem abgewinkelten Holzträger gekoppelt werden.
Grundsätzlich ist Holz als konstruktiver Werkstoff sehr leistungsfähig, da bei einem geringen Eigengewicht hohe Festigkeiten realisierbar sind. Eine hohe Standsicherheit ist auch im Brandfall gegeben. Nicht zuletzt ist die Verwendung von Holz aus nachhaltiger Forstwirtschaft durch eine geringe Umweltbelastung gekennzeichnet und der Rohstoff grundsätzlich von regionalen Rohstoffquellen beziehbar.
Vorschlagsgemäß weist der Holzträger einen aufgelösten Aufbau auf, sodass Versorgungsleitungen grundsätzlich durch den Holzträger durchführbar sind, ohne dass eine vorherige Berücksichtigung bei der Bemessung erforderlich ist. Des Weiteren ist der Holzträger durch einen ressourceneffizienten Materialeinsatz gekennzeichnet, sodass Kosten verringert und Ressourcen geschont werden können. Gleichzeitig hat der optimierte Materialeinsatz zur Folge, dass der Holzträger leichter ist. Ein filigraner optischer Eindruck sowie die Realisierung auch großer Spannweiten sind die Folge.
Vorschlaggemäß wird der Holzträger in Gestalt von Trägerabschnitten werkseitig vorgefertigt. Alle relevanten Bauteile eines Holzträgers werden bereits im Werk vormontiert, sodass auf der Baustelle lediglich eine Kopplung der Trägerabschnitte zu einem Holzträger erfolgt. Im einfachsten Fall ist somit aus nur zwei Bauteilen, nämlich zwei Trägerabschnitten, ein Holzträger baustellenseitig montierbar. Zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise ein Winkelabschnitt, sind nicht erforderlich. Infolgedessen wird die Bauzeit verkürzt, die Montage rationalisiert und insbesondere die Wahrscheinlichkeit für Baumängel reduziert, beispielsweise durch fehlerhafte Montagetätigkeiten oder eine wetterbedingte Beeinträchtigung eines Holzträgers während der Bauphase, was im Besonderen bei Holzträgern von großer Bedeutung ist.
Für eine vereinfachte Transportlogistik zur und auf der Baustelle ist vorgesehen, dass die Trägerabschnitte vorzugsweise eine Länge bis zu 18 m aufweisen, da Güter bis zu einer Länge von 18 m grundsätzlich ohne Sondertransport transportierbar sind. In Ausnahmefällen sind auch Trägerabschnitte bis zu einer Länge von 30 m vorgesehen. Über eine einfache oder eine vielfache Kopplung von Trägerabschnitten können bei entsprechender Bemessung der Trägerabschnitte Spannweiten von bis zu 60 m und mehr konstruiert werden.
Vorschlagsgemäß weist ein Trägerabschnitt einen Ober- und einen Untergurt auf. Im Wesentlichen zwischen dem Ober- und dem Untergurt ist ein Distanzelement angeordnet, wobei überwiegend mehrere Distanzelemente verwendet werden, um den Obergurt von dem Untergurt zu beabstanden und eine bestimmte Trägerhöhe zu definieren. Der Kontaktbereich zwischen Gurt und Distanzelement wird als Knotenpunkt bezeichnet. Für spezielle Anforderungen können die Gurte in den Knotenpunkten Nuten oder anders geformte Aussparungen, beispielsweise Bohrungen, aufweisen, zur besseren Verankerung der Distanzelemente.
Wesentlich ist, dass der Obergurt und der Untergurt parallel zueinander ausgerichtet sind. Infolgedessen, wird der Herstellungsaufwand eines vorschlagsgemäßen Holzträgers maßgeblich reduziert, indem wiederkehrende Bauteilgeometrien, im Besonderen die Ausformung der Distanzelemente, verwendet werden können. Sofern es für spezifische Belastungssituationen erforderlich ist, kann der Querschnitt der Gurte, beispielsweise zur Erhöhung der Biegesteifigkeit, über die Gurtlänge variieren. Vorzugsweise sind jedoch homogene Querschnittsabmessungen vorgesehen, um die Herstellung zu vereinfachen, was beispielsweise für eine Serienproduktion von großer Bedeutung ist.
Grundsätzlich sind alle gewöhnlicher Weise konstruktiv genutzten Holzarten geeignet, um als Gurt und / oder als Distanzelement eines vorschlagsgemäßen Holzträgers eingesetzt zu werden. Bei großen Spannweiten und hohen Belastungssituationen können jedoch Materialkombinationen vorteilhaft sein, beispielsweise indem Gurte durch eine Kombination von Holz und Metall oder durch eine Kombination unterschiedlicher Holzarten inter alia vorgespannt werden. Inter alia druckbelastete Zonen des Holzträgers können beispielsweise in Beton oder in Holzarten mit hoher Druckfestigkeit ausgeführt sein. Einer individuellen Zug-, Druck- und Torsionsbelastung, dem Einsatzfall entsprechend, sind sowohl homogene Materialausführungen als auch hybride Materialkombinationen für einen vorschlagsgemäßen Holzträger vorgesehen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, benachbart anstehende Trägerabschnitte in einem Kopplungsstoß zu verbinden, wobei der Kopplungsstoß dabei einen Übergang von einem ersten Trägerabschnitt auf einen zweiten Trägerabschnitt umfasst. Zur Ausformung eines Kopplungsstoßes weisen die Trägerabschnitte Kopplungselemente auf, über die die Trägerabschnitte längsaxial verbindbar sind, jedoch stets unter Ausbildung eines Winkels, wobei der höchste Punkt einer Kopplung in diesem Vorschlag stets als First angesehen wird.
Vorschlagsgemäß erfolgt die biegesteife Kopplung der Trägerabschnitte auf der Baustelle, indem die Kopplungselemente der Trägerabschnitte miteinander verbunden werden. Der Kopplungsstoß verläuft vorschlagsgemäß in beziehungsweise entlang der Winkelhalbierenden des Winkels, in dem die Trägerabschnitte gekoppelt werden, mit anderen Worten unmittelbar im Knick der zu stoßenden Trägerabschnitte. Infolgedessen entsteht ein symmetrisches Bauteil mit geringem Bemessungsaufwand. Eine individuelle Anpassung der Gurte oder Distanzelemente ist nicht erforderlich, sodass die Herstellung rationalisiert wird. Ferner wird die Montage durch wiederkehrende Arbeitsschritte zur Kopplung der Trägerabschnitte vereinfacht, sodass der Aufwand für Personalschulungsmaßnahmen verringert wird.
Vorschlagsgemäß stoßen die Trägerabschnitte im Kopplungsstoß in einem Winkel zueinander, vorzugsweise in einem Winkel von wenigstens 3°, wodurch im höchsten Punkt ein First ausgebildet wird. Der First kann unmittelbar durch die oberste Kante der Obergurte gebildet werden. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Obergurte beziehungsweise die Untergurte der Trägerabschnitte unmittelbar aneinander stoßen, mit der Folge, dass die Kopplungselemente durch das Holz, im Wesentlichen seitlich, abgedeckt werden. Dadurch wird eine konstruktionsbedingte Kapselung des Metallteils erzielt, die ästhetisch vorteilhaft ist und insbesondere im Brandfall die Tragfähigkeit des Metallteils maßgeblich verlängern kann. Eine zusätzliche Holzabdeckung auf der Ober- und der Unterseite des jeweiligen Kopplungselements ist darüber hinausgehend sehr vorteilhaft für das Brandverhalten.
Das winkelige Stoßen kann gekrümmte Trägerformen ersetzen. Für die Bemessung und Herstellung gekrümmter Träger ist ein erheblicher Aufwand erforderlich. Zudem ist der Transport gekrümmter Träger kostenintensiv, da große Transportkapazitäten beansprucht werden, wobei eine effiziente Nutzung der Transportkapazität durch die Krümmung erschwert wird. Die vorgeschlagenen Trägerabschnitte weisen dagegen keine Krümmung auf, sodass Transportkapazitäten optimal genutzt werden können.
Als Distanzelemente sind grundsätzlich Stege oder Streben vorgesehen, wobei Stege Im Wesentlichen plattenförmig und Streben im Wesentlichen stabförmig sind. Vorgesehen ist, die Stege beziehungsweise die Streben aus Brettschichtholz oder Brettsperrholz zu fertigen, derart, dass sowohl Zug- als auch Druckbelastungen abgeleitet werden können. Besonders bevorzugt sind Streben aus Brettschichtholz.
Für einen parallelgurtigen Trägerabschnitt mit Streben als Distanzelement ist es vorgesehen, die Geometrie der Streben nicht zu variieren, sodass die Strebenlänge und der Winkel, unter dem die Streben an die Gurte angebunden sind, im Wesentlichen gleich sind. Homogene Bauteilgeometrien vereinfachen die Herstellungsprozesse, beispielsweise in dem eine individuelle Bemessung vereinfacht wird. Ständige Anpassungen der Arbeitsvorbereitung für Abbundanlagen zur Herstellung variierender Strebengeometrien sind nicht erforderlich. Ferner kann der Materialeinsatz optimiert werden, in dem Fixlängen vorgehalten werden können, beispielsweise von vorgefertigtem Brettschichtholz als sogenannte Stangenware, die auf die eingesetzten Strebenlängen abgestimmt sind, sodass der Verschnitt minimiert wird und die Lagerhaltung auf wenige Fixlängen fokussiert werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass Furnierschichtholz für den Ober- und / oder Untergurt verwendet wird. Furnierschichtholz, umfassend auch Sperrholz, kann höhere Festigkeiten aufweisen, als natives Vollholz. Ferner wird durch die geschichtete Klebung von Holzfurnieren das Quell- und Schwindverhalten des Holzes klebstoffbedingt zum Teil verringert.
Darüber hinaus sind Furniere sehr effizient, sprich über den gesamten Querschnitt, behandelbar, beispielsweise mit Brandschutzmitteln. Im Besonderen Nadelhölzer, wie beispielsweise das verbreitet eingesetzte Fichtenholz als Vollholz oder in Brettform, sind grundsätzlich nur sehr begrenzt tränk- beziehungsweise imprägnierbar, sodass ohne Weiteres keine Behandlung des gesamten Holzquerschnittes erzielt werden kann. Mit Brandschutzmittel behandeltes Furnierschichtholz kennzeichnet dagegen vorteilhafterweise ein verzögertes Abbrandverhalten.
Bei entsprechender Ausgestaltung des Furnierschichtholzes sind infolge einer hohen Tragfähigkeit, die aus einer Verwendung von Furnierschichtholz für parallelgurtige, gekoppelte Trägerabschnitte hervorgeht, schlanke Gurtgeometrien realisierbar, selbst bei großen Spannweiten. Ferner können für die Bemessung, beispielsweise im Vergleich zu unverklebtem Vollholz, grundsätzlich kleinere Sicherheitsbeiwerte berücksichtigt werden, da Holzmerkmale aus den Furnieren vor dem Fügen beziehungsweise Verkleben entfernt werden können und ein homogener Holzwerkstoff entsteht. Furnierschichtholz als Gurtmaterial eröffnet neue Möglichkeiten zur Realisierung großer Spannweiten, wobei ein Holzträger gleichzeitig filigran wirken kann.
Besonders vorteilhaft ist, Laubholz zu verwenden, vorzugsweise für das Furnier des Furnierschichtholzes. Durch den Einsatz von Laubholz, in Form von Furnierschichtholz, können die Dimensionen der Bauteile, insbesondere die Querschnitte der Gurte, zusätzlich verringert werden, sodass ein derartiger Träger optisch schlanker wirkt, ohne dass die Belastbarkeit, beispielsweise die Biegefestigkeit beziehungsweise die Biegesteifigkeit, herabgesetzt wird. Auch die Trägerhöhe kann verringert werden, sodass auch bei geringeren Gebäudehöhen ein großes Raumvolumen effektiv nutzbar ist. Vorzugsweise wird Buchenholz verwendet, da das Buchenholz einerseits in ausreichenden Mengen zur Verfügung steht und anderseits auf ein umfangreiches Erfahrungswissen, beispielsweise in Bezug auf Festigkeitskennwerte, zurückgegriffen werden kann.
Laubfurnierschichtholz ist zudem insbesondere vorteilhaft, um einen Holzträger realisieren zu können, der aus separat gefertigten Trägerabschnitten zusammengesetzt wird, da Verbindungsmittel, wie die vorgeschlagenen Kopplungselemente, sehr effektiv mit den Gurten eines Holzträger verbindbar sind, sodass eine langfristig haltbare, biegesteife Kopplung geschaffen werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Distanzelemente und die Gurte in den Knotenpunkten ausschließlich klebend verbunden werden. Eine Klebung ermöglicht im Gegensatz zu stabförmigen Verbindungsmitteln eine flächige Kraftübertragung, sodass das Auftreten von Spannungsspitzen verringert wird. Optimale Klebbedingungen können werkseitig bereitgestellt werden, sodass durch die ohnehin vorgesehene Vorfertigung im Werk kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist. Stattdessen sind die Klebbedingungen im Werk steuerbar und die Klebprozesse maschinell unterstützt, sodass reproduzierbare Klebergebnisse erzielt werden können, was die Produktsicherheit des Holzträgers erhöht.
Für die Herstellung eines geklebten Trägerabschnittes ist die Positionierung der Bauteile von großer Bedeutung, da Bauteilbewegungen während des Klebprozesses die Klebqualität herabsetzend beeinflussen können. Folglich müssen die Bauteile während des Klebens ausreichend fixiert werden.
Vorgesehen ist, den Ober- und / oder den Untergurt geteilt auszuführen. Vorteilhafterweise ist ein Gurt zweiteilig und ein Distanzelement zwischen den beiden Gurtteilen angeordnet, sodass die Gurtteile jeweils den gegenüberliegenden Seitenflächen eines Distanzelements anliegen. Eine derartige Teilung der Gurte hat eine Vereinfachung der Herstellung eines Holzträgers beziehungsweise eines Trägerabschnittes zur Folge, da Toleranzen der Bauteilabmessungen lediglich in einer Dimension, nämlich hinsichtlich der Breite der Distanzelemente, wobei die Breite den Abstand zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil eines Gurtes definiert, auf die Qualität eines Trägers einwirken. Eine akkurate Längenabmessung beziehungsweise das Einbringen akkurater Nutgeometrien in Gurte, in die komplementär ausgeformte Distanzelemente eingesetzt werden können, sind nicht notwendig, was mit einer erheblichen Verringerung des Herstellungsaufwandes einhergeht.
Vorteilhafterweise ist ein Kopplungselement aus Metall gefertigt, einstückig und schließt sowohl an den Ober- als auch an den Untergurt an. Zur Kopplung von benachbarten Trägerabschnitten ist ein erstes Kopplungselement des einen Trägerabschnittes mit einem zweiten Kopplungselement des zweiten Trägerabschnittes verbindbar. Beispielsweise Schraub-, Einsteck-, Haken- oder Rastverbindungen sind als komplementär wirksame Haltemittel vorgesehen, die auf einfache Weise auf der Baustelle verbunden werden können. Entscheidend ist, dass eine biegesteife Kopplung langfristig sichergestellt werden kann. Grundsätzlich vorgesehen ist, dass auch mehr als zwei Trägerabschnitte in einem Kopplungsstoß verbindbar sind.
Die Bemessung eines Kopplungselements sowie der Anschluss des Kopplungselements an einen Trägerabschnitt beeinflusst maßgeblich die Biegesteifigkeit der gekoppelten Trägerabschnitte. Vorteilhafterweise kann ein Holzträger entsprechend einfach auf die Belastungssituation im Verwendungsfall abgestimmt werden, indem beispielsweise eine individuelle Bemessung der Kopplungselemente erfolgt, beispielsweise über die Variation der Metallart und / oder Blechstärke.
Besonders vorteilhaft ist ein Augenstabanschluss, über den die Kopplungselemente verbindbar sind. Dazu wird ein Augenstab, beispielsweise ein Bolzen, baustellenseitig in wenigstens drei Aufnahmeöffnungen eingeführt, mit der Folge, dass zwei Kopplungselemente verdrehsicher verbunden werden. Bei einem runden Bolzen ist der Winkel, unter dem Trägerabschnitte gestoßen werden grundsätzlich variierbar. Allerdings ist der Winkel statisch und konstruktiv mit der Ausführung der Kopplungselemente, beispielsweise hinsichtlich der Länge oder weiterer Anbauteile, mit den Distanzelementen und mit der Länge der Obergurte und der Untergurte abzustimmen. Vorteilhaftweise ist ein weiterer Augenstabanschluss unterhalb oder oberhalb in der Ebene eines Holzträgers vorgesehen, um eine biegesteife Kopplung erzeugen zu können.
Ein Bolzen kann baustellenseitig hammerunterstützt eingeführt werden, wobei eine teilweise konische Ausgestaltung des Bolzens das Einführen erleichtert. Eine Klebung ist für die Kopplung nicht unmittelbar erforderlich. Auch spezielle Werkzeuge oder eine Stromversorgung sind nicht unmittelbar notwendig, was die Baustellenlogistik vereinfacht.
Alternativ zu einem runden Bolzen können auch eckige Einsteckmittel dazu dienen, eine biegesteife Verbindung nur mit einem eckigen anstelle von mit zwei runden Einsteckmitteln realisieren zu können. So können beispielsweise rechteckige Einsteckmittel in entsprechend rechteckig ausgeführte Aufnahmeöffnungen der Kopplungselemente eingeführt werden.
Vorteilhafterweise weist ein Trägerabschnitt mehrere Kopplungselemente auf, wobei jeweils ein Kopplungselement an einem Obergurt und ein Kopplungselement an einem Untergurt angeschlossen ist, wobei dabei eine entsprechende Ausrichtung der Kopplungselemente hinsichtlich der Anschlussplatten zu berücksichtigen ist. Eine derartige Ausführung von Kopplungselementen ist insbesondere für große Trägerhöhen vorteilhaft, um die Biegesteifigkeit und den Widerstand gegenüber Torsionskräften zu erhöhen. Zudem können die Kopplungselemente bei entsprechender Ausgestaltung einfach mit Holz bekleidet werden, insofern die Kopplungselemente in Verlängerung eines Gurtes ausgeführt sind.
Besonders vorteilhaft ist, die Kopplungselemente zwischen die Gurtteile zu positionieren, derart, dass ein unmittelbarer Stoß der Gurtteile der zu stoßenden Trägerabschnitte aneinander erfolgt. Eine dadurch bedingte, seitliche Kapselung der Kopplungselemente verbessert zum einen den ästhetischen Eindruck. Zum anderen wird das Brandverhalten des Holzträgers verbessert, da thermosensitive Metallteile, wie beispielsweise das Kopplungselement, vor übermäßiger Hitzeeinwirkung, beispielsweise im Brandfall, geschützt werden beziehungsweise ein Versagen des Metallteils verzögert wird.
Vorgesehen ist, dass ein Kopplungselement einen Befestigungskörper aufweist, der vergleichbar mit einem Distanzelement zwischen einem ersten und einem zweiten Teil eines geteilten Gurtes festlegbar ist, beispielsweise indem der Befestigungskörper mittels Stabdübel mit den Gurtteilen fixierend verbunden ist.
Vorteilhaft ist ein Befestigungskörper in Form einer Hülse, die rund, abgerundet oder eckig ist, wobei insbesondere in Kombination mit Gurten aus Laub-Furnierschichtholz schlanke, unauffällige Befestigungskörper verwendet werden können, um filigrane Trägerkonstruktionen realisieren zu können, ohne dabei auf ein ausreichendes Maß an Biegesteifigkeit verzichten zu müssen. Auch können kürzere Befestigungskörper verwendet werden, da bereits wenige Befestigungsmittel, beispielsweise Stabdübel, ausreichen, um eine Kraft unter Belastung zu übertragen und die Festigkeit des Furnierschichtholzes erhöht ist, sodass das Risiko eines Ausreißens stabförmiger Verbindungsmittel minimiert werden kann.
Durch eine entsprechende Behandlung des Furnierschichtholzes, beispielsweise mittels Holzmodifizierung, kann das Quell- und Schwindverhalten der Furnierschichtholzgurte reduziert werden, wodurch die Möglichkeit unterstützt wird, den Befestigungskörper klebend mit einem Gurt zu verbinden, insofern die Beanspruchung der Klebverbindung, bedingt durch Quellen und Schwinden, verringert ist. Eine Klebung ist grundsätzlich vorteilhaft, als dass Kräfte flächig übertragen werden und eine punktuelle, spannungsspitzenhervorrufende Schwächung der zu fügenden Materialien, beispielsweise durch das Einbringen von stabförmigen Verbindungsmitteln, unterbleibt.
Vorteilhaftweise weist ein Kopplungselement zusätzliche Anschlussplatten auf, beispielsweise in Gestalt von Schlitzblechen, über die ein Kopplungselement mit Distanzelementen verbindbar ist. Sofern mehrere Kopplungselemente Anschlussplatten aufweisen ist eine direkte Verbindung der Kopplungselemente über Streben möglich, die mit den jeweiligen Anschlussplatten verbunden werden, beispielsweise mittels Stabdübeln und / oder mittels Klebung.
Vorschlagen wird, den beschriebenen Holzträger als Teil eines Tragwerks zu verwenden, beispielsweise für eine Tragwerkskonstruktion eines Gebäudes.
Ein vorschlaggemäßer Holzträger ist insbesondere vorteilhaft für Hallengebäude mit weit gespannten Dachkonstruktionen, beispielsweise Produktions- und Verkaufsstätten, Lager-, oder Messehallen und Hangars. Auch für große Kultur- und Sportstätten, wie beispielsweise ein Stadion oder ein Konzertsaal, die teilweise besondere Anforderungen an die ästhetische Gestaltung stellen, ist eine Verwendung vorgesehen.
Grundsätzlich ist vorgesehen, den Holzträger einerseits als Bestandteil der Gebäudehülle zu verwenden, beispielsweise als tragendes Element eines Daches oder als Wandelement. Durch eine Kopplung einer Vielzahl von Trägerabschnitten können grundsätzlich sowohl Dach- als auch Wandelemente einer Gebäudehülle gebildet werden. Andererseits ist eine Verwendung für Decken innerhalb eines Gebäudes vorgesehen. Alternativ zu Gebäudeteilen können die Holzträger für Brückentragwerke vorgesehen sein.
Die Neuerung wird nachfolgend anhand der rein schematischen Darstellungen exemplarisch näher erläutert. Dabei zeigt

1 eine Seitenansicht eines Holzträgers aufweisend zwei Trägerabschnitte,
2 eine Draufsicht auf den Holzträger aus 1,
3 einen Querschnitt des Holzträgers aus 1 entlang der Schnittlinie A-B,
4 eine perspektivische Darstellung eines Kopplungsstoßes von zwei benachbart anstehenden Trägerabschnitten,
5 die Seitenansicht eines ersten und eines zweiten Kopplungselements,
6 eine Draufsicht auf die Kopplungselemente aus 5, und
7 eine Seitenansicht eines Holzträgers aufweisend vier Trägerabschnitte.

Die in den Zeichnungen dargestellten Merkmale der Ausführungsbeispiele sind auch unabhängig voneinander oder in einer von der Darstellung abweichenden Konstellation im Sinne der Neuerung vorgesehen.
1 zeigt einen Holzträger 1 in einer Seitenansicht, wobei der Holzträger 1 zwei gekoppelte Trägerabschnitte 2 aufweist. Ein Trägerabschnitt 2 weist einen Obergurt 3 und einen Untergurt 4 auf, die durch eine Mehrzahl an Streben 5c parallel beabstandet gehalten werden. In den Knotenpunkten 6 sind die Streben mit den Gurten ausschließlich über eine Klebung verbunden. Bei der Herstellung eines derartigen Trägerabschnittes 2 werden hohe Anforderungen an die Positionierung der Bauteile gestellt, damit eine feste Klebverbindung entwickelt werden kann.
Die Trägerabschnitte 2 stoßen in einem Winkel zueinander, sodass ein First 15 im höchsten Punkt ausgebildet wird. Der biegesteife Kopplungsstoß 7 verläuft in der Winkelhalbierenden. Die Länge eines Trägerabschnittes 2 kann beispielsweise 15 m umfassen, sodass in diesem Ausführungsbeispiel eine gekoppelte Trägergesamtlänge von 30 m erzielt wird. Die Kopplung der Trägerabschnitte 2 erfolgt baustellenseitig, sodass nur die Trägerabschnitte 2 transportiert werden müssen, nicht aber ein Holzträger 1, dessen Transport mit erheblichem Kostenaufwand verbunden sein kann. Nach der baustellenseitigen Montage der Trägerabschnitte 2 zu einem Holzträger 1 kann der Holzträger 1 mittels Kran auf das vorgesehene Lager des Tragwerks gehoben werden, beispielsweise auf einen Stützenanschluss an eine Stahlbetonstütze.
Eine Draufsicht auf die Oberseite des Holzträgers 1 aus 1 ist in 2 dargestellt. Der Obergurt 3 ist mehrteilig ausgeführt in einen ersten Teil 3a und einen zweiten Teil 3b. Zwischen dem ersten Teil 3a und dem zweiten Teil des Obergurtes 3b sind die Streben 5c angeordnet. Die Kontaktflächen zwischen den Gurtteilen und den Streben 5c bilden die Knotenpunkte 6. Im Kopplungsstoß 7 sind die zwei Trägerabschnitte 2 miteinander verbunden.
Eine Darstellung eines Querschnitts eines Holzträgers 1 entlang der Schnittlinie A-B aus 1 zeigt 3. Im Querschnitt grundsätzlich einer I-Form gleichend, schließen der erste Teil des Obergurtes 3a und der erste Teil der Untergurtes 4a an eine erste Seitenfläche 5a der Strebe 5c an und der zweite Teil des Obergurtes 3b und der zweite Teil des Untergutes 4b schließen an eine zweite, gegenüberliegende Seitenfläche 5b der Strebe 5c an.
Die Querschnittsgeometrie trägt dazu bei, die Biegesteifigkeit des Holzträgers 1 zu erhöhen. Zudem ist die Herstellung des Holzträgers 1 durch diesen Aufbau rationalisierbar, derart, dass eine längsaxiale Anpassung der Strebe 5c mit größeren Maßtoleranzen möglich ist.
4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kopplungsstoßes 7 von zwei benachbart anstehenden Trägerabschnitten 2, die in einem Winkel unter Bildung eines Firstes 15 stoßen, wobei der Kopplungsstoß 7 in der Winkelhalbierenden verläuft.
Wie in 4 zu erkennen ist, ist zwischen dem ersten Teil 3a und dem zweiten Teil 3b des Obergurtes sowie zwischen dem ersten Teil 4a und den zweitem Teil 4b des Untergurtes jeweils ein erstes und ein zweites Kopplungselement 8 angeordnet. Über vier Kopplungselemente 8 werden zwei Haltepunkte zur Kopplung ausgebildet. Eine verdrehsichere Kopplung der Trägerabschnitte 2 erfolgt durch einen Bolzen 14, der durch die Aufnahmeöffnungen 10 von Augenstabanschlüssen 9 geführt wird. Über eine Beabstandung der Haltepunkte, erkennbar durch den vertikalen Abstand der Bolzen 14, ist inter alia die Biegesteifigkeit des Holzträgers 1 beeinflussbar.
Indem die Kopplungselemente 8 zwischen die Gurtteile eingelassen werden, erfolgt ein unmittelbarer Stoß der Gurtteile der Trägerabschnitte 2 aneinander, sodass die Kopplungselemente 8 vom Holz weitestgehend verdeckt werden, was ästhetisch und insbesondere hinsichtlich des Brandschutzes vorteilhaft ist.
Streben 5c, die nahe am Kopplungsstoß 7 angeordnet sind, können nicht in einem Knotenpunkt 6 zwischen den Gurtteilen gehalten werden, da der Raum durch die Kopplungselemente 8 beansprucht wird. Daher weisen die Kopplungselemente 8 Anschlussplatten 12 auf, beispielsweise Schlitzbleche, über die Streben 5c mit den Kopplungselementen 8 verbindbar sind. Dies trägt zum einen zu einem harmonischen Gesamteindruck der Strebenverteilung im Holzträger 1 bei. Zum anderen leisten die Streben 5c einen statischen Beitrag, indem Kopplungselemente 8 eines Trägerabschnittes 2 miteinander verbunden werden, derart, dass inter alia Kräfte vom Obergurt 3 auf den Untergurt 4 übertragbar sind. Eine zusätzliche Strebe 5c ist mittig zwischen den Trägerabschnitten 2 angeordnet, die ebenfalls über Anschlussplatten 12 mit Kopplungselementen 8 verbindbar ist.
Eine Seitenansicht eines ersten und eines zweiten Kopplungselements (8a, 8b) ist in 5 dargestellt, welches in 4 zwischen dem ersten Teil 4a und dem zweiten Teil 4b des Untergurtes angeordnet ist. Ein Kopplungselement 8 weist einen Augenstabanschluss 9 auf, bestehend aus einem Befestigungskörper 11 und einer oder mehrerer Ringplatten 16, welche Öffnungen 10 aufweisen, in die ein Verbindungsbolzen 14 positioniert wird. An den Ringplatten 16 können sich zusätzlich ein oder mehrere Anschlussplatten 12 zum Anschluss von Streben 5c befinden. Der Befestigungskörper 11 ist als hülsenartiges Metallteil gestaltet, das als Schweißteil mit weiteren Komponenten verbunden ist. Vorzugsweise ist der Befestigungskörper 11 eckig gestaltet, um einen unmittelbaren Formschluss mit den an diesen anliegenden ersten und zweiten Untergurtteilen (4a, 4b) zu ermöglichen. Die Fixierung des Befestigungskörpers 11 mit den Gurtteilen erfolgt beispielsweise über Stabdübelverbindungen.
Die Anschlussplatten 12, die vorzugsweise aus Metall gefertigt sind, sind ebenfalls über Stabdübel mit Streben 5c verbunden, die wiederum eine Verbindung mit weiteren Kopplungselementen 8 ermöglichen.
Die Verbindung des ersten mit dem zweiten Kopplungselement (8a, 8b) erfolgt, indem ein Bolzen 14 in die Aufnahmeöffnung 10 des Augenstabanschlusses 9 geführt wird. Die Verbindung der Kopplungselemente 8 erfolgt dabei nicht geradlinig, sondern unter der Ausbildung eines Winkels, der bei einem runden Bolzen 14 grundsätzlich frei wählbar ist, jedoch statisch und konstruktiv mit der Länge der Kopplungselemente 8, mit der Anbindung der Anschlussplatten 12 beziehungsweise mit den Streben 5c und mit der Länge der Obergurte 3 und der Untergurte 4 abzustimmen ist. Vorgesehen ist, die Kopplungselemente 8 bereits werksseitig an den Trägerabschnitten 2 zu montieren, sodass ein hoher Vorfertigungsgrad realisierbar ist. Zudem können geringfügige Anpassungen, inter alia die Länge der Gurtteile sowie die Schnittführung an den Stoßflächen der Gurtteile, umgesetzt werden.
Die Verbindung eines ersten mit einem zweiten Kopplungselement (8a, 8b) zur Kopplung von Trägerabschnitten 2 erfolgt grundsätzlich baustellenseitig. Das Einführen eines Bolzens 14 in die dafür vorgesehenen Augenstabanschlüsse 9 ist sehr einfach durchführbar, sodass damit betrautes Personal keiner aufwendigen Schulung bedarf. Zudem vereinfacht die Zerlegbarkeit des Holzträgers 1 die Transportlogistik maßgeblich, in dem auf kostenintensive und genehmigungspflichtige Sondertransporte weitestgehend verzichtet werden kann.
In 6 wird eine Draufsicht auf die Oberseite der Kopplungselemente 8 aus 5 gezeigt. Um eine verdrehsichere Verbindung zu schaffen, sind Ringplatten 16 mit dem Befestigungskörper 11 verbunden. Dabei weist das erste Kopplungselement 8a zwei Ringplatten 16 auf, zwischen die die eine Ringplatte 16 des zweiten Kopplungselements 8b eingesetzt wird. Zur Verbindung des ersten mit dem zweiten Kopplungselement (8a, 8b) wird ein Bolzen 14 durch die drei Aufnahmeöffnungen 10 der Ringplatten 16 geführt, sodass zwei Kopplungselemente 8 über einen Augenstabanschluss 9 verbindbar sind. Vorzugsweise ist der Bolzen 14 zumindest partiell leicht konisch gestaltet, um das Einführen in die Aufnahmeöffnungen 10 zu erleichtern.
Im Wesentlichen mittig auf der Ringplatte 16 des zweiten Kopplungselements 8b ist eine Anschlussplatte 12 angeordnet, die mit einer Strebe 5c verbindbar ist, die die Mitte des Kopplungssto-ßes 7 markiert.
7 zeigt eine Seitenansicht eines exemplarischen Holzträgers 1, der durch eine Vielzahl von gekoppelten Trägerabschnitten 2 zusammengesetzt ist. Stets werden die benachbart anstehenden Trägerabschnitte 2 winkelig verbunden, inter alia zur Erhöhung der Biegesteifigkeit, sodass jeweils ein First 15 beziehungsweise ein höchster Punkt zwischen den unmittelbar gekoppelten Trägerabschnitten 2 gebildet wird. Der Kopplungsstoß 7 verläuft stets mittig in beziehungsweise entlang der Winkelhalbierenden, sodass ein symmetrisches Bauteil mit gleichmäßigem Lastabtrag erzeugt wird.
Über die Kopplung einer Vielzahl von Trägerabschnitten 2 können verschiedene Bestandteile einer Gebäudehülle realisiert werden, beispielsweise Dachkonstruktionen in Form von Winkeldächern, inter alia Sattel-, Mansarden oder Walmdächer, oder Wandelemente. Darüber hinaus gehend kann auch innerhalb eines Gebäudes das Tragwerk von Deckenkonstruktionen auf einem vorschlagsgemäßen Holzträger 1 basieren.
Bezugszeichenliste

1: Holzträger
2: Trägerabschnitt
3: Obergurt
3a: Erster Teil eines Obergurtes
3b: Zweiter Teil eines Obergurtes
4: Untergurt
4a: Erster Teil eines Untergurtes
4b: Zweiter Teil eines Untergurtes
5: Distanzelement
5a: Erste Seitenfläche
5b: Zweite Seitenfläche
5c: Strebe
6: Knotenpunkt
7: Kopplungsstoß
8: Kopplungselement
8a: Erstes Kopplungselement
8b: Zweites Kopplungselement
9: Augenstabanschluss
10: Aufnahmeöffnung
11: Befestigungskörper
12: Anschlussplatte
14: Bolzen
15: First
16: Ringplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2009/0094930 A1 [0005]
US 2017/0234011 A1 [0005]
DE 3210928 A1 [0005]
US 3867803 [0005]
EP 0664326 A2 [0005]
DE 102007061318 B3 [0008]
EP 0051270 B1 [0009]

Claims

Holzträger (1), zur Konstruktion eines Winkeldachs, bestehend aus wenigstens zwei Trägerabschnitten (2), wobei ein Trägerabschnitt (2) einen Obergurt (3) und einen Untergurt (4) aufweist, die parallelgurtig ausgerichtet sind und über ein Distanzelement (5) einander beabstandet angeordnet sind, derart, dass das Distanzelement (5) zwischen dem Obergurt (3) und dem Untergurt (4) angeordnet ist und mit dem Obergurt (3) und dem Untergurt (4) jeweils in einem Knotenpunkt (6) verbunden ist, und wobei die Trägerabschnitte (2) Kopplungselemente (8) aufweisen zur Ausformung eines Kopplungsstoßes (7) benachbart anstehender Trägerabschnitte (2), derart, dass die Trägerabschnitte (2) in einem Winkel zueinander einen First (15) bildend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsstoß (7) in der Winkelhalbierenden verläuft.
Holzträger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Strebe (5c) als Distanzelement (5).
Holzträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Obergurt (3) und / oder der Untergurt (4) aus Furnierschichtholz bestehen.
Holzträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Obergurt (3) und / oder der Untergurt (4) aus Laubholzholz bestehen.
Holzträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (5) mit dem Obergurt (3) und/ oder mit dem Untergurt (4) ausschließlich mittels Klebung verbunden ist.
Holzträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Obergurt (3) und / oder der Untergurt (4) geteilt ist, derart, dass ein erster Teil eines Obergurtes (3a) und / oder ein erster Teil des Untergurtes (4a) einer ersten Seitenfläche (5a) des Distanzelements (5) anliegt und ein zweiter Teil eines Obergurtes (3b) und / oder ein zweiter Teil des Untergurtes (4b) einer zweiten Seitenfläche (5b) des Distanzelements (5) anliegt, die der ersten Seitenfläche (5a) gegenüber liegt.
Holzträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopplungselement (8) an den Obergurt (3) und an den Untergurt (4) eines Trägerabschnittes (2) anschließt, und dass ein erstes Kopplungselement (8a) eines Trägerabschnittes (2) über ein komplementär wirksames Haltemittel mit einem zweiten Kopplungselement (8b) eines zweiten Trägerabschnittes (2) verbindbar ist.
Holzträger nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Augenstabanschluss (9) als komplementär wirksames Haltemittel.
Holzträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Kopplungselement (8) an den Obergurt (3) und ein Kopplungselement (8) an den Untergurt (4) angeschlossen ist.
Holzträger nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (8) einen Befestigungskörper (11) aufweist, der zwischen dem ersten Teil (3a) und dem zweitem Teil des Obergurtes (3b) und / oder dem ersten Teil (4a) oder dem zweiten Teils eines Untergurtes (4b) angeordnet ist.
Verwendung eines Holzträgers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Teil eines Tragwerks.