EP1353017A2 - Verbindung lastführender Holz- bzw. Brettschichtholzteile mit Metall- bzw. Stahlankern - Google Patents

Verbindung lastführender Holz- bzw. Brettschichtholzteile mit Metall- bzw. Stahlankern Download PDF

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EP1353017A2
EP1353017A2 EP03008146A EP03008146A EP1353017A2 EP 1353017 A2 EP1353017 A2 EP 1353017A2 EP 03008146 A EP03008146 A EP 03008146A EP 03008146 A EP03008146 A EP 03008146A EP 1353017 A2 EP1353017 A2 EP 1353017A2
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wood
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glulam
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    • E04B2001/2644—Brackets, gussets or joining plates
    • E04B2001/2648—Brackets, gussets or joining plates located in slots of the elongated wooden members

Definitions

  • the invention relates to a connection of load-bearing wooden or glulam parts of engineering timber constructions with metal or steel anchors, a portion of the metal or Steel anchor in a cross section of the section Recess or recess of the wood or glulam part used and form-fitting with dowels is attached.
  • the metal or steel anchors have strong flange plates or hollow profile sections that fit into corresponding slots or adapted to the cross section of the respective hollow profile Recesses of the wooden part inserted and there by dowels be attached to the opposite wooden and Metal surfaces in the overlap area with each other Push connected wooden and metal parts approximately vertically.
  • Supporting members of a wooden glue construction at the end of a support member on a wall or on a lintel The structure can be fixed by placing it between the layers of wood of the support member steel lamellae are glued in at their protruding at one end of the support member Ends are provided with rings or the like. In the pin-like Have lanyards inserted.
  • DE 39 23 471 A1 provides for rod and beam ends or intermediate knots in plywood parts metal or Glue steel slats between the layers of wood. Between some neighboring slats can be partial Removal of the glulam arranged in between a connection plate can be inserted, the then is held by bolts, the corresponding holes in the sub-base, in the fins and remaining Glulam parts interspersed. A similar arrangement is also shown in DE 41 00 044 A1.
  • the object of the invention is now a particularly highly resilient and very rigid connection between load bearing To create wood and metal elements for timber engineering.
  • Anchors essentially the thickness of the wood or glulam part have the appropriate length and that Wood or glulam part as well as the part used in it Metal or steel anchors on mutually opposite, extending parallel to a main load direction Push through wood and metal surfaces, using anchors and dowels with the wooden part additionally by casting glue are connected.
  • this may be due to the fact that the Steel anchors very firm due to their gluing to the wooden part being held.
  • the seat of the dowels the expediently made of a metal similar to the metal anchor consist of the adhesive material cast on the dowels be significantly improved and consolidated. Otherwise the wooden part through the adhesive material in the longitudinal and transverse directions solidified.
  • connection between metal anchors and wooden part also have significant bending moments and / or torsional moments can record with any direction.
  • Two-component adhesives are preferably used, for example Epoxy resins or melanim resins.
  • the body shown in Figs. 1 and 2 has an in Cross-section rectangular rod-shaped wooden body 1, which is designed as a glulam part. Within the Wooden body 1 are two to the large long sides of the wooden body 1 parallel and to its narrow long sides as well open slots 2 are formed at the ends thereof.
  • slots 2 are flat ribbon-like stable steel sheet metal anchor 3 used, the free protruding from the ends of the wooden body 1 Own end areas.
  • the metal anchors 3 are with the wooden body 1 positively connected by metal dowels, which in 1 and 2 are not shown. These metal dowels enforce the metal anchor 3 and the wooden body 1 across Level of the metal anchor and have a length equal to the total thickness of wooden body 1 and metal anchor 3 in the longitudinal direction of the dowel equivalent.
  • the thickness of the steel sheet forming the metal anchor 3 is somewhat less than the distance between the slots 2 delimiting Walls of the wooden body 1. Accordingly, between the aforementioned walls of the wooden body 1 and facing long sides of the metal anchor 3 narrow gaps educated. These gaps as well as those between the surrounding areas the dowel and the wooden body formed annular gap are filled with a two-component epoxy resin, so that after the resin hardens a solid, high resilient bond between the wooden body 1 and the metal anchors 3 is created.
  • the composite body shown in FIGS. 3 and 4 differs from the composite body of FIGS. 1 and 2, that the slots 2 in the longitudinal direction of the wooden body 1 as well like the areas of the metal anchors 3 contained therein have a reduced length.
  • the metal armature 3 on the one hand in the slots 2 of the wooden body 1 with two-component epoxy resin poured and on the other hand over it are also fixed by dowels 4, which are made of the same metal how the metal anchors exist and corresponding holes Push through in wooden body 1 and in metal anchors 3. These holes are perpendicular to the large side surfaces the wooden body 1 and the metal anchor 3 aligned.
  • the epoxy resin is subsequently cast Arrangement of the dowels 4, so that the dowels 4 by potting additionally fixed in the wooden body 1 and in the metal anchors 3 become.
  • the potting compound can withstand high loads parallel to its layer level, with an almost linear increase with the load, however, very little relative metal shift to the wooden body 1 occurs.
  • the formation of the free, protruding from the wooden body 1 The ends of the metal anchor 3 can be largely as desired adapted to the needs of the respective installation location in the building his.
  • the metal anchors 3 smooth side surfaces.
  • the metal armature 3 at least whose section within the wooden body 1, corrugated with aligned transversely to the longitudinal direction of the wooden body 1 to form groove-like or groove-like depressions.
  • the areas of the metal anchors inserted into the wooden body 1 3 can also be a different from a flat belt Profile, for example a cross profile, and in corresponding Cross slots of the wooden body 1 inserted his.
  • the metal armature 3 can (at least) inside of the wooden body 1 also as a hollow profile with, for example circular or rectangular cross section and in recesses on the wooden body with a corresponding cross-section be included.
  • the composite bodies shown can be used both as tension struts and - in particular - as pressure struts, the metal anchors forming 3 parts of stable connecting nodes for connecting the struts to other structural parts.
  • the connection according to the invention can also be provided on bent bars or wooden parts.

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Abstract

Die miteinander verdübelten Holz- und Metallteile (1, 3) sind miteinander in einem Überlappungsbereich mit in einer Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen sowie im Bereich der Dübel (4) mittels Klebers vergossen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung lastführender Holz- bzw. Brettschichtholzteile von Ingenieurholzbauten mit Metall- bzw. Stahlankern, wobei ein Abschnitt des Metall- bzw. Stahlankers in eine dem Querschnitt des Abschnittes angepaßte Ausnehmung oder Aussparung des Holz- bzw. Brettschichtholzteiles eingesetzt und mittels Dübel formschlüssig befestigt ist.
Im Ingenieurholzbau müssen aufgrund der dort typischen großräumigen Strukturen und Spannweiten regelmäßig Holz- und Metallteile miteinander lasttragend verbunden werden. Insbesondere müssen regelmäßig als Brettschichtholzteile ausgebildete Stabelemente an Metall- bzw. Stahlanker angeschlossen werden, um Verbindungsknoten einer Tragwerksstruktur hinreichend belastbar realisieren zu können.
Dazu besitzen die Metall- bzw. Stahlanker starke Flanschbleche oder Hohlprofilabschnitte, die in entsprechende Schlitze oder dem Querschnitt des jeweiligen Hohlprofils angepasste Ausnehmungen des Holzteiles eingesetzt und dort durch Dübel befestigt werden, die die einander gegenüberliegenden Holzund Metallflächen im Überlappungsbereich der miteinander verbundenen Holz- und Metallteile etwa senkrecht durchsetzen.
Diese Verbindungen zeichnen sich einerseits durch eine hohe Belastbarkeit und andererseits durch eine gewisse Nachgiebigkeit aus.
Die DE 44 45 018 A1 zeigt, dass die Metallanker in den entsprechend geformten Ausnehmungen der Holzteile auch durch Klebung befestigt werden können, so daß keine Dübel notwendig sind. Außerdem werden in Fig. 11 dieser Druckschrift aufliegend auf den Holzteilen anbringbare Nagelplatten dargestellt, die einerseits mittels an ihnen angeformter Nägel bzw. Stifte oder dgl. mit den Holzteilen verbunden und andererseits zusätzlich mit den Holzteilen flächig verklebt sind.
Gemäß der AT 316 833 können Montagestoßenden zweier oder mehrerer. Tragglieder einer Holzleimbaukonstruktion am Ende eines Traggliedes an einer Wand oder an einem Sturz eines Bauwerkes dadurch befestigt werden, dass zwischen den Holzschichten des Traggliedes Stahllamellen eingeklebt sind, die an ihren an einem Stirnende des Traggliedes herausragenden Enden mit Ringen oder dgl. versehen sind, in die sich stiftartige Verbindungsmittel einsetzen lassen.
In der DE 39 23 471 A1 ist vorgesehen, an Stab- und Balkenenden oder Zwischenknoten in Schichtholzteilen Metall- oder Stahllamellen zwischen den Holzschichten einzuleimen. Zwischen einigen benachbarten Lamellen kann nach teilweiser Entfernung des an sich dazwischen angeordneten Brettschichtholzes eine Anschlußplatte eingeschoben werden, die dann durch Bolzen gehaltert wird, die entsprechende Bohrungen in der Anschlußplatte, in den Lamellen sowie verbleibenden Brettschichtholzteilen durchsetzt. Eine ähnliche Anordnung wird auch in der DE 41 00 044 A1 dargestellt.
Aus der DE 25 43 085 A1 ist es bekannt, an den Enden eines Brettschichtholzteiles zwischen den Brettschichten flachbandartige Schenkel von U-Bügeln einzukleben, und zwar derart, dass die Mittelbereiche der U-Bügel außerhalb des Brettschichtholzteiles zugängliche Ösen bilden. Damit besteht die Möglichkeit, zwei derartige Schichtholzteile derart aneinander anstoßen zu lassen, dass die Ösen der beiden Teile miteinander fluchten. Durch Einsetzen von Bolzen in diese Ösen können dann die beiden Brettschichtholzteile miteinander auf Stoß verbunden werden. Zur Sicherung werden die Bolzen in den Ösen mit Kunstharzbindemittel fixiert.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine besonders hoch belastbare und sehr steife Verbindung zwischen lastführenden Holz- und Metallelementen für den Ingenieurholzbau zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dübel eine im wesentliche der Dicke des Holz- bzw. Brettschichtholzteiles entsprechende Länge aufweisen und das Holz- bzw. Brettschichtholzteil sowie den darin eingesetzten Metall- bzw. Stahlanker an einander benachbart gegenüberliegenden, parallel zu einer Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen durchsetzen, wobei Anker und Dübel mit dem Holzteil zusätzlich durch Verguß von Kleber fest verbunden sind.
Mit der Erfindung wird eine überraschende Erhöhung der Steifigkeit und Belastbarkeit der Verbindung zwischen den Metallankern und dem Holzkörper erreicht.
Dies dürfte einerseits darauf zurückzuführen sein, dass die Stahlanker durch ihre Verklebung mit dem Holzteil sehr fest gehalten werden. Andererseits dürfte der Sitz der Dübel, die zweckmäßig aus einem ähnlichen Metall wie die Metallanker bestehen, durch das an den Dübeln vergossene Klebermaterial wesentlich verbessert und verfestigt werden. Im übrigen wird das Holzteil durch das Klebermaterial in Längs- und Querrichtung verfestigt.
Vorteilhaft ist, dass die Verbindung zwischen Metallanker und Holzteil auch erhebliche Biegemomente und/oder Torsionsmomente mit beliebigem Richtungssinn aufnehmen kann.
Vorzugsweise werden Zwei-Komponenten-Kleber eingesetzt, beispielsweise Epoxitharze bzw. Melanimharze.
Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beispielhaft dargestellt werden.
Dabei zeigt
Fig. 1
eine Draufsicht eines ersten Holz-Metall-Verbundkörpers,
Fig. 2
eine Ansicht dieses Verbundkörpers entsprechend dem Pfeil II in Fig. 1,
Fig. 3
eine der Fig. 1 entsprechende Draufsicht eines zweiten Verbundkörpers und
Fig. 4
eine Ansicht dieses Verbundkörpers entsprechend dem Pfeil IV in Fig. 3.
Die in der Zeichnung angegebenen Bemessungen sind beispielhaft und sollen keinerlei Beschränkung des Schutzumfanges darstellen.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Körper besitzt einen im Querschnitt rechteckigen stabförmigen Holzkörper 1, welcher als Brettschichtholzteil ausgebildet ist. Innerhalb des Holzkörpers 1 sind zwei zu den großen Längsseiten des Holzkörpers 1 parallele und zu dessen schmalen Längsseiten sowie zu dessen Stirnenden hin offene Schlitze 2 ausgebildet.
In die vorgenannten Schlitze 2 sind flachbandartige, aus stabilem Stahlblech hergestellte Metallanker 3 eingesetzt, die aus den Stirnenden des Holzkörpers 1 herausragende freie Endbereiche besitzen. Die Metallanker 3 sind mit dem Holzkörper 1 durch Metalldübel formschlüssig verbunden, die in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt sind. Diese Metalldübel durchsetzen den Metallanker 3 und den Holzkörper 1 quer zur Ebene des Metallankers und haben eine Länge, die der Gesamtdicke von Holzkörper 1 und Metallanker 3 in Dübellängsrichtung entspricht.
Die Dicke des die Metallanker 3 bildenden Stahlbleches ist etwas geringer als der Abstand der die Schlitze 2 begrenzenden Wandungen des Holzkörpers 1. Dementsprechend werden zwischen den vorgenannten Wandungen des Holzkörpers 1 und den zugewandten Längsseiten der Metallanker 3 schmale Spalträume ausgebildet. Diese Spalträume sowie die zwischen den Umgangsflächen der Dübel und dem Holzkörper gebildeten Ringspalte sind mit einem Zwei-Komponenten-Epoxidharz ausgegossen, so dass nach dem Aushärten des Harzes ein fester, hoch belastbarer Verbund zwischen dem Holzkörper 1 und den Metallankern 3 geschaffen wird.
Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Verbundkörper unterscheidet sich vom Verbundkörper der Fig. 1 und 2 dadurch, dass die Schlitze 2 in Längsrichtung des Holzkörpers 1 ebenso wie die darin aufgenommenen Bereiche der Metallanker 3 eine verminderte Länge besitzen.
Im Übrigen zeigen die Fig. 3 und 4, dass die Metallanker 3 einerseits in die Schlitze 2 des Holzkörpers 1 mit Zwei-Komponenten-Epoxidharz eingegossen und andererseits darüber hinaus durch Dübel 4 fixiert sind, die aus gleichartigem Metall wie die Metallanker bestehen und entsprechende Bohrungen im Holzkörper 1 sowie in den Metallankern 3 durchsetzen. Diese Bohrungen sind senkrecht zu den großen Seitenflächen des Holzkörpers 1 sowie der Metallanker 3 ausgerichtet. Erindungsgemäß erfolgt das Vergießen des Epoxidharzes nach Anordnung der Dübel 4, so dass auch die Dübel 4 durch Verguß im Holzkörper 1 sowie in den Metallankern 3 zusätzlich fixiert werden.
Im Hinblick auf eine besonders starke Verbindung zwischen Metallankern 3 und Holzkörper 1 sind die Dübel 4 gemäß Fig. 3 jeweils in zwei Reihen angeordnet.
Grundsätzlich sind jedoch auch nur eine Dübelreihe oder mehr als zwei Dübelreihen möglich.
Anstelle des oben genannten Epoxidharzes können grundsätzlich bei allen Ausführungsformen auch andere Kleber, z.B. Melaminharze oder ein Polyurethan-Leim, verwendet werden.
Die Vergußmasse ist parallel zu ihrer Schichtebene hochbelastbar, wobei eine mit der Belastung nahezu linear ansteigende, jedoch sehr geringe Verschiebung des Metalls relativ zum Holzkörper 1 auftritt.
Die Ausbildung der freien, aus dem Holzkörper 1 herausstehenden Enden der Metallanker 3 kann weitestgehend beliebig an die Bedürfnisse des jeweiligen Einbauortes im Bauwerk angepasst sein.
Bei allen zeichnerisch dargestellten Ausführungsformen besitzen die Metallanker 3 glatte Seitenflächen.
Davon abweichend ist es auch möglich, die Metallanker 3, zumindest dessen Abschnitt innerhalb des Holzkörpers 1, geriffelt mit quer zur Längsrichtung des Holzkörpers 1 ausgerichteten rillen- oder rinnenartigen Vertiefungen auszubilden.
Bei einer solchen Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, die Breite der Schlitze 2 so zu bemessen, dass die Stahlanker 3 zwischen den Rinnen bzw. Vertiefungen auch durch Kraftschluß innerhalb der Schlitze 2 festgehalten werden, wobei sich das geriffelte Profil der Stahlanker 3 auch etwas in das Holzmaterial "eingraben" kann.
Die in den Holzkörper 1 eingeschobene Bereiche der Metallanker 3 können auch ein von einem Flachband abweichendes Profil, beispielsweise ein Kreuzprofil, besitzen und in entsprechende Kreuzschlitze des Holzkörpers 1 eingeschoben sein.
Desweiteren können die Metallanker 3 (zumindest) innerhalb des Holzkörpers 1 auch als Hohlprofil mit beispielsweise kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt ausgebildet und in holzkörperseitige Ausnehmungen mit entsprechendem Querschnitt aufgenommen sein.
Die dargestellten Verbundkörper können sowohl als Zugstreben als auch - insbesondere - als Druckstreben eingesetzt werden, wobei die Metallanker 3 Teile stabiler Verbindungsknoten zum Anschluss der Streben an andere Bauwerksteile bilden.
Im übrigen kann die erfindungsgemäße Verbindung auch an geknickten Stäben oder Holzteilen vorgesehen sein.

Claims (7)

  1. Verbindung lastführender Holz- bzw. Brettschichtholzteile (1) von Ingenieurholzbauten mit Metall- bzw. Stahlankern (3), wobei ein Abschnitt des Metall- bzw. Stahlankers in eine dem Querschnitt des Abschnittes angepasste Ausnehmung oder Aussparung (2) des Holz- bzw. Brettschichtholzteiles eingesetzt und mittels Dübel (4) formschlüssig befestigt ist, die eine im wesentlichen der Dicke des Holz- bzw. Brettschichtholzteiles entsprechende Länge aufweisen und das Holz- bzw. Brettschichtholzteil sowie den darin eingesetzten Metall- bzw. Stahlanker an einander eng benachbart gegenüberliegenden, parallel zu einer Hauptlastrichtung erstreckten Holz- und Metallflächen durchsetzen, und wobei Anker und Dübel mit dem Holzteil zusätzlich durch Verguss von Kleber fest verbunden sind.
  2. Verbindung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung bzw. Aussparung (2) ein geringes Übermaß gegenüber dem Querschnitt des in der Aussparung aufgenommenen Abschnittes des Metall- bzw. Stahlankers (3) aufweist und die einander gegenüberliegenden Holz- und Metallflächen einen mit dem Kleber ausgegossenen Spaltraum begrenzen.
  3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Metallflächen quer zur Hauptlastrichtung geriffelt sind.
  4. Verbindung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Metall- bzw. Stahlanker innerhalb der Ausnehmung bzw. Aussparung auch durch Kraftschluß festgehalten ist.
  5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwei-Komponenten-Kleber vorgesehen ist.
  6. Verbindung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Epoxid- und/oder Melaminharz als Kleber vorgesehen ist.
  7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dübel (4) aus gleichem oder ähnlichem Metall wie die Metallanker (3) bestehen.
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