DE4029726A1 - METHOD FOR JOINING WOODEN PARTS AND JOINING WOODEN PARTS - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Holzteilen, insbesondere zum Befestigen eines ersten Balkens aus Holz z. B. eines Brettschichtholzkörpers an einem zweiten Balken senkrecht zu diesem derart, daß der erste Balken mit der Stirnfläche seines Hirnendes an dem zweiten Balken anliegt.The invention relates to a method for connecting Wooden parts, especially for attaching a first beam made of wood B. a glulam body a second bar perpendicular to this such that the first bar with the end face of his brain end on the second bar is present.
Zum Verbinden von zwei Holzteilen insbesondere Balken in senkrecht gegeneinander stoßender Lage sind eine Reihe von Verfahren bekannt, von denen diejenigen Verfahren im Zusammenhang mit der Erfindung von Interesse sind, bei denen innenliegende Verbindungselemente verwendet werden.For connecting two wooden parts, especially beams in a perpendicular abutting position are a number of processes known, of which those processes in In connection with the invention are of interest in which internal fasteners are used.
Bei einem dieser bekannten Verfahren werden zwei Balken mittels einer beide Balken durchsetzenden Spindel mitein ander verschraubt, und hierfür wird in jedem Balken eine Bohrung vorzugsweise mit einer überlagerten Senkbohrung am Anfang angelegt, wobei beide Bohrungen in der Verbindungs lage der Balken miteinander fluchten. Mittels auf beiden Spindelenden aufgeschraubter und festgespannter Muttern werden die beiden Balken fest gegeneinander gezogen und miteinander verspannt. An den Kontaktflächen entstehen des halb hohe Reibkräfte, die einer Verschiebung der beiden Balken in der Verbindungsebene entgegenwirken. Zusätzlich wird in der Verbindungsebene ein Ring in die Kontaktflächen der Balken eingebracht, der die Spindel im Abstand von dieser konzentrisch umgibt und den Widerstand der Verbin dung gegen Scherkräfte unterstützt.In one of these known methods, two bars by means of a spindle passing through both beams other screwed, and for this there is one in each beam Hole preferably with a superimposed counterbore on Started with both holes in the connection the bars are aligned. Mean on both Spindle ends of screwed and tightened nuts the two bars are pulled firmly against each other and tense together. At the contact areas the half-high frictional forces, causing a shift of the two Counteract bars in the connection level. In addition there will be a ring in the contact areas in the connection plane the beam is inserted, which the spindle at a distance of this surrounds concentrically and the resistance of the verb supported against shear forces.
Dieses Verfahren ist jedoch nur zum Verbinden von Balken anwendbar, bei denen die Spindel die Balken vollständig durchsetzt, so daß beidseitig Muttern auf die Spindel enden zum Verspannen der Balken aufschraubbar sind. Des halb wird das Verfahren auch nur dort angewendet, wo ein ander kreuzende Balken oder solche mit ihren Enden anein ander zu befestigende Balken zu verbinden sind. Die Bohrun gen erstrecken sich quer zur Faserrichtung der Balken.However, this procedure is only for joining beams applicable, where the spindle completely the beams interspersed, so that nuts on both sides of the spindle ends can be screwed on to clamp the beams. Des half of the procedure is only used where a other crossing bars or those with their ends together other beams to be fastened are to be connected. The drilling gene extend transversely to the grain of the beams.
Besondere Probleme entstehen, wenn an der Stirnseite eines ersten Balkens ein zweiter Balken senkrecht zu dem ersten befestigt werden muß, und zwar derart, daß auch Zuglasten, die die beiden Balken voneinander zu trennen streben, von der Verbindung aufgenommen werden.Special problems arise when on the front of a first bar a second bar perpendicular to the first must be fastened in such a way that tensile loads, who strive to separate the two bars from each other, be taken up by the connection.
Denn in Faserrichtung der Balken lassen sich bekanntlich keine belastbaren Schraubverbindungen oder dergleichen herstellen. Hier müssen folglich beispielsweise seitliche Verbindungslaschen, die beide Balken überbrücken, angeschraubt werden, wobei die Schrauben quer zur Faserrichtung, in die Balken eingeschraubt werden. Oder es werden die Balken um greifende Klammern gesetzt und an den Balken festgeschraubt.Because, as is well known, the beams can be moved in the grain direction no resilient screw connections or the like produce. Here, for example, lateral Connection straps that bridge both beams are screwed on be, with the screws transverse to the grain, in the Beams are screwed in. Or the bars around gripping brackets set and screwed to the beam.
Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Verbinden von senkrecht auf- bzw. gegeneinander stoßenden Holz teilen vorzugsweise Balken zu schaffen, mit dem eine zug- und scherfeste Verbindung von Balken, insbesondere auch mit kreuzender Faserrichtung sowie mit einfachen Mitteln, erreichbar ist.There is therefore the task of a method for connecting of vertically colliding or abutting wood preferably split bars to create a and shear-resistant connection of beams, especially with crossing fiber direction and with simple means, is achievable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die Stirnfläche des ersten Balkens hindurch eine Bohrung in diesem in dessen Längs- und Faserrichtung angelegt wird, eine mit Gewinde versehene Spindel aus Metall bis auf einen von der Stirnseite vorstehenden Endabschnitt in die Bohrung eingeführt und in dieser be festigt insbesondere in diese eingeleimt wird, ein die Spindel mit Abstand umgebender Ring durch die Stirnfläche des ersten Balkens hindurch in das Hirnende eingebracht wird, in dem zweiten Balken in mit der Bohrung im ersten Balken fluchtender Lage eine durchgehende Bohrung zur Aufnahme des Endabschnitts der Spindel angelegt wird, die beiden Balken in der Ver bindungslage aufeinander angeordnet werden, wobei sich der Endabschnitt der Spindel durch die Bohrung in dem zweiten Balken erstreckt und die beiden Balken durch Aufschrauben und Festziehen einer Mutter auf dem Endabschnitt der Spindel aneinander befestigt werden.This object is achieved in that through the face of the first beam Bore in this in its longitudinal and grain direction is created, a threaded spindle Metal except for one protruding from the front End section inserted into the bore and be in this strengthens especially in this, the spindle spaced ring through the face of the first Beam is inserted into the brain end in which second bar in alignment with the hole in the first bar Position a through hole to accommodate the end section the spindle is created, the two bars in the ver binding position are arranged one on top of the other, the End portion of the spindle through the hole in the second Bar extends and the two bars by screwing and Tighten a nut on the end portion of the spindle be attached to each other.
Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird erstmalig eine zug-, scher- und biegefeste Verbindung zwischen zwei senkrecht aufeinanderstehenden Balken oder anderweitigen Holzteilen mit innenliegenden Verbindungselementen er reicht, obwohl die Balken einander kreuzende Faserrichtun gen haben. Das Verbindungsverfahren ist mit sehr einfachen Mitteln durchführbar, und es gestattet eine weitgehende Vorfertigung im Produktionsbetrieb bzw. in der Werkstatt mit anschließender Montage auf der Baustelle.With this solution according to the invention, for the first time tensile, shear and bending resistant connection between two vertical bars or other Wooden parts with internal fasteners is sufficient, although the beams cross fiber directions have. The connection procedure is very simple Funds feasible, and it allows extensive Prefabrication in the production plant or in the workshop with subsequent assembly on site.
Trotz der außergewöhnlichen Festigkeit der Verbindung handelt es sich dabei um eine lösbare Schraubverbindung so daß die beiden miteinander verbundenen Holzteile im Bedarfsfall auch wieder voneinander getrennt und ggf. ein weiteres Mal miteinander verbunden werden können.Despite the exceptional strength of the connection it is a detachable screw connection so that the two connected wooden parts in If necessary, also separated from each other and, if necessary, a can be connected again.
In einem Holzteil in Faserrichtung eingebrachte Verbindungs elemente erlauben gewöhnlich keine Zugbeanspruchung. Auf grund eines komplizierten räumlichen Spannungszustandes entstehen vielmehr bei der Einleitung von einzelnen Zug kräften in dem Holzteil, insbesondere in einem Brettschicht holzkörper, sogenannte Spaltzugkräfte. Bedingt durch die Anisotropie des Werkstoffes Holz ergeben sich aus diesen Spaltzugkräften unzulässig hohe Querzugspannungen, die vor allem bei einem Hirnholzendabschnitt zu einem Querzugbruch führen können. Überlagert werden diese Querzugspannungen noch zusätzlich durch Querzugspannungen aus Quell und Schwingbe wegungen. Connection made in a wooden part in the direction of the fibers elements usually do not allow tensile stress. On due to a complicated spatial state of tension rather arise when initiating single train forces in the wooden part, especially in a board layer wooden body, so-called split tensile forces. Due to the Anisotropy of the material wood results from these Splitting tensile forces impermissibly high transverse tensile stresses before especially with a cross grain end section to a transverse tensile break being able to lead. These transverse tensile stresses are still superimposed additionally by transverse tensile stresses from Quell and Schwingbe movements.
Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zur Einleitung einer Einzellast eine mit Gewinde ver sehene Spindel oder Gewindestange aus Metall in eine in Faserrichtung verlaufende Bohrung im Hirnende eines Holz körpers eingeklebt wird und mit dem Einbringen eines die Spindel mit Abstand umgebenden Ringes eine Querzugbewehrung im Bereich des Hirnendes des vorstehend als erster Balken bezeichneten Holzkörpers erreicht wird.The essence of the method according to the invention is that to initiate a single load a threaded ver see spindle or threaded rod made of metal in an in Drilling in the grain end of a wood body is glued in and with the introduction of a Spindle with a spacing ring a transverse tensile reinforcement in the area of the brain end of the first bar above designated wooden body is reached.
Der Ring verhindert ein Spalten des Holzkörpers im Bereich des Hirnendes nahe der Stirn- bzw. Verbindungs fläche, wo die Spaltzugkräfte ihr Maximum haben. Wenn der Ring gleichzeitig auch in die Kontaktfläche des zweiten Balkens greift, bewirkt er zusätzlich eine wesentliche Erhöhung der Scherfestigkeit der Verbindung in ähnlicher Weise wie bei der eingangs genannten be kannten Verbindung, die allerdings auf einem Zusammen pressen der beiden Holzteile zwischen den Enden einer Spindel beruht. Versuche haben bereits gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsverfahren eine deut liche Steigerung der Traglasten erreichbar ist.The ring prevents the wooden body from splitting in Area of the brain end near the forehead or connection area where the split tensile forces have their maximum. If the ring is also in the contact area of the second bar grips, it also causes one substantial increase in the shear strength of the connection in a similar way to the be mentioned at the beginning knew connection, but on a together press the two wooden parts between the ends of one Spindle based. Experiments have already shown that with the connection method according to the invention a clear increase in payloads is achievable.
Es bedarf keiner besonderen Erwähnung, daß das erfindungs gemäße Verfahren auch auf das eingangs genannte bekannte Verbindungsverfahren anwendbar ist, bei dem die Holzteile zwischen den Spindelenden aneinander bzw. aufeinander ge schraubt und gepreßt werden, wenn es sich dabei um Balken mit kreuzender Faserrichtung handelt und der erste Balken durch den sich die Spindel in Faserrichtung erstreckt, sich von der Länge her noch für eine durchgehende Spindel eignet. Denn auch in diesem Falle ergeben sich durch das Anpressen des Hirnendes des ersten Balkens an die Kontakt fläche des zweiten Balkens Spaltzugkräfte, denen mit der erfindungsgemäßen Querzugbewehrung in Ringform entgegenge wirkt werden kann, ggf. an beiden Hirnenden des ersten Balkens. Bisher sind solche Balkenverbindungen, bei denen sich die Gewindespindel in Faserrichtung erstreckt, überhaupt nicht herstellbar gewesen, ohne daß unzulässig, hohe Quer zugspannungen entstehen, es sei denn, man hat eine äußere Bewehrung angebracht, die das Hirnende des Balkens unter Spannung einfaßt.There is no special mention that the invention according to the known method Connection method is applicable, in which the wooden parts between or against each other between the spindle ends screwed and pressed if these are beams deals with crossing fiber direction and the first bar through which the spindle extends in the fiber direction, lengthwise for a continuous spindle is suitable. Because even in this case, Press the brain end of the first bar against the contact area of the second bar split tensile forces that with the transverse tensile reinforcement according to the invention in the form of a ring can be acted on, if necessary on both brain ends of the first Bar. So far there are such beam connections where the threaded spindle extends in the grain direction, at all could not be produced without inadmissible, high cross tensile stresses arise unless you have an external one Reinforcement attached to the brain end of the beam below Bordering tension.
Die Bohrung in dem ersten Balken, in dem die Spindel ein geklebt wird, wird vorzugsweise als Blindbohrung ausge führt, die folglich unabhängig von der jeweiligen Balken länge ist.The hole in the first beam where the spindle is is glued, is preferably made as a blind hole leads, consequently, regardless of the respective bar length is.
Die Spindel wird vorzugsweise mittels Epoxidharz in der Bohrung eingeklebt. Es ist wesentlich, daß der Kleber eine absolut feste Verbindung mit der Bohrungswandung herstellt und eine formschlüssige Verbindung mit dem Gewinde der Spindel eingeht. Auf diese Weise werden über die Spindel eingeleitete Zugkräfte gleichmäßig auf die an die Bohrung angrenzenden Schichten des Holzteils über tragen.The spindle is preferably in the epoxy resin Glued hole. It is essential that the glue an absolutely firm connection with the bore wall creates and a positive connection with the Thread of the spindle is received. That way, over the spindle initiated tensile forces evenly on the layers of the wooden part adjacent to the bore wear.
Der Ring soll vorzugsweise konzentrisch zu der Spindel angeordnet sein, um eine gleichmäßig wirksame Bewehrung zu bilden. Der Durchmesser des Ringes ist so zu bemessen, daß der von dem Ring eingefaßte Holzkern den für die Festigkeit der Verbindung maßgeblichen Bereich erfaßt und die jenseits des Ringes wirksamen Spaltzugkräfte das Holzteil unter Last nicht zerstören können.The ring should preferably be concentric with the spindle be arranged to provide evenly effective reinforcement to build. The diameter of the ring is to be measured that the wood core enclosed by the ring is the one for the Strength of the connection relevant area and the splitting tensile forces effective beyond the ring cannot destroy the wooden part under load.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß der Ring in eine Ringnut in der Stirnfläche des ersten Balkens eingesetzt und mit Epoxidharz eingeklebt wird. Auf die se Weise wird ein Formschluß zwischen dem Ring und den umgebenden Holzschichten herbeigeführt, so daß eine wirksame Bewehrung erreicht wird.According to the invention it is further provided that the ring in an annular groove in the end face of the first beam used and glued with epoxy resin. On the se a positive connection between the ring and the brought about surrounding layers of wood, so that a effective reinforcement is achieved.
Eine wesentliche erfindungsgemäße Weiterbildung besteht darin, daß der Ring mit einer Hälfte in der Ringnut des ersten Balkens und mit der anderen Hälfte in einer Ring nut eingebracht wird, die konzentrisch zu der Bohrung in die Kontaktfläche des zweiten Balkens eingefräst wird. Hierdurch wird die Scherfestigkeit der Verbindung wesent lich erhöht. Auch hierfür ist eine Vorfertigung ohne weiteres möglich.An essential further development according to the invention exists in that the ring with a half in the annular groove of the first bar and with the other half in a ring groove is introduced, which is concentric to the bore is milled into the contact surface of the second bar. As a result, the shear strength of the connection is essential Lich increased. Prefabrication is also without this further possible.
Der Ring besteht vorzugsweise aus Metall mit einem Quer schnittsprofil in der Form eines Rhombus. Dadurch läßt sich der Ring in jedem Falle leicht einsetzen, notfalls auch eintreiben, und er weist in der Verbindungsebene der beiden Holzteile den stärksten Querschnitt auf.The ring is preferably made of metal with a cross sectional profile in the shape of a rhombus. This leaves the ring is easy to insert in any case, if necessary also drive in, and he points in the connection plane of the two wooden parts have the strongest cross-section.
Die andere Hälfte des Ringes in der Ringnut des zweiten Balkens kann dort ebenfalls formschlüssig mittels Epo xidharz eingeklebt sein, um einen möglichst hohen Wider stand gegen jegliche Verschiebung im Falle von Scher beanspruchungen zu vermeiden.The other half of the ring in the ring groove of the second Balkens can also be form-fitting there using Epo xid resin be glued to the highest possible resistance opposed any postponement in the case of shear to avoid stress.
Das freie Ende des Spindelabschnitts ist in dem zweiten Balken zweckmäßig mittels einer Senkbohrung angeordnet. Auf diese Weise erreicht man eine ausschließlich aus innenliegenden Verbindungselementen bestehende unsicht bare Verbindung, wenn die Senkbohrung nach Herstellung der Verbindung verschlossen wird.The free end of the spindle section is in the second Beams conveniently arranged by means of a counterbore. In this way you can only reach one internal connecting elements existing invisible bare connection if the counterbore after manufacture the connection is closed.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Verbindung von Holzteilen, die nach dem vorgenannten und beschriebenen Verfahren herstellbar ist, und zwar mit den oben aufge zeigten Weiterbildungsmöglichkeiten.The invention also relates to a connection of Wooden parts made according to the above and described Method can be produced, with the above showed further training opportunities.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist ein Beispiel einer Verbindung von zwei Holzteilen mit kreuzender, d. h. einander durchsetzender Faserrichtung dargestellt.An embodiment of the invention is shown below explained in more detail with reference to the drawing. In the Drawing is an example of a connection of two Wooden parts with crossing, d. H. mutually assertive Fiber direction shown.
Ein erster Balken 1, bestehend aus einem dreischichtigen Brett schichtholzkörper, wird mit einem quer hierzu verlaufen den zweiten Balken 2, der ebenfalls in dem gewählten Ausführungsbeispiel aus einem dreischichtigen Brett schichtholzkörper besteht, verbunden, so daß die Stirn fläche 3 des Balkens 1 fest gegen die Kontaktfläche 4 des Balkens 2 gezogen ist.A first beam 1 , consisting of a three-layer plywood body, is connected to a transverse to the second bar 2 , which also consists of a three-layer plywood body in the selected embodiment, so that the end face 3 of the beam 1 firmly against the Contact surface 4 of the bar 2 is drawn.
Durch die Stirnfläche 7 des Balkens 1 wird in dessen Hirnende eine zentrale Bohrung 5 als Blindbohrung ausge führt. In diese Bohrung 5 wird eine aus Stahl bestehen de und mit einem Gewinde versehene Spindel 6 eingeführt und mit Epoxidharz 7 in der dargestellten Weise einge klebt, und zwar so, daß ein Endabschnitt 8 der Spindel 6 weit über die Stirnfläche 3 hinaus vorsteht.Through the end face 7 of the beam 1 , a central bore 5 is out as a blind bore in the brain end. In this bore 5 is made of steel de and threaded spindle 6 inserted and glued with epoxy 7 in the manner shown, so that an end portion 8 of the spindle 6 protrudes well beyond the end face 3 .
Eine Ringnut 9 wird in koaxialer Lage in deutlichem Ab stand von der Bohrung 5 in der Stirnfläche 3 ausgefräst. In die Ringnut 9 wird ein aus Aluminium bestehender Ring 10 mit einem etwa rhombusförmigen Querschnitt derart mittels Epoxidharz 11 eingeklebt, daß die eine Ring hälfte in der Ringnut 9 formschlüssig eingebettet und befestigt ist, während die andere Hälfte über die Stirn fläche 3 hinaus vorsteht.An annular groove 9 is milled in a coaxial position from the bore 5 in the end face 3 . In the annular groove 9 , an aluminum ring 10 with an approximately rhombic cross-section is glued in such a way by means of epoxy resin 11 that one half of the ring is embedded and fastened in the annular groove 9 in a form-fitting manner, while the other half protrudes beyond the end face 3 .
Durch den Balken 2 wird eine durchgehende Bohrung 12 geführt, die zur Aufnahme des Endabschnitts 12 der Spindel 6 geeignet ist. An der der Kontaktfläche 4 abgewandten Seite des Balkens 2 wird die Bohrung 12 von einer Senkbohrung 13, wie dargestellt, überlagert. In der Kontaktfläche 4 wird konzentrisch zu der Bohrung 12 eine Ringnut 14 ausgefräst, die der vorgenannten Ringnut 9 entspricht.A continuous bore 12 is guided through the beam 2 and is suitable for receiving the end section 12 of the spindle 6 . On the side of the beam 2 facing away from the contact surface 4 , the bore 12 is overlaid by a counterbore 13 , as shown. In the contact surface 4 , an annular groove 14 is milled out concentrically to the bore 12 , which corresponds to the aforementioned annular groove 9 .
Zum Verbinden der beiden Balken 1, 2 wird die Ringnut 14 mit einer Epoxidharzfüllung 15 versehen und der Balken 2 so mit seiner Kontaktfläche 4 auf die Stirn fläche 3 des Balkens 1 aufgelegt, daß der Endabschnitt 8 der Spindel 6 die Bohrung 12 durchsetzt und die aus der Stirnfläche 3 vorstehende Hälfte des Ringes 10 in die mit Epoxidharz gefüllte Ringnut 14 eindringt. Wenn die Kontaktfläche 4 auf der Stirnfläche 3 aufliegt, wird auf das freie Ende der Spindel 6 ein Druckring 16 und ein Sicherungsring 17 aufgesetzt sowie eine Mutter 18 aufgeschraubt und festgezogen, bis eine für die ge wünschte Verbindung ausreichende Zugspannung erreicht wird. Die Epoxidharzfüllung 15 härtet aus, und die ge wünschte zug-, scher- und druckfeste Verbindung der Balken 1, 2 ist erreicht.To connect the two beams 1 , 2 , the annular groove 14 is provided with an epoxy resin filling 15 and the beam 2 is placed with its contact surface 4 on the end face 3 of the beam 1 that the end portion 8 of the spindle 6 passes through the bore 12 and from the end face 3 protruding half of the ring 10 penetrates into the ring groove 14 filled with epoxy resin. If the contact surface 4 rests on the end face 3 , a pressure ring 16 and a locking ring 17 is placed on the free end of the spindle 6 and a nut 18 is screwed on and tightened until a sufficient tension is achieved for the desired connection. The epoxy resin filling 15 hardens, and the desired tensile, shear and pressure-resistant connection of the beams 1 , 2 is reached.
Die Wirkung und Vorteile der so hergestellten Ver bindung zwischen den Balken 1, 2 sind bereits im ersten Teil der Beschreibung eingehend erläutert worden, so daß auf eine Wiederholung an dieser Stelle verzichtet wird.The effect and advantages of the connection thus produced between the bars 1 , 2 have already been explained in detail in the first part of the description, so that repetition at this point is dispensed with.
Abschließend wird jedoch mit Bezug auf die Zeichnung noch einmal darauf hingewiesen , daß die beiden mitein ander verbundenen Balken 1, 2 einander kreuzende Faser richtungen haben und die die Spindel aufnehmende Bohrung in Faserrichtung des ersten Balkens 1 verläuft. Dennoch ist die Spindel mit hohen Zuglasten belastbar, ohne daß die Spaltzugkräfte zu einem Querzugbruch führen können.Finally, however, with reference to the drawing, it is pointed out once again that the two beams 1 , 2 connected to one another have mutually intersecting fiber directions and the bore receiving the spindle runs in the fiber direction of the first beam 1 . Nevertheless, the spindle can withstand high tensile loads without the split tensile forces leading to a transverse tensile break.
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