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BESCREIBUG
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Holzfachwerkbalken Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft einen
Holzbalken für eine mit Mauerwerk ausgemauerte Holzfachwerkwand.
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Bei einer derartigen Holzfachwerkwand bilden die Holzbalken ein Traggerippe
aus Stielen, Schwellen und aussteifenden Riegeln. Die Felder zwischen den Holzbalken
können beispielsweise mit Steinen ausgemauert sein.
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Stand der Technik Der Baustoff Holz weist den Vorteil auf, daß er
sich gut bearbeiten läßt und einen hohen Wärmedämmwert besitzt. Dieser ist bei normal
feuchtem Holz etwa doppelt so groß wie der von Porenbetonen gleicher Rohwichte und
mehr als fünfmal so gro wie der von Hüttensteinen mit Steinrohdichten von mehr als
1,4 kg/dm3.
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Nachteilig wirkt sich beim Holz sein Feuchtigkeitsverhalten aus. Holz
ist ein hygroskopischer Baustoff mit der Folge, daß sich sein Volumen entsprechend
dem Wechsel des Feuchtigkeitsgehaltes ändert. Die Volumenänderung ist in den drei
Hauptrichtungen des Holzes verschieden und kann tangential zum Stammquerschnitt
10% betragen. Demgegenüber sind die beiMauerwerkssteinen auftretenden Dimensionsveränderungen
verschwindend gering.
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Dies Verhalten von Holz führt dazu, daß sich zwischen den Holzbalken
und dem Mauerwerk Risse bilden. Bei Verwendung derartiger Fachwerkwänden im Wohnungsbau
stellen diese Risse unerwünschte Kältebrücken zwischen der Außenwitterung und dem
Wohnungsinnenraum dar. Es werden daher an der
Außen- und ggf.an
der Innenseite solcher Wände Wärmedämmschichten aufgebracht. Außerdem führt die
Rissebildung dazu, daß sich mit der Zeit der Verbund zwischen Mauerwerk und den
Holzbalken lockert.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
bei einer mit Mauerwerk ausgemauerten Holzfachwerkwand das Entstehen von Kältebrücken
zwischen den Holzbalken und den Ausmauerungen zu verhindern und die Stabilität dieser
Ausmauerungen zu erhöhten.
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Diese Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs gegeben.
Sie zeichnet sich dementsprechend dadurch aus, daß an der Seite des Holzbalkens,
die zum Mauerwerk hin ausgerichtet ist , mindestens eine nutartige Vertiefung ausgeformt
ist.
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Uurch diese Ausbildung wird erreicht, daß sich der Mörtel, der beim
Ausmauern der zwischen den balken vorhandenen Felder verwendet wird, in der Vertiefung
festsetzt und dadurch die zwischen den Balken und Mauerwerk entstandenen Spalte
verschließt. Dadurch wird einerseits das Entstehen einer unerwünschten Kältebrücke
verhindert und andererseits sichergestellt, da sich das Mauerwerk nicht von den
Balken lösen kann.
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Es hat sich als vorte'lhaft herausgestellt, die nutartige Vertiefung
längs der gesamten Balkenseite, die zum Mauerwerk hin ausgerichtet ist, auszubilden.
Dadurch. wird eine durchgehende Verzahnung von Balken und Mauerwerk erreicht, wodurch
sich die auf den zwischen Balken und Mauerwerk sich befindenden Mörtel wirkenden
Beanspruchungen über die gesamte Balkenlnge hin verteilen. Falls es die Balkenbreite
und die Wanddicke des ttauerwerks in konstruktiver Hinsicht zulassen, kann diese
Wirkung noch dadurch gesteigert werden,
daß mehrere Vertiefungen
in dem Balken in Querrichtung nebeneinander angeordnet werden.
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Hinsichtlich der Ausbildung der Querschnittsform der Vertiefung ist
entscheidend, daß bei einer Veränderung des Abstandes zwischen Balkenaußenseite
und Mauerwerkssteinen der in die Vertiefung hineinragende Mörtel nicht von dem Mauerwerk
losgerissen wird, sondern sich in Richtung der Ebene des Mauerwerks in der Vertiefung
relativ zum Holzbalken bewegen kann. Dies -bedingt, daß die Breite der Offnung der
Vertiefung nicht kleiner sein darf als die Breite in jedem anderen Querschnittsbereich
der Vertiefung.
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Eine hohe Feuchtigkeit des Baustoffes Holz bedingt nicht nur seine
starke Volumenvergrößerung; eine hohe Holzfeuchtigkeit ist auch Voraussetzung für
eine das Holz zerstörende Pilzentwicklung. Die Holzbalken sollen daher so wenig
wie möglich mit Wasser in Berührung kommen. Ein beim Ausmauern verwendeter Kalk-
oder Zementmörtel enthält bei seiner Verarbeitung relativ viel Wasser. Um zu verhindern,
daß sich dieses Wasser in den Vertiefungen sammelt und in das Holz eindringt, ist
vorgesehen, den Balken nicht direkt mit dem Mauerwerk und damit mit dem Mörtel in
Berührung zu bringen, sondern zwischen beiden Baustoffen eine wasserdichte Folie
anzuordnen. Diese Folie ist So biegsam, daß sie sich während des Ausmauerungsvorganges
leicht der Form des Vertiefungen anpassen kann.
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Statt einer Folie ist es auch moglich, eine nrofilierte Schiene zu
vewenden, die der Form der Vertiefung angepaßt ist und die die in dem Balken eingeformten
Vertiefungen vollflächig bedeckt. Die Schiene kann auch selber mit Vertiefungen
ausgestattet sein ur:C{uf dem dann nicht mit Vertiefungen versehenen B.;lt-n befestigt
sein. In diesem Fall tritt im !,ol.R?ll.en praktisch keine Scl,wås,1ung seines Querschnittes
auf.
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In konstruktiv einfacher Weise sind bei derartigen Schienenprofilen
die Erhebungen aus wandartigen Stegen gebildet.
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Die Schienenprofile können beispielsweise an dem Balken angenagelt
sein; sie können aber auch Vorsprünge aufweisen, mit denen sie in dem Holzbalken
eingelassen sind und die entweder punktuell oder als durchgenendes Band auf dem
Profil vorhanden sind. Das Profil läßt sich sehr vorteilhaft auch als seitliche
Schalung beim Verputzen des Mauerwerks verwenden, indem es in Querrichtung des Holzbal
kens breiter als der Holzbalken bzw. das Mauerwerk ausgebildet ist.
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Eine problemlose Anpassung des Schienenprofils mit seiner Breite an
die Tiefe des Holzbalkens bzw. an die Stärke des Mauerwerks wird durch eine zweigeteilte
Ausbildung des Profils erreicht, wobei sich die beiden Profile innerhalb des Bereichs,
der vom Mauerwerk bedeckt wird, überlappen.
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Durch eine in Querrichtung schlangenförmige Ausbildung der Profile
in diesem Überlappungsbereich wird eine gute Verzahnung sowohl der beiden Profile
miteinander, wodurch verhindert wird, daß Feuchtigkeit im Uberlappungsbereich vom
Mauerwerk in den Holzbalken eindringen kann, als auch der Profile mit dem Mauerwerk
erreicht.
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Das wasserdichte und witterungsbeständige Schienprofil läßt sich vorteilhaft
im Strangpreßverfahren aus Aluminium oder Plastikmaterial herstellen. Es ist auch
möglich, den profilierten Querschnitt des Aluminiumprofils aus einem ebenen, plattenartigen
Band durch entsprechende Biegeverformungen des Bandes herzustellen.
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Weitere vorteilhafte AusgP¢taltungen der Erfindung ergeben sich durch
die in den Unteransprüchen weiterhin angegebenen Merkmale, wobei beliebige Rückbeziehungen
möglich sind.
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KUR>7E BES5'!REIBUNG DER ZEICHNUNGEN Mehrere Ausführur'eispie1e
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Schrägansicht von zwei rechtwinklig miteinander
verbundenen Holzbalken, die eine erste Art von Vertiefungen aufweisen, Fig. 2 eine
Schrägansicht auf einen Holzbalken mit einer zweiten Art von Vertiefungen, Fig.
3 eine Schrägansicht auf einen Holzbalken mit einer dritten Art von Vertiefungen,
Fig. 4 eine Schrägansicht auf einen Holzbalken mit einer vierten Art von Vertiefungen,
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Holzbalken, dessen Vertiefungen mit einer Folie
bedeckt sind, Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Holzbalken, dessen Vertiefungen mit
einer Beschichtung verkleidet sind, Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Holzbalken,
an dem ein eine Vertiefung enthaltendes erstes Profil befestigt ist, Fig. 8 eine
Draufsicht auf einen Holzbalken mit zwei Vertiefungen enthaltenden anderen Profilen,
und Fig. 9 einen Querschnitt von zwei Vertiefungen aufweisenden weiteren Profilen.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG Fig. 1 zeigt als Ausschnitt aus
einer Fachwerkwand einen vertikalen Holzbalken 10, an dem ein horizontaler Holzbalken
24 befestigt ist. Der Holzbalken 10 hat einen etwa rechteckigen Querschnitt mit
den Abmessungen d1 in der Tiefe und b in der Breite. Er besitzt eine Stirnfläche
11 sowie Seitenflächen 12,14,18, die eine ebene Oberfläche aufweisen. Gegen seine
vierte Längsseite 16 stößt ein nicht dargestelltes Mauerwerk an.
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Auch der Holzbalken 24 hat einen etwa rechteckigen Querschnitt, wie
seine Stirnfläche 25 kenntlich macht. Seine sich gegenüberliegenden Seitenflächen
26,28 zeigen auf der Zeichnung nach oben bzw. nach unten. Auch an diese beiden Seitenflächen
26,28 stößt eine ebenfalls nicht dargestellte Mauerwerkswand an. Dieser Holzbalken
24 hat eine Ausdehnung von d2 in der Tiefe und von b2 in der Breite. Bei der Darstellung
gemäß Fig. 1 besitzen die beiden Holzbalken 10,24 in der Tiefe die gleichen Abmessungen,
so daß das Maß d1 gleich dem Maß d2 ist.
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In den Seitenflächen 16, 26, 28, die zum Mauerwerk hin ausgerichtet
sind, sind nutartige Vertiefungen vorgesehen.
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Diese Vertiefungen 40 verlaufen parallel zu den jeweiligen Balkenlängsachsen
20,22 beim Holzbalken 10 bzw. 30,32 beim Holzbalken 24. In Balkenlängsrichtung erstrecken
sich die Vertiefungen über die gesamte Balkenlänge.
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Die Vertiefungen 40 sind in die Holzbalken 10,24 eingeformt. Ihr Querschnitt
weist die Form eines Rechteckes auf.
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Die Seitenwände 42,44 der Vertiefungen 40 stellen im Querschnitt zwei
gegenüberliegende Seiten des Rechteckes dar.
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Die Seitenwände 42,44 liegen parallel zu den Seitenkanten 20,22 des
Holzbalkens 10. Die rückwärtige Seitenwand 46 der Vertiefung 40 stellt die dritte
Seite des Rechteckes dar. Die vierte Seite des Rechteckes ,die die offene Seite
der
Vertiefung darstellt, liegt in der Ebene der jeweiligen Seitenwand 16 des Holzbalkens
10 bzw. der Seitenwände 26,28 des Holzbalkens 24. Jeder der beiden Holzbalken 10,24
besitzt drei nebeneinanderliegende Vertiefungen 40, die im gleichen Abstand auf
den jeweiligen Längsflächen 16,26,28 der Holzbalken 10,24 angeordnet sind und dadurch
im Stoßbereich der beiden Holzbalken 10,24 genau miteinander fluchten.
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Es ist nicht erforderlich, daß die Vertiefungen 40 in den beiden Holzbalken
10,24 in gleicher Weise angeordnet sind.
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So können die Anzahl und der gegenseitige Abstand der Vertiefungen
40 in den Holzbalken unterschiedlich zueinander sein.
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In Fig. 2,3 und 4 sind drei weitere Querschnittsformen von Vertiefungen
dargestellt. In Fig. 2 ist ein Holzbalken 50 mit seiner oberen Stirnfläche 51 und
einer Seitenfläche 52 dargestellt. Die Seitenfläche 52 ist zu einem an sie anstoßenden
Mauerwerk hin ausgerichtet. In der Seitenwand 52 ist eine Vertiefung 54 eingeformt,
deren Querschnitt dreieckförmig ist. Mit zwei Seiten 55,56 dieses Dreiecks schneidet
die Vertiefung 54 in den Balken 50 ein, während die dritte Seite des Dreiecks die
offene Seite derVertiefung 54 darstellt und in der Ebene der Wand 52 liegt. Die
Vertiefung 54 ist mit ihren Seitenflächen 55,56 parallel zu den Längskanten 58,59
der Seitenfläche 52 ausgerichtet.
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Von dem Holzbalken 60 ist in Fig.3 eine StirnflAche 61 sowie eine
Seitenfläche 62 dargestellt. Die Seitenfläche 62 ist ebenfalls wie die Wand 52 zu
einem nicht dargestellten Mauerwerk hin ausgerichtet. Die Seitenwand 62 ist mit
zwei Vertiefungen 64 versehen, die im Querschnitt die Form eines Kreisabschnittes
aufweisen. Die gerade Seite des Kreisabschnittes stellt die offene Seite der Vertiefung
64 dar und liegt in der Ebene der Wand 62. Die gewölbten Längswände 66 der Vertiefungen
64 sind im Abstand zueinander und
parallel zu den Längskanten 68,69
der Seitenfläche 62 in derselben eingeformt.
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In Fig.4 ist ein Holzbalken 70 mit einer Stirnfläche 71 und mit einer
Seitenfläche 72 dargestellt. Die Seitenfläche 72 ist zu einem nicht dargestellten
Mauerwerk hin ausgerichtet. In der Seitenfläche 72 ist eine Vertiefung 74 eingeformt,
deren Querschnitt die Form eines Trapezes besitzt.
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Die längere der beiden parallelen Seiten des Trapezes stellt die Öffnung
der Vertiefung dar und liegt in der Ebene der Wand 72. Die Rückwand 77 der Vertiefung
74 bildet die kürzere der beiden Seiten des Trapezes. Die beiden Seitenwände 75,76
der Vertiefung 74 verlaufen parallel zu den Längskanten 78,79 der Seitenwand 72.
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Fig.5 zeigt die teilweise Draufsicht auf die Stirnfläche 81 eines
Holzbalkens 80. Mit seiner Seitenfläche 82 ist der Holzbalken 80 zu einer nicht
dargestellten Mauerwerkswand hin ausgerichtet. In der Seitenwand 82 sind zwei in
etwa rechteckförmige Vertiefungen 84 eingeformt. Die Vertiefungen 84 besitzen Seitenwände
85 sowie jeweils eine Rückwand 86, mit der sie in dem Balken 80 versenkt angeordnet
sind. Zwischen dem in der Zeichnung nicht dargestellten Mauerwerk und dem Holzbalken
80 ist auf der Seitenwand 82 eine Folie 87 angeordnet. Diese Folie schmiegt sich
an die Seitenwand 82 sowie an die Seitenwände 85 und die Rückwände 86 der Vertiefungen
84 dicht an. Die Folie ist sowohl wasserdicht a-ls auch witterungsbeständig.
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Auch bei dieser Ausführungsform sind die Vertiefungen 84 mit ihrer
Längsausdehnung parallel zu den Längskanten 88,89 des Holzbalkens 80 ausgerichtet.
Die Folie 87 ist in Querrichtung des Holzbalkens so breit, daß sie im in die Vertiefungen
voll eingedrückten Zustand eine durchgehende Sperrschicht zwischen dem Mauerwerk
und dem Holzbalken darstellt.
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Die Ausbildung des Holzbalkens 90 in Fig.6 entspricht weit-
gehend
der Ausbildung des Holzbalkens 80 in Fig. 5. In Richtung zum nicht dargestellten
mauerwerk ist der Holzbalken 80 mit seiner Seitenwand 92 hin ausgerichtet. Vertiefungen
94, die in der Seitenwand 92 eingeformt sind, entsprechen den Vertiefungen 84 in
Fig, 5. Die Vertiefungen 94 weisen Seitenwände 95 und Rückwände 96 auf. Statt einer
Folie 87 ist hier die Oberfläche der Wand 92 und der Vertiefungen 94 mit einer Beschichtung
97 versehen. Diese Beschichtung ist aus widerstandsfähigem und wasserdichtem Material
und liegt vollflächig an dieser Seitenwand und in den Vertiefungen 94 an den Seitenwänden
95 und den Rüchwänden 96 an. Die Beschichtung 97 stellt damit ebenfalls eine Sperrschicht
zwischen dem Mauerwerk und dem Holzbalken 90 dar.
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Die Beschichtung 97 erfüllt noch eine weitere Aufgabe. In allen bisherigen
Darstellungen von Balken mit Vertiefungen sind die Vertiefungen in den Balken eingeformt.
Dies stellt eine Schwächung des Balkenquerschnittes in seiner Tragwirkung in Balken
längsrichtung dar; der zur Lastübertragung in Balkenlängsrichtung zur Verfügung
stehende Querschnitt ist um die Querschnittsfläche, mit der die Vertiefungen in
dem Balken hineinragen, verkleinert. Mit der Beschichtung 97 läßt sich diese Verminderung
der Lastaufnahme ausgleichen. Dadurch, daß die Beschichtung 97 aus einem Material
hergestellt ist, daS wesentlich widerstandsfähiger als der Baustoff Holz ist, kann
der Querschnitt der Beschichtung 97 zur Lastübertragung für den Teil des Querschnittes
herangezogen werden, der durch die Vertiefungen in dem Holzbalken verloren gegangen
ist. Der statisch erforderliche Holzquerschnitt braucht daher durch die Anordnung
der Vertiefungen nicht vergrößert zu werden.
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In Fig. 7 ist die teilweise Draufsicht auf eine Stirnfläche 101 eines
Holzbalkens 100 dargestellt. Der Holzbalken 100 besitzt eine Seitenfläche 102, mit
der er zu einem nicht dargestellten Mauerwerk hin ausgerichtet ist. Die Seitenwand
102 ist nicht profiliert sondern in etwa eben ausgebildet. Auf der Seitenwand 102
ist ein Schienenprofil 107 mit Verbindungs-
elemente 103 befestigt.
Diese Verbindungselemente 103 sind in der Zeichnung als Nägel schematisch dargestellt.
Das Schienenprofil 107 weist zwei Erhebungen 112 auf, zwischen denen eine Vertiefung
104 ausgebildet ist. Die beiden Erhebungen 112 sind im Abstand zueinander und in
dem Profil 107 angeordnet. Die Vertiefung 104 ist in etwa rechteckförmig.
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Ihre Seitenwände 105 verlaufen parallel zu den Längskanten 108,109
des Balkens 100. Das Profil 107 reicht über die gesamte Länge des Balkens 100. Im
Bereich der Längskanten 108, 109 endet das Profil in Stegen 113, 114. Das Schienenprofil
107 liegt mit diesen Stegen 113, 114 und mit der Rückwand 106 der Vertiefung 104
an der Seitenwand 102 des Balkens 100 an. illit diesen Stegen 113, 114 und der Rückwand
106 ist das Profil 107 auch an dem Balken befestigt. Bei dieser Ausführungsform
tritt im Balken 100 ebenfalls keine Schwächung der Tragkraft infolge von Vertiefungen
auf. Im Gegensatz zu der Ausbildung gemäß Fig. 6 ist es hier nicht erforderlich,
daß das Profil 107 zur Lastaufnahme mit herangezogen werden muß.
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Die Festigkeitsanforderungen an das Material des Profils 107 sind
daher wesentlich geringer als die an die Beschichtung 97.
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In Fig. 8 ist ebenfalls eine teilweise Draufsicht auf eine Stirnfläche
121 eines Holzbalkens 120 dargestellt. Auf der Seitenfläche 122 des Holzbalkens
120, die zum nicht dargestellten Mauerwerk hin ausgerichtet ist, sind zwei Schienenprofile
127 befestigt. Die beiden Profile überlappen sich im mittleren Bereich der Saitenfläche
122. Dieser Überlappungsbereich wird vom Mauerwerk verdeckt. Beide Profile 127,
die in Balkenlängsrichtung klappsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, bestehen
aus einer im wesentlichen ebenen Platte, auf der einerseits wandartige Stege 125,
die zum Mauerwerk hin ausgerichtet sind, befestigt sind, und auf der andererseits
Vorsprünge 126 vorhanden sind, die in dem Balken 120 eingelassen sind. Die Vorsprünge
126 können aus dornartigen Stiften bestehen; sie können aber ebenfalls auch aus
wand-
artigen Stegen gebildet sein.
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Die Profile 127 ragen seitlich über die Längskanten 128, 129 des Balkens
120 hinaus und können so als Schalungsfläche beim Verputzen des Mauerwerks benutzt
werden.
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In Fig. 9 ist eine andere Form von zwei Vertiefungen aufweisenden
Schienenprofilen im Querschnitt dargestellt. Die beiden Profile von denen das Profil
147.1 durchgezogen und das Profil 147.2 punktiert dargestellt ist, entsprechen in
ihrer Grundform den in Fig. 8 dargestellten Profilen 127.
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Sie weisen ebenfalls wa-ldartige Erhebungen 145.1 und 145.2 sowie
Vorsprünge 146 auf. Auch ist ein beim Verputzen des Mauerwerks dienliche Schalungsfläche
150 vorhanden. Das besondere an diesem Schienenprofil ist seine einstückige Form.
Diese Form kann durch Stranggießen oder mit Hilfe von Biegeverformungen aus einer
ebenen Platte gewonnen werden.
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Der vom Mauerwerk verdeckte innere Endbereich 142 des Profils 147
ist schlangenförmig ausgebildet. Im Überlappungsbereich bilden die beiden Profile
dadurch wie in ihrem übrigen Bereich ebenfalls eine wasserdichte Scheidewand zwiseien
;4auerwerk und Holzbalken. Außerdem erfolgt innerhalb dieses wellenförmig verformten
Profilbereichs eine zusätzliche Verzahnung zwischen Mauerwerk und dem am Holzbalken
befestigten Profil.
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Für alle Ausführungsformen gilt, daß die Anzahl der Vertiefungen,
die in Querrichtung des Holzbalkens nebeneinander vorhanden sind, beliebig groß
sein kann. Wichtig ist nur, daß der beim Ausmauern verwendete mörtel zumindest in
eine Vertiefung eindringt. Bei den Darstellungen gemäß den Fig. 1 2,3 und 4 tritt
ein direkter Kontakt zwischen dem mörtel und dem itolzbalken ein. Bei den übrigen
Ausffihlun(gsformen ist der Kontakt zwischen dem Mörtel und dem Holzbalken ein
indirekter.
In allen Fällen tritt aber eine Verzahnung zwischen dem Mauerwerk und dem Holzbalken
mit Hilfe des in die Vertiefung eindringenden mörtels ein. Bei den Darstellungen
gemäß Fig. 7,8 und 9 ist das Profil nämlich gleichsam Bestandteil des Holzbalkens,
so daß auch in diesem Fall eine Verzahnung zwischen Holzbalken und Mauerwerk eintritt.