DE3132828C2 - Anschlußmittel für Holzstäbe und Verfahren zum Einbau des Anschlußmittels - Google Patents

Abstract

Nach der Erfindung wird in die Stirnfläche von Stäben aus gewachsenem oder verleimtem Holz ein Verbindungsstück in Form eines Metallrohres in eine Bohrung von ringförmigem Querschnitt eingeleimt. Auf diese Weise wird eine mehrschnittige Verleimung geschaffen, welche verminderte Spaltzugkräfte auf das Stabende ausübt. Die Lasteinleitung über die hülsenförmige Einleimung verteilt die Lasten auf den Holzquerschnitt besser und stellt gleichzeitig eine Umschnürung für den innerhalb der Kreisringnut liegenden Holzquerschnitt dar. Die eingeleimten Metallstäbe besitzen eine größere Verleimungsfläche bei kürzerer Einbindetiefe als ein Vollstab. Es wird ein Verfahren angegeben, womit es gelingt, auch dünnwandige Metallhülsen einzuleimen, die eine nur geringe Schwächung des Holzquerschnitts bedeuten. Über einen Leimzuführkanal kann der Leim, auch hohlraumfüllende Leime, so in die Ringnut eingebracht werden, daß ein Lufteinschluß vermieden wird und eine satte Benetzung aller Leimflächen erzielt wird. Weitere Ausgestaltungen der Manteloberflächen mit Leimnuten und Profilierung tragen dazu bei, die Leimverteilung in der Ringnut sicherzustellen, damit ein hoher Verbund auf allen Leimflächen zustandekommt. Die Erfindung sieht ferner eine zusätzliche Umschnürung von Rundstabhölzern mit Bundringen oder ähnlichem vor, die in der Lage sind, das Aufspalten von Holzstäben geringer Spaltzugfestigkeit zu verhindern.

Description

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Gemäß der Schweizer Patentschrift CH 2 33 812 sind Metallstab eingepreßt wird, der in vorteilhafter Weise

Verbindungsdübel zum Einsetzen in vorgebohrte Lö- dazu führt, daß der Leim in die Oberflächen der Ringnut

eher der zu verbindenden Teile aus zwei einen Winkel eingearbeitet wird. Es kann dabei sogar erreicht wer-

miteinander einschließenden hülsenförmigen Armen den, daß infolge der Röhrchenstruktur des Holzes Leim

bekannt die in Kreisringbohrungen eingesetzt werden. 5 in das Holzgefüge eindringt und zu einer Verfestigung

Die Dübel ergeben aufgrund einer durch die Mantelin- des Holzes beiträgt

nenfläche vergrößerten Reibungsfläche einen besseren Weitere Ausschmückungen der Erfindung sehen vor,

Halt in den Bohrungen. Bei dem Verbindungsdübel, der daß bei Verwendung von Leim mit hohem Feststoffan-

in die Gehrungsflächen eingesetzt wird, um die Sehen- teil und Profilierung der Manteloberflächen des Metall-

kel der Gehrung zu verdübeln, werden auf den hülsen- io stabs die Leimfuge flaschenförmig zum Bohrlochlief-

förmigen Arm überwiegend Querkräfte wirksam, wofür sten hin vergrößert wird, durch Komprimierung des

die zusätzliche Reibungsfläche auf der Hülseninnenflä- Holzgefüges oder durch Abtrag von Holzbestandteilen,

ehe keine Verbesserung ergibt Insofern leistet die Hül- Der besondere Vorteil einer derartigen Ausführung be-

seninnenfläche keinen die Querkraftübertragung stei- steht darin, daß der Leim mit einer Festigkeit die zwi-

gernden Beitrag. Dies ist ein bemerkenswerter Nachteil. 15 sehen der Festigkeit des Metalls und des Holzes liegt.

Die Erfindung hat sich nummehr zur Aufgabe ge- quasi eine Verdickung des Metallabstandes herstellt, mit macht die Nachteile bekannter AnschlußirJttel zu be- der Wirkung, daß ein zusätzlicher Formschluß der Verseitigen und bei kürzerer Einleimlänge höhere Lasten ankerung entsteht Man erreicht auf diese Weise nicht zu übertragen und die auftretenden Spaltzugkräfte im nur einen innigen Verbund über die Leimung, sondern Holzquerschnitt zu reduzieren. 20 durch den Formschluß eine Art Verzahnung des Metall-Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die stabs.

im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Der Überschußleim bildet zur Oberfläche des Metall-Merkmale gelöst stabs einen höherwertigen Verbund, so daß der Leim im

Die Verleimung des Metallstabs findet in der Ringnut ausgehärteten Zustand gleichsam eine nachträgliche sowohl auf der inneren Bohrungswand als auch auf der 25 Verdickung des Metallstabs im Bohrlochtiefsten daräußeren statt Es steht somit eine weit größere Leimflä- stellt

ehe zur Verfügung, welche die vom Metallstab über- Die Erfindung hat sich ferner zur Aufgabe gemacht

tragbare Last bei kürzerer Einbindelänge in den Holz- das Verfahren zum Einleimen eines im Querschnitt ring-

querschnitt einleiten kann als vergleichsweise bei einem förmigen Metallstabs zeitsparend, sicher und wirtschaft-

Metallvollstab. 30 Hch auszuführen.

Es gelingt mit Hilfe der mehrschichtigen Verleimung Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß in die mit

in der Ringnut die äußere Last besser auf den Holzquer- Leim gefüllte Ringnut der Metallstab eingedrückt und

schnitt verteilt einzuleiten. Darüber hinaus bewirkt der eingedreht wird, so daß die Mantelflächen allseitig vom

Ringquerschnitt des Metallstabs eine Umschnürung des Leim benetzt und der Leim in die Bohrungswandungen

Holzquerschnitts innerhalb des Ringes. Spaltkräfte tre- 35 eingearbeitet wird. Nach dem erfindungsgemäßen Ver-

ten nur mehr im außerhalb des Rings liegenden Holz fahren ist eine den statischen Erfordernissen einer

auf. mehrschichtigen Verleimung gleichkommenden Verlei-

Ein wesentlicher Nachteil der eingeleimten Gewinde- mung in einem Arbeitsschritt zu erzielen,

stange wird durch die Ringbewehrung beseitigt und da- Zieht man zur Verleimung solche an sich bekannten

durch eine wirtschaftlichere Nutzung ermöglicht. Die 40 Leime heran, die ihre Reaktionskomponente inkorpo-

Verankerung der Verbindungsteile von dünnwandigem riert, mikroverkapselt enthalten, so wird beim Eindre-

Querschnitt in den Stirnflächen von Holzstäben führen hen des Metallstabs eine Zerstörung der Mikrokapseln

nur zu einer minimierten Holzquerschnittschwächung. ausgelöst und die Härtung sogleich in Gang gesetzt. Die

Stahl- und Holzquerschnitt lassen sich entsprechend Aushärtung des Leims findet je nach Temperatur dann

der jeweiligen zu kombinierenden Festigkeiten des 45 in einer Zeitspanne von 30 Minuten bis zu 2 Std. statt.

Stahls und Holzes besser aufeinander abstimmen. Damit ist ein zeitsparender Einbau möglich ohne zu-

Gemäß der besonderen Ausgestaltung der Erfindung sätzliche Maßnahmen wie Trocknen des Holzes, Pres-

ist zum Einbringen des Leimes in die schmale, schlanke sen der Verleimung, Erwärmung, mehrere Tage dauern-

Ringnut ein eigener Leimzuführungskanal vorgesehen. de Lagerung bis zur vollständigen Aushärtung.

Bei Ringdurchmesser von mehr als 2 cm sieht die Erfin- 50 Nach einer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich der

dung ferner vor, daß entsprechend der Viskosität des Überschußleim mit inkorporierten Feststoffen dazu

Leims mehrere Leimzuführungskanäle vorhanden sind. verwenden, daß im Bereich des Tiefsten die Bohrungs-

Die Anordnung der Kanäle richtet sich von Fall zu wände abgetragen bzw. verdrängt werden, einerseits

Fall nach den Erfordernissen. So mag in der Regel der durch den Aufbau eines hydrostatischen Drucks im

Kanal horizontal, in Sonderfällen jedoch auch geneigt 55 Leim, andererseits aber auch durch den Abtrag von

von unten nach oben von der Oberfläche des Holzquer- Holz. Dies führt dazu, daß der Metallstab eine Verdik-

schnitts aus zum Bohrungstiefsten hin angeordnet wer- kung im Bohrlochtiefsten erfährt, weil der Leim im an-

den. Auch Zuführungskanäle in Form kreisrunder Boh- gebundenen Zustand wie eine Aufpfropfung auf das

rungen parallel zur inneren oder äußeren Mantelfläche Metall wirksam wird. Auf die besonderen Vorteile die-

der Ringnut von der Stirnfläche des Holzstabs aus kön- 60 ses Verfahrens wurde schon bei den Sachansprüchen

nen sich als zweckmäßig erweisen. eingegangen.

Von besonderem Vorteil ist die Ausschmückung der Das, Verfahren des Einleimens läßt sich nach einer

Erfindung, die vorsieht, daß der Leimzuführungskanal weiteren Ausbildung der Erfindung dahingehend vor-

gegen Wiederaustritt des Leims abgedichtet wird. Na- teilhaft vereinfachen, daß der Metallstab eingeschlagen

mentlich bei Verwendung eines hohlraumfüllenden, mit 65 und zwischendurch gedreht wird. Bei einer Serienfabri-

harten Zuschlägen ausgestatteten Leimes, baut sich kation wird man sich in der Regel jedoch darauf einrich-

dann bei einem Überschuß an Leim bei kleinen Leim- ten, den Metallstab einzudrehen mit Hilfe einer geeigne-

spaltdicken ein hydrostatischer Druck auf, wenn der ten Vorrichtung, die sich am Stabkopf anbringen läßt.

Zusätzliche Einrichtungen oder Ausgestaltungen des freien, nicht verleimten Metallstabendes zum leichteren Fassen und Drehen bei der Durchführung des Verfahrens sind von Fall zu Fall zweckmäßig und richten sich nach den Durchmessern des Metallstabs, ebenso wie nach der Art und Größe der verwendeten Vorrichtungen.

Verankerungen nach der Erfindung lassen sich in idealer Weise an die jeweiligen Erfordernisse anpassen dadurch, daß der Durchmesser des Metallstabs so ge- ίο wählt wird, wie es die jeweiligen Umstände erfordern. Aus dem Blickpunkt der möglichst gleichmäßigen Eintragung der Lasten in den Holzstab empfiehlt sich allerdings, den Durchmesser des Metallstabs dahingehend zu optimieren, daß der Querschnitt innerhalb des Ringes größer ist als der außerhalb des Ringes liegende Holzquerschnitt Dies ergibt sich aus der Überlegung, daß der innerhalb des Ringes liegende Holzquerschnitt durch die Umschnürungswirkung des Metallstabs eine relativ höhere Last abzutragen vermag als der restliche Holzquerschnitt

Läßt es die jeweilige Holzart wegen der Gefügestruktur zweckmäßig erscheinen, die Verleimung möglichst an den Randzonen vorzunehmen, wo die höhere Holzfestigkeit zur Verfügung steht, dann ist wie nach der Erfindung vorgesehen, der außerhalb des Ringquerschnitts liegende Restholzquerschnitt wesentlich kleiner und in der Lage, noch mehrschnittig Lasten abzutragen. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand zweier Zeichnungen über ein Ausführungsbeispiel erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen längsachsparallelen Schnitt durch das Holzstabende mit eingeleimtem Metallstab von ringförmigem Querschnitt mit Leimzuführungskanal,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1.

In F i g. 1 ist der Metallstab von ringförmigem Querschnitt so eingeleimt daß die außerhalb der Ringnut liegende Holzquerschnittfläche A kleiner ist als die Kernfläche K.

Der Metallstab 1 besitzt in dem gezeigten Beispiel ein innenliegendes Gewinde 7, in das eine Schraube eingeschraubt werden kann. Der Leimzuführkanal 5 ist hier horizontal angeordnet dargestellt Er ist mit einem Rundstück 6 abgedichtet Die Leimfuge 8 ist zum Bohrlochtiefsten hin ausgebaucht Der Metallstab ist auf der äußeren Mantelfläche 3 und der inneren Mantelfläche 4 voll verleimt

In F i g 2 ist der Querschnitt H-II aus F i g. 1 jedoch ohne Metallstab dargestellt Innerhalb der als Ringnut ausgebildeten Bohrung 9 liegt die Kernfläche K, außerhalb der Ringnut liegt die Fläche A. Im hier dargestellten Beispiel hat der verleimte Brettschichtholzstab einen quadratischen Querschnitt Er kann auch von rechteckigem oder kreisrundem Querschnitt sein. Erfindungsgemäß wird das Verhältnis der Kernfläche K zu Restfläche A größer als 1 ausgebildet Bei Hölzern geringer Spaltzugfestigkeit kann es zweckmäßig sein, das Verhältnis kleiner 1 zu wählen.

In besonders gelagerten Fällen sind diametral gegenüberliegend zwei Leimzuführkanäle 5 zweckmäßig. Sie erweisen sich als erforderlich, wenn die Leimverteilung von einem Zuführkanal aus nicht mehr sichergestellt ist Die Ausgestaltung des nicht verleimten Metallstabendes richtet sich jeweils nach dem Verwendungszweck und kann sehr unterschiedlich ausgebildet sein, in einem Fall erweist sich ein Außengewinde als zweckmäßig, im anderen Fall ein Schlitz mit einer Bohrung für eine Steckverbindung oder Schraube oder ein Innengewinde zum Einschrauben eines Bolzens. Das angeführte Beispiel gibt nur andeutungsweise einen Abriß der Vielfalt der Möglichkeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 folg entwickelt worden, welche unter anderem auch ei- Patentansprüche: nen hohen Anteil an Feststoffen hoher Härte beinhalter. Diese Leime sind in der Lage hohe Verbundfestig-

1. Verankerung eines Anschlußmittels in der Stirn- keiten auch dann zu bilden, wenn Hohlräume oder Fufläche von normalkraftbeanspruchten Stäben aus 5 gen verfüllt werden müssen, wie z. B. bei einem Spalt Holz, insbesondere aus gewachsenem oder brett- zwischen Verbindungselement und Bohrlochwandung,
schichtverleimtem Holz, mit einem in eine axial ge- Ein in die Stirnfläche eines brettschichtverleimten richtete Bohrung eingeleimten Metallstab, da- Stabes eingeleimte Gewindescange bewirkt bei axialer durch gekennzeichnet, daß die Bohrung (9) Beanspruchung Spaltzugkräfte im Holzquerschnitt und der Metallstab (1) in an sich bekannter Weise to Deshalb müssen die Querschnitte des Gewindestabs ringförmigen Querschnitt haben, die Mantelflächen bzw. dessen Beanspruchung auf den Querschnitt des des Mfctallstabes (1) eine Profiliening zur Aufnahme Holzes abgestimmt werden. Nach den einschlägigen des Leims aufweisen und das Verhältnis der Kernflä- technischen Empfehlungen muß ein Randabstand von ehe K zu der Restfläche /!größer als list mindestens 4d eingehalten werden, wenn als d der

2. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch ge- is Durchmesser des Gewindestabs bezeichnet wird. Auch kennzeichnet daß im Tiefen der Bohrung minde- ist die Einleimlänge nicht frei wählbar. Man muß im stens ein Leimzuführkanal angeordnet ist Minimum eine Einleimlänge von 1Od einhalten und

3. Verankerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch kann eine Einleimlänge von höchstens 20 d zur Lastgekennzeichnet daß die Leimfuge im Bereich des übertragung ausnutzen. Maßgebend für die Lastabtra-Bohrlochtiefsten eine Verdickung aufweist 20 gung ist die Verbundfestigkeit des Holzes. Sie erfordert

4. Verankerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der Regel so große Leimflächen, daß die Einleimlänge dadurch gekennzeichnet daß ein spaltfüllender des Gewindestabs größer als 20 d wird. Die Mantelflä-Leim mit hohem Feststoffanteil verwendet ist ehe des Gewindestabs von 20 d Einleimlänge reicht in

5. Verfahren zum Einleimen eines Metallstabs der Regel nicht aus, die Last des Stabs einzuleiten,
nach einem der Ansprüche Ibis 4, dadurch gekenn- 25 Die vom Holzquerschnitt 4 d χ 4 d aufnehmbare Zugzeichnet daß der Metallstab mit axialem Druck und oder Drucklast kann über einen in die Stirnfläche eingedrehender Bewegung in die leimgefüllte Bohrung leimten Gewindebolzen nicht übertragen werden, weil versetzt wird, um den Leim in die Bohrungswandun- letzten Endes die Leimflächen als Mantelfläche der zygen einzuarbeiten. lindrischen Bohrung nicht groß genug gewählt werden

6. Verfahren zum Einleimen eines Metallstabs 30 kann. Dies bedeutet eine unwirtschaftlicheNutzung der nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet Materialeigenschaften von Holz und StahL Gewindedaß der uberschußleim, insbesondere im Bereich stangen in die Stirnfläche von Holzstäben einzuleimen des Tiefsten, die Bohrungswände verdrängt durch erlauben keine optimale Ausnutzung beider Werkstoffe. Aufbau eines hydrostatischen Drucks im Leim und Man könnte sich vorstellen, die Stirnfläche beispielsdurch Abtrag von Holz mit den im Leim inkorpo- 35 weise durch einen kreuzförmigen Schlitz aufzuschlitzen, rierten Feststoffen. um in den Sägeschnittschlitzen speziell geformte Me-

7. Verfahren zum Einleimen eines Metallstabs tallstücke einzuleimen, die in der Summe größere Leimnach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der flächen als der reine Rundstab besitzen. Da Holz jedoch Metallstab eingeschlagen und zwischendurch ge- inneren Spannungen unterliegt muß damit gerechnet dreht wird. 40 werden, daß durch das Auftrennen des Stabendes ein

Verzug entsteht wodurch das Einleimen erheblich er-

schwert würde. Ganz abgesehen davon, würden die

Spaltkräfte nicht verringert sondern nur vergrößert werden. Man würde folglich wiederum mit einem sehr

§ Die Erfindung betrifft die Verankerung eines An- 45 ungünstigen Verhältnis von Metallquerschnitt zu HoIz-

<| Schlußmittels in der Stirnfläche von normalkraftbean- querschnitt arbeiten. Abgesehen davon, würde das Ein-

}! spruchten Stäben aus Holz, insbesondere aus gewachse- . leimen derartig geformter Teile mit erheblichen

M nem oder brettschichtverleimtem Holz, mit einem in Schwierigkeiten verbunden sein. Es ist kaum vorstell-

ρ eine axial gerichtete Bohrung eingeleimten Metallstab bar, daß auf diesem Wege ein wirtschaftlicher Einbau

U sowie Verfahren zur Herstellung der Verankerung. 50 der Verbindungsmittel zu erzielen ist.

ψ Die Entwicklung auf dem Gebiet der Leime ermög- Gewindebolzen werden heute fast ausschließlich in

[' licht das Einleimen von Gewindestangen aus Stahl in brettschichtverleimte Stäbe eingeleimt. In gewachse-

[ä Holzbauteile, welche zur Herstellung von Anschlüssen nem Holz, wie z. B. Rundholz, sind derartige Einleitun-

Il und Stoßen herangezogen werden können. Namentlich gen nur bedingt möglich, weil das Schwinden des Holzes

im Brettschichtholzbau werden Gewindestangen quer 55 einen Verlust der Verbundfestigkeit bewirkt wenn sich

• zur Faser des Holzes, aber auch längs eingeleimt. Mit radiale Schwindrisse einstellen. Die Spaltfestigkeit von

; ί den heute bekanntesten Resorcinharüleimen gelingt ei- gewachsenem Holz ist auch wesentlich geringer als die

\■; ne sichere Verleimung nur dann, wenn die Oberfläche von verleimtem Holz. Daher würde eine in die Stirnflä-

■ '\ des Stahlstabes eine Gewindeprofilierung besitzt mit ehe von gewachsenen Holz eingeleimte Gewindestange

einer Längsnut von ca. 7 mm² Querschnitt, die es ermög- 60 nur mit sehr geringer Belastung beansprucht werden

: licht, daß der überschüssige Leim beim Verleimen aus können.

der Bohrung austreten kann. Diese Leime ergeben ei- Bei gewachsenen Rundhölzern, deren Gefügedichte

nen hohen Haftverbund nur dann, wenn die Leim- vom Querschnittsmittelpunkt zum Rand ansteigt,

;^: schichtdicke sehr dünn, und die Bohrung im Holz kleiner kommt es ferner darauf an, daß die Verleimung im hö-

als der Gewindeaußendurchmesser ist. Vergleiche: 65 herfesten Randbereich ausgeführt wird. Ein im Kern

-,. Monier, Hemmer »Eingeleimte Gewindestangen« Ar- eingeleimter Gewindestab würde aufgrund der gerin-

beitsgemeinschaft Holz, Folge 6, Mai 81. gen Scherfestigkeit des Kernholzes ebenfalls nur gerin-

Inzwischen sind auch andere Kunstharzleime mit Er- ge Lasten übertragen können.