DE3836483A1 - Biegesteife eckverbindung eines holzbalkens mit einer stuetze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine biegesteife Eckverbindung zwischen einer Stütze und einem im Winkel dazu ange­ ordneten Holzbalken von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Für die Herstellung von biegesteifen Eckverbindungen von Holzbalken für Rahmenkonstruktionen für Gebäude ist es aus DE-OS 33 25 322 bekannt, ein z.B. gegossenes oder ge­ schweißtes Formstück mit zwei parallelen Laschenpaaren zu verwenden, deren lichter Abstand gleich der Querschnitts­ höhe der zu verbindenden Holzbalken ist, wobei die Laschen auf den Außenseiten der Holzbalken aufliegen und mit diesen durch Nägel, Schrauben od.dgl. verbunden werden. Mit einer solchen Konstruktion kann aber eine ausreichend biegesteife Eckverbindung nur dann erzeilt werden, wenn die Enden der Holzbalken mit satter Passung zwischen den beiden Laschen­ paaren sitzen. Jedes Spiel zwischen den Laschen und den Holzbalken, welches sowohl wegen der Maßtoleranzen als auch wegen der Schwindung der Holzbalken unvermeidlich ist, beeinträchtigt die Biegesteifigkeit der Eckverbindung, so daß definierte Belastungswerte für eine mit solchen Eckverbindungen errichtete Rahmenkonstruktion nicht mehr vorgegeben werden können. Außerdem ist die vorbekannte Eckverbindung im wesentlichen nur zur Verbindung von Holzbalken von etwa gleicher Querschnittshöhe geeignet. Sie ist z.B. dann nicht anwendbar, wenn ein aus mehreren Einzelbalken zusammengesetzter Verbundbalken von großer Querschnittshöhe mit z.B. einer Stahl- oder Stahlbeton­ stütze verbunden werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine biege­ steife Eckverbindung der genannten Art anzugeben, die sich speziell für gemischte Holz-Stahl- oder Holz-Stahl­ beton-Bauweise eignet, die sehr einfach und unter Ver­ wendung von vorgefertigten Standardelementen hergestellt werden kann und eine definierte, von Maßtoleranzen der verwendeten Holzbalken unabhängige hohe Biegesteifigkeit gewährleistet.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Eckverbindung und einen für eine solche Eckverbindung geeigneten Holz­ balken.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Eckverbindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Eckverbindung ge­ mäß Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht - teilweise weg­ geschnitten - der Eckverbindung gemäß einer geänderten Ausführungsform;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Dübellasche mit Einpreßdübel zur Verwendung bei der er­ findungsgemäßen Eckverbindung;

Fig. 5, 6 und 7 Seitenansichten von Eckverbindungen gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Eckver­ bindung gemäß Fig. 7 vor dem Zusammenfügen.

Die in Fig. 1 dargestellte Konstruktion und biegesteife Eckverbindung für Gebäude-Rahmenkonstruktionen besteht aus einer lotrechten Stütze 1, die von einem Stahlträger, z.B. mit I-Profil gebildet wird, und einem im stumpfen Winkel dazu verlau­ fenden Holzbalken 3, der als Verbundkonstruktion aus drei übereinander angeordneten Einzelbalken 3 a, 3 b, 3 c zusammen­ gesetzt ist. Die Balken 3 a, 3 b, 3 c sind an ihren Seiten­ flächen durch die Berührungsfugen überbrückende Nagel­ platten 5 zusammengehalten, wobei diese Nagelplatten insbesondere auch die entlang der Berührungsfugen wir­ kenden Schubkräfte aufnehmen.

Zur winkelsteifen Verbindung des Holzbalkens 3 mit der Stütze 1 ist zwischen den oberen und mittleren Balken 2 a, 2 b eine Läsche 7 aus Stahl eingefügt (vgl. Fig. 2), die über die Endflächen der beiden unteren Balken 3 b, 3 c über­ steht und auf das im passenden Winkel abgeschrägte obere Ende der Stütze 1 aufgesetzt und mit dieser verschraubt oder verschweißt ist. Die ebenfalls im passenden Winkel abgeschnittenen Endflächen der beiden unteren Balken 3 b, 3 c legen sich gegen die Seitenfläche der Stütze 1 an. Das Ende des oberen Balkens 3 a erstreckt sich oberhalb der Lasche 7 und noch über diese hinaus, so daß es über die Stütze 1, z.B. zur Bildung eines Dachüberstandes übersteht.

Nagelplatten, wie sie zur Verbindung der Balken 3 a, 3 b, 3 c verwendet werden, sind seit langem bekannt, und z.B. in "Bauhandwerk", August 1984, beschrieben.

Wie man aus Fig. 2 erkennt, erstreckt sich die Lasche 7 in der Berührungsfuge zwischen den Balken 3 a, 3 b in einer Ausfräsung, die im Balken 3 b und/oder im Balken 3 a ange­ bracht ist, über ein beträchtliches Stück von der Stütze 7 weg, wobei die Länge der Lasche 7 entsprechend den auf­ zunehmenden Belastungen wählbar ist. An der Unterseite der Lasche 7 stehen Zapfen 9 vor, die in entsprechende Bohrungen des mittleren Balkens 3 b eingreifen. Jeder Zapfen 9 ist von einem ringförmigen, mit Krallen versehenen Einpreßdübel 11 umgeben, dessen Krallen in das Holz des Balkens 3 b einge­ drückt sind. Dübelzapfen 9 und Einpreßdübel 11 können, wie gestrichelt dargestellt, auch an der Oberseite der Platte 7 zum Zusammenwirken mit dem oberen Balken 3 a vorgesehen sein, oder auch auf beiden Seiten der Lasche 7 zum Zusammenwirken mit beiden Balken 3 a, 3 b.

Fig. 3 zeigt perspektivisch an der Oberseite der Lasche 7 angeordnete Dübelzapfen 9, die in entsprechende Bohrun­ gen 13 des oberen Balkens 3 a eingreifen. Der um jeden Dübel­ zapfen 9 herum angeordnete, als ringförmige Krallenplatte ausgebildete Einpreßdübel 11 hat nach oben gebogene Krallen 11 a, die in das Holz des oberen Balkens 3 a eingepreßt sind. Auch die die Balken zusammenhaltenden Nagelplatten 5 mit in das Holz eingetriebenen Nagelkrallen 5 a sind in Fig. 3 an­ gedeutet.

Wie Fig. 4 zeigt, kann jeder Dübelzapfen 9 in eine Boh­ rung der Lasche 7 eingesteckt und mit dieser auf deren Rückseite verschweißt sein. Der Einpreßdübel 11 ist ein loses ringförmiges Blechstanzteil mit abgewinkelten Krallen oder Zinken 11 a und vorzugsweise einem die innere Öffnung umgebenden umgebörtelten Rand 11 b zur besseren Abstützung am Dübelzapfen 9, auf den der Einpreßdübel 11 lose aufgesteckt wird.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die biegesteife Eckverbindung des Bauelementes mit vorgefer­ tigten Standardteilen, nämlich der Dübellasche 7, den Einpreß dübeln 11 und den Nagelplatten 5 hergestellt werden kann, die nicht jeweils in Anpassung an unterschiedliche Abmessungen der Balken gesondert hergestellt und auf Lager gehalten werden müssen. Es wird eine sehr hohe Belastbarkeit der biegesteifen Eckverbindung erzielt, da bei einer Gewichtsbelastung des Holzbalkens 3 die unter­ halb der neutralen Faser wirkenden Druckkräfte direkt über die Stirnflächen der unteren Balken 3 b, 3 c in die Seitenfläche der Stütze 1 eingeleitet werden, während die oberhalb der neutralen Phase wirkenden Zugkräfte über die Einpreßdübel 11 und die Dübelzapfen 9 über die Dübellasche 7 eingeleitet und von dieser über die Schweißverbindung auf die Stütze 1 übertragen werden. Da­ bei bewirken insbesondere die Einpreßdübel 11 für eine über eine große Fläche verteilte Einleitung der Kräfte in die Balken 3 a und/oder 3 b. Die er­ findungsgemäße Eckverbindung zeichnet sich auch durch ein gefälliges Aussehen aus, wobei große Freiheit in der architektonischen Gestaltung, z.B. bei der Bemessung des Überstandes des Balkens 3 a über die Stütze 1, gegeben ist und die kraftaufnehmenden Elemente 9 und 11 unsichtbar im Innern des zusammengesetzten Holzbalkens 3 blieben.

So kann die Zahl und Querschnittshöhe der den Holzbalken 3 bildenden Einzelbalken beliebig verändert werden, z.B. kann der unterste Balken 3 c weggelassen oder auf dem oberen Balken 3 a ein weiterer Balken aufgesetzt werden. Die Länge der Lasche 7, die Zahl und Größe der Dübelzapfen 9, sowie die Zahl, Größe und Anordnung der Einpreßdübel 5 kann entsprechend den jeweiligen Belastungen verändert und optimiert werden. Statt durch Schweißen kann die Lasche 7 mit der Stütze 1 auch durch andere im Stahlbau übliche Verbindungsmethoden, z.B. durch Schrauben, ver­ bunden werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet von der nach Fig. 1 durch zwei Merkmale, die auch unabhängig von­ einander jeweils einzeln verwendet werden können. Einer­ seits stützt sich der untere Balken 3 b, 3 c nicht nur gegen die Seitenfläche der Stütze 1 ab, sondern auch gegen eine von der Stütze 1 vorspringende Konsole 17, welche die nach unten wirkende Vertikalkraft auf­ nimmt. Die Vertikalkraft wird somit über die Konsole 17 und nicht, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, über die Dübellasche 7 in die Stütze 1 eingeleitet. Dies hat unter anderem den Vorteil, daß die Nagelplatten 5 zwischen dem oberen und unteren Balken 3 a, 3 b von der Vertikalkraft entlastet sind. Der zweite Unterschied besteht darin, daß die Dübellasche 7 nicht auf die obere Endfläche der Stütze 1 aufgeschweißt ist. Sie ist vielmehr über die Stütze 1 hinaus verlängert und trägt eine nach unten gerichtete Widerlagerplatte 19, deren Anlagefläche der Endfläche der Balken 3 b, 3 c parallel gegenübersteht. Die Wider­ lagerplatte 19 ist gegen die Lasche 7 durch eine Drei­ ecksplatte 21 abgesteift. Die Widerlagerplatte hinter­ greift die Stütze 1 und leitet die auf die Dübellasche 7 wirkende Zugkraft als Druckkraft in die äußere Seiten­ fläche der Stütze 1 ein. Gestrichelt angedeutete Schrau­ ben 23 können die Widerlagerplatte 19 mit der Stüzte 1 verbinden, um den gesamten Holzbalken 3 an der Stütze 1 zu fixieren.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 entspricht im wesentlichen der nach Fig. 5 mit dem Unterschied, daß die Konsole 17 tiefer gesetzt ist und der untere Balken 3 b, 3 c durch diagonal eingesetzte Zwischenstücke 25 a, 25 b, 25 c gegen die Konsole 17 und gegen die Seitenfläche der Stütze 1 oberhalb der Konsole 17 abgestützt ist. Die Zwischen­ stücke 25 a, 25 b, 25 c sind durch Nagelplatten 27 unter­ einander und mit dem unteren Balken 3 c verbunden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 ist die Ab­ stützung des unteren Balkens 3 b, 3 c an der Stütze 1 mittels einer Konsole 17 in ähnlicher Weise gelöst wie gemäß Fig. 5, wobei hier noch ein kleines keilförmiges Zwischenstück 29 eingefügt ist. Die Verbindung der Lasche 7 mit der Stütze 1 ist anders gestaltet als bei den vorigen Ausführungsformen. An der Unterseite der Lasche 7 sind zwei parallele, vertikal nach unten vor­ stehende Kupplungsplatten 31 angeschweißt, die jeweils mit einer Durchstecköffnung 33 für einen Kupplungsbolzen versehen sind. An der oberen Stirnfläche der Stütze 1 steht eine nach oben gerichtete Kupplungsplatte 35 vor, die zwischen die Kupplungsplatten 31 der Lasche 7 ein­ greift und ebenfalls eine Durchstecköffnung 37 für einen Kupplungsbolzen aufweist. Bei einer speziell für Stahlbetonstützen geeigneten Konstruktion kann die Kupplungsplatte 35 Teil eines in die Stütze 1 einge­ betteten T-Profilstücks 39 sein. Die Eckverbindung wird einfach durch Aufsetzen des Holzbalkens auf die Stütze 1 und Durchstecken eines Kupplungsbolzens durch die fluchtenden Offnungen 33, 35 hergestellt.

Die Ausführungsformen nach Fig. 5 bis 8 haben den Vor­ teil, daß sie eine sehr einfach montierbare und demon­ tierbare Eckkonstruktion geben. Der gesamte Verbund-Holzbalken 3 mit eingelegter Dübellasche und an dieser vorbereiteten Verbindungselementen wie Widerlagerplatte 19 oder Kupplungs­ platte 31 kann fabrikseitig vorgefertigt und dann zur Baustelle transportiert werden. An der Baustelle ist nur noch das Aufsetzen auf die Stütze und das Verbinden z.B. mittels Schrauben oder Kupplungsbolzen erforderlich.

Claims (14)

1. Biegesteife Eckverbindung zwischen einer Stütze und einem im Winkel dazu angeordneten Holzbalken, ge­ kennzeichnet durch folgende Merkmale

• a) der Holzbalken ist als Verbundbalken mit mindestens einem oberen Bal­ ken (3) und mindestens einem unteren Balken (3 b) ausgebildet, die parallel zueinander liegen und durch an ihren Seitenflächen ange­ brachte, die Berührungsfuge überbrückende Nagelplatten (5) miteinander schubfest verbunden sind;
• b) in die Berührungsfuge zwischen dem oberen und unteren Balken (3 a, 3 b) ist ein flaches Zugelement (7) aus Stahl od. dgl. eingelegt, das mit mindestens einem der Balken (3 a, 3 b) durch in diesen formschlüssig eingreifende Ver­ ankerungselemente (9, 11) schubfest verbunden ist;
• c) das Zugelement steht über die Stirnfläche des unteren Balkens (3 b) vor und erstreckt sich über die Stütze (1) und ist an der Stütze (1) zugfest verankert;
• d) der untere Balken (3 b) ist direkt oder über Zwischen­ stücke (25, 27) gegen die ihm zugewandte Seitenfläche der Stütze (1) abgestützt.

2. Eckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verankerungsmittel mindestens ein an dem Zugelement (7) befestigter Dübelzapfen (9), der in eine vorgebohrte Bohrung des Balkens (3 a, 3 b) eingreift, und jeweils eine den Dübelzapfen (9) umgebende ringförmige Einpreßdübel (11), dessen Krallen in das Holz des Balkens eingedrückt sind, vorgesehen sind.

3. Eckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zugelement (7) durch die Verankerungsmittel nur mit dem unteren Balken (3 b) schubfest verbunden ist.

4. Eckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zugelement (7) durch beidseitig angebrachte Verankerungsmittel (9, 11) mit dem oberen und unteren Balken (3 a, 3 b) verbunden ist.

5. Eckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (7) auf der oberen Endfläche der Stütze (1) aufliegt und mit dieser durch Schweißen oder auf andere Weise verbunden ist.

6. Eckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Ende des Zugelementes (7) ein nach unten gerichtetes Widerlager (19) befestigt ist, welches die dem Holz­ träger (3) abgewandte Seitenfläche der Stütze (1) hintergreift und an dieser durch Schrauben oder in anderer Weise fixiert ist.

7. Eckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Unterseite des Zugelementes (7) einerseits und an der Oberseite der Stütze (1) andererseits vorspringende Kupplungsplatten (31, 35) vorspringen welche Öffnungen (33, 37) für das Durchstecken eines Kupplungsbolzens aufweisen und durch einen senkrecht zur Winkelebene von Stütze (1) und Träger (3) verlaufenden Kupplungsbolzen (38) miteinander verbunden sind.

8. Eckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Balken des Holzbalkens(3) aus zwei oder mehr parallel überein­ anderliegenden Balken (3 b, 3 c) zusammengesetzt ist, die durch Nagelplatten (5) schubfest miteinander verbunden sind.

9. Eckverbindung anch einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Balken (3 b, 3 c) zusätzlich auf einer von der Stütze (1) vorspringenden Konsole (17) direkt oder über Zwischen­ stücke (25 a, 27) abgestützt ist.

10. Eckverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Zwischenstücke ein oder mehrere diagonale Balkenstücke (25 a, 25 b, 25 c) vorgesehen sind, die sich zwischen der Unterkante des unteren Balkens (3 c) und der ihm zugewandten Seitefläche der Stütze (1) er­ strecken und mit dem unteren Balken und gegebenenfalls untereinander durch Nagelplatten verbunden sind.

11. Eckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Balken (3 a) über den unteren Balken (3 b) hinaus mindestens bis zum Ende des Zugelementes (7) verlängert ist und über die Stütze (1) nach außen vorspringt.

12. Holzbalken für die Herstellung einer biegesteifen Eckverbindung mit einer Stütze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

• a) der Holzbalken ist als Verbundbalken mit mindestens einem oberen Balken (3) und mindestens einem unteren Balken (3 b) ausgebildet, die parallel zueinander liegen und durch an ihren Seitenflächen angebrachte, die Be­ rührungsfuge überbrückende Nagelplatten (5) miteinan­ der schubfest verbunden sind;
• b) in die Berührungsfuge zwischen dem oberen und unteren Balken (3 a, 3 b) ist ein flaches Zugelement (7) aus Stahl od. dgl. eingelegt, das mit mindestens einem der Balken (3 a, 3 b) durch in diesen formschlüssig eingreifende Verankerungselemente (9, 11) schubfest verbunden ist;
• c) das Zugelement (7) steht über die Stirnfläche des unte­ ren Balkens (3 b) vor und weist in seinem überstehenden Teil vorbereitete Verbindungsmittel für das Verbinden mit einer Stütze auf;
• d) der untere Balken (3 b) und/oder mit ihm schubfest ver­ bundene Zwischenstücke (25 a, 25 b) weisen eine Anlage­ fläche zur Abstützung gegen die Seitenfläche einer Stütze auf, wobei diese Anlagefläche in einem, dem gewünschten Neigungswinkel des Balkens entsprechenden Winkel zur Längsachse des Balkens verläuft.

13. Holzbalken nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verbindungsmittel eine am Zugelement (7) befestigte Wiederlagerplatte (19) mit einer der Anlagefläche des unteren Balkens (3 b) parallel gegen­ überstehenden Wiederlagerfläche vorgesehen ist.

14. Holzbalken nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Verbindungsmittel mindestens eine, am Zugelement (7) nach unten vorstehende Kupplungs­ platte (31) mit Durchstiegöffnung (33) zur Aufnahme eines Kupplungsbolzens (38) vorgesehen ist.