EP4636184A1

EP4636184A1 - Verfahren zur herstellung eines verbundträgers und verbundträger

Info

Publication number: EP4636184A1
Application number: EP25167606.0A
Authority: EP
Inventors: Benjamin KROMOSER; Florian Brosch; Sven RIEXINGER
Original assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Priority date: 2024-04-15
Filing date: 2025-04-01
Publication date: 2025-10-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundträgers (1), bei dem ein Holzbauteil (2) und ein Betonbauteil (4) an einer Klebefläche (5) mit einem Klebstoff (6) miteinander verklebt werden. Im Betonbauteil (4) sind nutartige Klebstofftaschen (7) ausgebildet, in die der Klebstoff (6) eingebracht wird. Die nutartigen Klebstofftaschen (7) erstrecken sich mit ihrer Länge (8) in Längsrichtung (3) und ihre quer zur Längsrichtung (3) und parallel zur Klebefläche (5) gemessene Breite ist erfindungsgemäß kleiner als die Breite des Holzbauteils (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundträgers mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie einen Verbundträger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 15.
Aus der deutschen Patentschrift DE 102 54 043 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Holz-Beton-Verbundelements bekannt, bei dem Rippen eines Holzbauteils beim Herstellen einer Betonplatte mit dem Beton der Betonplatte umgossen werden. Dadurch wird eine schubfeste Verbindung zwischen dem Holz- und Betonbauteil hergestellt. Im eingebauten Zustand nimmt das Holzbauteil Zugkräfte und das Betonbauteil Druckkräfte auf, sodass die mechanischen Eigenschaften beider Werkstoffe optimal genutzt werden. Allerdings ist die Herstellung des Holzbauteils mit einer Vielzahl an Rippen aufwändig.
Aus dem Europäischen Patent EP 2 787 140 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Flachdecke bekannt, bei dem eine Betonplatte und eine Holzplatte durch eine flächige Verklebung verbunden werden. Zwischen den beiden unverbundenen Bauteilen werden Abstandshalter angeordnet und der dadurch zwischen den beiden Bauteilen entstehende Spalt mit Klebstoff ausgefüllt.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2022 119 756 A1 ist zudem bekannt, in dem Betonbauteil eine nutartige Klebstofftasche vorzusehen, die breiter als das Holzbauteil ist. In die Klebstofftasche werden Abstandshalter eingebracht, auf die das Holzbauteil, ein Holzbalken, aufgesetzt wird. Nach dem Aufsetzen des Holzbalkens wird die Klebstofftasche mit Klebstoff gefüllt, sodass es zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Holz- und dem Betonbauteil kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren vorzuschlagen, mit dem ein hoch belastbarer Verbundträger auf einfache Weise und damit kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßer Verbundträger ist im unabhängigen Anspruch 15 beansprucht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Verbundträgers wird ein Holzbauteil und ein Betonbauteil an einer Klebefläche mit einem Klebstoff miteinander zum Verbundträger verklebt, so dass das Holzbauteil am Betonbauteil anliegt. Das Holzbauteil erstreckt sich mit seiner größten Abmessung in einer Längsrichtung des Verbundträgers. Insbesondere ist das Holzbauteil ein Holzbalken, dessen Länge in Längsrichtung ein Vielfaches seiner Breite und Höhe ist. Das Holzbauteil ist insbesondere quaderförmig, mit einer Deckfläche, die nach dem Verkleben dem Betonbauteil zugewandt ist und insbesondere an diesem anliegt. Die Deckfläche erstreckt sich in Längsrichtung in Richtung der Länge des Holzbauteils und orthogonal dazu in Richtung der Breite des Holzbauteils. Die Höhe des Holzbauteils steht zur Deckfläche orthogonal und ist insbesondere größer als die Breite des Holzbauteils. Das Betonbauteil ist insbesondere eine Betonplatte. Das Betonbauteil ist insbesondere ebenfalls quaderförmig, mit einer Länge, die in Längsrichtung verläuft. Die Länge und die Breite des Betonbauteils definieren eine Grundfläche, die nach dem Verkleben dem Holzbauteil zugewandt ist und an der das Holzbauteil mit der Deckfläche anliegt. Die Höhe des Betonbauteils ist orthogonal zu seiner Grundfläche. Die Länge und die Breite des Betonbauteils sind insbesondere größer als seine Höhe.
Die Verklebung erfolgt mit einem Klebstoff an der Klebefläche, die zwischen den beiden Bauteilen ausgebildet ist. Die Klebefläche liegt in der Fläche, in der das Holzbauteil und das Betonbauteil flächig aneinander liegen, insbesondere die Deckfläche des Holzbauteils an der Grundfläche des Betonbauteils. Zusätzliche mechanische Verbindungsmittel wie Schrauben zum Übertragen von Schubspannungen, die zwischen dem Holzbauteil und dem Betonbauteil wirken, können vorhanden sein. Die zur Lastabtragung statisch wirksame Verbindung erfolgt insbesondere ausschließlich mit dem Klebstoff, insbesondere ausschließlich über die Klebefläche. Der Klebstoff ist nicht der Beton des Betonbauteils, sondern eine separate Substanz.
Ein zum Verkleben der beiden Bauteile zum erfindungsgemäßen Verbundträger und/oder in einem erfindungsgemäßen Verfahren geeigneter Klebstoff, der somit ein "Klebstoff" im Sinne der Erfindung ist, weist ein Elastizitätsmodul von mindestens 1000 Megapascal und eine Zugfestigkeit von mindestens 10 Megapascal auf (ermittelt analog zu DIN EN ISO 527-1:2019-12). Insbesondere weist ein Klebstoff im Sinne der Erfindung eine Druckfestigkeit von mindestens 20 Megapascal auf (ermittelt analog zu DIN EN ISO 604:2003-12). Insbesondere ist ein Zweikomponenten-Epoxidharzklebstoff oder ein Klebstoff auf Basis von Polyurethan ein für die Erfindung geeigneter Klebstoff. Beispiele für geeignete Klebstoffe sind die unter den Handelsnamen fischer FIS EM plus, 3M Scotch Weld DP490 oder Jowat Epoxidharz 692.30 derzeit im Markt erhältlichen Klebstoffe. Derartige Klebstoffe sind geeignet, eine Klebefläche zwischen dem Betonbauteil und dem Holzbauteil zu schaffen, die eine Verbundspannung von mindestens 1,0 Megapascal, insbesondere von mindestens 2,0 Megapascal und insbesondere von 4,0 Megapascal übertragen kann (ermittelt analog zu DIN EN 408:2012-10). Dagegen sind herkömmliche Zemente und Betone keine Klebstoffe im Sinne der Erfindung, da sie die erforderlichen Eigenschaften nicht aufweisen und daher die notwendige leistungsfähige Klebefläche zwischen dem Betonbauteil und dem Holzbauteil nicht ausbilden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte:

a) Herstellen und/oder Bereitstellen des Betonbauteils;
b) Herstellen und/oder Bereitstellen des Holzbauteils;
c) Zusammenführen des Holzbauteils und des Betonbauteils, insbesondere Auflegen des Holzbauteils auf das Betonbauteil oder des Betonbauteils auf das Holzbauteil; und insbesondere danach:
d) Einbringen eines Klebstoffs zwischen das Betonbauteil und das Holzbauteil.

Das Herstellen der beiden Bauteile in den Schritten a) und b) kann unabhängig und räumlich getrennt voneinander in einem Herstellwerk, beispielsweise einem Betonfertigteilwerk beziehungsweise einem Abbundzentrum oder einer Zimmerei erfolgen. Die Herstellung der Bauteile erfolgt somit unter optimierten und standardisierten Bedingungen, sodass auch hohe Qualitätsanforderungen gut zu erfüllen sind. Zudem können die Bauteile in standardisierten, und, falls vorteilhaft, in zumindest teilweise automatisierten Verfahren hergestellt werden, was eine schnelle und kostengünstige Herstellung der Bauteile ermöglicht. Möglich ist aber auch, dass beide Bauteile oder insbesondere nur eines der Bauteile, insbesondere das Holzbauteil, auf der Baustelle hergestellt werden/wird. Unabhängig davon, wo die beiden Bauteile hergestellt werden, werden sie für die nachfolgenden Schritte vorgefertigt bereitgestellt, sodass die beiden Bauteile in Schritt c) zusammengeführt, insbesondere aufeinander aufgelegt werden können. Dabei kann beispielsweise das Holzbauteil auf das Betonbauteil oder das Betonteil auf das Holzbauteil gelegt werden. "Auflegen" bedeutet hier, dass das eine Bauteil von oben in Richtung der Schwerkraft auf das andere Bauteil aufgelegt wird. Das Zusammenführen ist grundsätzlich auch durch ein ein horizontales oder schräges Fügen möglich. Bevorzugt ist allerdings, dass das eine Bauteil auf das andere Bauteil aufgelegt wird, insbesondere das Betonbauteil auf das Holzbauteil. Das Auflegen kann ebenfalls in einem Herstellerwerk geschehen, wo im Regelfall geeignete Mittel wie Stapler oder Krananlagen vorhanden sind. Alternativ kann das Auflegen auch auf einer Baustelle erfolgen, was den Transport der Bauteile vom jeweiligen Herstellwerk zur Baustelle vereinfacht.
Erfindungsgemäß ist im Holzbauteil und/oder im Betonbauteil mindestens eine nutartige Klebstofftasche ausgebildet. In diese Klebstofftasche wird in Schritt d) der Klebstoff eingebracht. Die nutartige Klebstofftasche erstreckt sich mit ihrer Länge in Längsrichtung. Quer zur Längsrichtung und parallel zur Klebefläche verläuft die Breite der Klebstofftasche, die insbesondere kleiner als die Länge der Klebstofftasche ist. Die Breite der Klebstofftasche ist zudem kleiner als die Breite des Holzbauteils, insbesondere mindestens 6 Millimeter kleiner und vorzugsweise insbesondere mindestens 10 Millimeter kleiner. "Parallel zur Klebefläche" bezieht sich hier auf die durch den in die mindestens eine Klebstofftasche eingebrachten Klebstoff ausgebildete Klebefläche. Die nutartige Klebstofftasche weist aufgrund der nutartigen Ausgestaltung einen Klebstofftaschengrund auf, wodurch die nutartige Klebstofftasche ein Volumen für den Klebstoff begrenzt. Die Volumenbegrenzung erfolgt in der Klebstofftasche somit in Längsrichtung der Klebstofftasche, in Richtung der Breite der Klebstofftasche und in eine Tiefenrichtung der Klebstofftasche, die durch die Tiefe des Klebstofftaschengrunds bestimmt ist. Somit ist die nutartige Klebstofftasche nicht lediglich ein Durchbruch im Holzbauteil und/oder im Betonbauteil.
Der Vorteil an der erfindungsgemäßen Ausbildung der Klebstofftasche ist, dass die Klebstoffmenge gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen deutlich reduziert ist. Zudem können mehrere Klebeflächen statisch optimiert zwischen den beiden Bauteilen an definierten Stellen angeordnet werden. Die Ausbildung nur einer Klebefläche über große, möglicherweise zum Teil weniger belastete Bereiche aus rein konstruktiven oder herstellungsbedingten Gründen, ist nicht mehr notwendig. Somit können auf einfache und kostengünstige Weise tragfähige Verbundträger hergestellt werden.
Erfindungsgemäß können daher auch mehrere Klebstofftaschen vorgesehen sein, insbesondere eine Klebstofftasche oder mehrere Klebstofftaschen am Betonbauteil und eine Klebstofftasche oder mehrere Klebstofftaschen am Holzbauteil. Bevorzugt ist, dass mehrere Klebstofftaschen in Längsrichtung hintereinander und in Längsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, insbesondere zumindest an einem der beiden Bauteile. Sind mehrere Klebstofftaschen ausgebildet, so bildet der in die jeweilige Klebstofftasche eingebrachte Klebstoff jeweils eine Klebefläche im Bereich der jeweiligen Klebstofftasche aus. Die Mehrzahl an Klebeflächen bildet die Verklebung.
Vorzugsweise weist das Betonteil und/oder das Holzbauteil mindestens eine Klebstoffeinfüllöffnung auf, durch die der Klebstoff in die eine Klebstofftasche eingebracht wird. Zudem weist das Betonbauteil oder das Holzbauteil mindestens eine Klebstoffaustrittsöffnung auf, zu der Klebstoff von der Klebstoffeinfüllöffnung durch die Aussparung in Schritt d) fließt. Sind mehrere Klebstofftaschen vorhanden, so weist insbesondere jede der Klebstofftaschen mindestens eine Klebstoffeinfüllöffnung und mindestens eine Klebstoffaustrittsöffnung auf, wodurch die Klebstofftaschen flach ausgebildet werden können. Durch diese Ausbildung kann die Klebstoffmenge reduziert werden, da durch die Ausbildung mehrere Klebstofftaschen, die in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, der Klebstoff nur eine kurze Strecke von der Klebstoffeinfüllöffnung zur Klebstoffaustrittsöffnung fließen muss und flächige, statisch nicht notwendige Verklebungen zum Einbringen des Klebstoffs in die relevanten Bereiche nicht notwendig sind. Dadurch, dass die Klebstofftaschen im Verhältnis zu der Länge der beiden Bauteile kurz ausgeführt werden können, reicht auch ein kleines Druckgefälle zwischen der Klebstoffeinfüllöffnung und der Klebstoffaustrittsöffnung aus, um den Klebstoff auch in einen engen Spalt zwischen den beiden Bauteilen einzubringen. Zur guten Handhabung weisen die Klebstoffeinfüllöffnung und/oder die Klebstoffaustrittsöffnung insbesondere einen Durchmesser von mindestens 4 Millimeter auf.
Ein zum Verfüllen der Klebstofftasche ausreichendes Druckgefälle zwischen der Klebstoffeinfüllöffnung und der Klebstoffaustrittsöffnung kann sich, bei der Verwendung eines entsprechend fließfähigen Klebstoffs, bereits durch unterschiedliche Füllstände in den beiden Klebstofföffnungen ergeben. Insbesondere kann an der Klebstoffaustrittsöffnung ein Unterdruck angelegt werden, beispielsweise durch das Anbringen einer Absaugeinrichtung an der Klebstoffaustrittsöffnung. Der so erzeugte Unterdruck vergrößert das Druckgefälle, was das Fließen des Klebstoffs zwischen der Klebstoffeinfüllöffnung und der Klebstoffaustrittsöffnung erleichtert.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist mindestens eine Klebstofftasche derart im Holzbauteil angeordnet, dass das Betonbauteil diese Klebstofftasche vollständig überdeckt. Beispielsweise wird die Klebstofftasche mit einer Oberflächenfräse in die Deckfläche des Holzbauteils eingefräst. Insbesondere sind im Holzbauteil mehrere Klebstofftaschen in Längsrichtung hintereinander angeordnet, die alle vom Betonbauteil vollständig überdeckt werden. Insbesondere sind alle Klebstofftaschen des Verbundträgers im Holzbauteil angeordnet, so dass das Betonbauteil eine ebene Grundfläche als Anlagefläche für das Holzbauteil aufweist. Vorzugsweise kann das Betonbauteil eine oder mehrere Erhebungen aufweisen, die in den Schritten c) und d) in der mindestens einen Klebstofftasche oder den mehreren Klebstofftaschen liegt beziehungsweise liegen. Diese Erhebungen verkleinern das mit Klebstoff aufzufüllende Volumen zwischen den beiden Bauteilen und verringern somit die erforderliche Menge an Klebstoff, was Kosten spart. Zudem können die Erhebungen, wenn Schritt d) vor Schritt c) erfolgt und Klebstoff vor dem Auflegen des Betonbauteils in eine Klebstofftasche des Holzbauteils eingebracht worden ist, das für den Klebstoff vorhandene Volumen zwischen den beiden Bauteilen im Bereich der Klebstofftasche verringern, sodass der Klebstoff durch die Verringerung des Volumens beim Zusammenführen der Bauteile gegen das Betonbauteil gepresst wird, was den Verbund beim Verkleben erhöht. Weiterhin können die Erhebungen eine Kraftübertragung zwischen dem Betonteil und dem Holzbauteil verbessern.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist mindestens eine Klebstofftasche im Betonbauteil angeordnet derart, dass das Holzbauteil diese Klebstofftasche vollständig überdeckt. Insbesondere ist die Überdeckung in Richtung der Breite gesehen auf beiden Seiten der Klebstofftasche gleich, beispielsweise 5 Millimeter, wenn das Holzbauteil über die gesamte Breite 10 Millimeter breiter als die Klebstofftasche ist. Insbesondere sind im Betonbauteil mehrere Klebstofftaschen in Längsrichtung hintereinander angeordnet, die alle von dem Holzbauteil vollständig überdeckt werden, also sowohl in ihrer Breite als auch in ihrer Länge. Insbesondere sind alle Klebstofftaschen des Verbundträgers im Betonbauteil angeordnet, so dass das Holzbauteil eine ebene Deckfläche als Anlagefläche für das Betonbauteil aufweist.
Die mindestens eine Klebstofftasche wird vorzugsweise beim Herstellen des Betonbauteils durch ein nach dem Aushärten des Betons entfernbares Einlegeteil ausgeformt. Sind mehrere Klebstofftaschen in dem Betonbauteil vorgesehen, so können mehrere Einlegeteile verwendet werden, die nach dem Aushärten des Betons entfernt werden und als Negativ die Klebstofftaschen hinterlassen. Somit kann die Klebstofftasche beziehungsweise es können die Klebstofftaschen prozesssicher und auf einfache und kostengünstige Art hergestellt werden.
Wird die Klebstoffeinfüllöffnung im Betonbauteil angeordnet, so wird sie vorzugsweise beim Herstellen des Betonbauteils durch einen nach dem Aushärten des Betons entfernbaren Einlegedorn ausgeformt. Ist die Klebstoffaustrittsöffnung im Betonteil angeordnet, so kann (auch) diese vorzugsweise beim Herstellen des Betonbauteils durch einen nach dem Aushärten des Betons entfernbaren Einlegedorn ausgeformt werden. Somit kann eine Klebstoffeinfüllöffnung oder eine Klebstoffaustrittsöffnung auf einfache Art und Weise kostengünstig und prozesssicher beim Betonieren des Betonbauteils hergestellt werden.
Wird ein Einlegeteil und/oder ein Einlegedorn zum Ausbilden einer Klebstofftasche oder einer Klebstoffeinfüllöffnung oder einer Klebstoffaustrittsöffnung verwendet, so weist das Einlegeteil und oder der Einlegedorn vorzugsweise einen trapezförmigen Querschnitt und insbesondere eine konische oder pyramidenstumpfartige Mantelfläche auf, wobei sich die Mantelfläche nach außen zur Grund- oder Deckfläche hin erweitert. Dadurch kann das Einlegeteil bzw. der Einlegedorn nach dem Betonieren einfach entfernt werden.
Insbesondere sind ein Einlegeteil und zwei Einlegedorne einstückig als ein Einlegeelement ausgebildet, sodass für eine Klebstofftasche und ihre zugeordneten Klebstoffeinfüll- und Klebstoffaustrittsöffnungen nur ein Teil in eine Schalung für das Betonbauteil eingebracht werden muss, was die Herstellung des Betonbauteils vereinfacht.
Weiterhin ist bevorzugt, dass das Holzbauteil und das Betonbauteil vor, während oder nach dem Einbringen des Klebstoffs in Schritt d) mittels Befestigungselementen miteinander verspannt werden, insbesondere mittels Holzschrauben, die durch Schrauböffnungen im Betonbauteil durch das Betonbauteil durchgesteckt und in das Holzbauteil eingeschraubt werden. Die Befestigungselemente sind regelmäßig nicht zum Abtragen von Schubspannungen zwischen den beiden Bauteilen vorgesehen, und werden insbesondere nach dem Aushärten des Klebstoffs wieder entfernt.
Insbesondere wird vor dem Zusammenführen der beiden Bauteile in Schritt c) und insbesondere, falls dies gemacht wird, vor einem Verspannen der beiden Bauteile, umlaufend um die Klebstofftasche beziehungsweise bei mehreren Klebstofftaschen um jede der Klebstofftaschen eine Dichtung angeordnet, die in Schritt d) ein Austreten des Klebstoffs aus der Klebstofftasche zwischen das Holzbauteil und das Betonbauteil verhindert. Die Dichtung kann ein Dichtband oder ein Dichtprofil sein und/oder als pastöse, aushärtende Dichtmasse um die Klebstofftasche(n) herum aufgebracht werden.
Weiterhin ist bevorzugt, dass das Holzbauteil oder das Betonbauteil einen Positionierdorn und das andere Bauteil eine zum Positionierdorn korrespondierende Positionieröffnung aufweist, und dass in Schritt c) der Positionierdorn und die Positionieröffnung beim Zusammenführen ineinandergreifen. Damit ist gewährleistet, dass die beiden Bauteile nach dem Zusammenführen planmäßig zueinander positioniert sind. Ein aufwändiges Nachjustieren und Repositionieren sind nicht notwendig.
Die Klebstofftasche ist vorzugsweise minimal 1 Millimeter tief, insbesondere minimal 2 Millimeter. Insbesondere ist die Klebstofftasche derart ausgestaltet, dass die Klebstoffschicht maximal 25 Millimeter, insbesondere maximal 20 Millimeter dick ist, wobei die Dicke senkrecht zur Deckfläche des Holzbauteils gemessen wird.
Bevorzugt ist auch, dass der Balken mindestens 6 Millimeter, insbesondere mindestens 10 Millimeter breiter als die Klebstofftasche ist. Die Klebstofftasche ist insbesondere minimal 40 Millimeter breit. Vorzugsweise ist die Klebstofftasche maximal 2000 Millimeter, insbesondere maximal 1000 Millimeter, vorzugsweise maximal 600 Millimeter, insbesondere maximal 400 Millimeter lang, wobei die Klebstofftasche minimal 40 Millimeter lang ist. Eine derartige Klebstofftasche ist einfach mittels Einlegeteil im Betonbauteil oder durch Ausfräsen in einem Holzbauteil herstellbar. Sind mehrere Klebstofftaschen vorhanden, so weist insbesondere jede dieser Klebstofftaschen derartige Maße auf.
Insbesondere weisen alle Klebstofftaschen die gleichen Maße auf, wodurch der Herstellprozess sicher gestaltet werden kann. Insbesondere dann, wenn die Klebstofftaschen im Betonbauteil angeordnet werden, können für Klebstofftaschen mit identischen Maßen Einlegeteile und Einlegedorne gleicher Größe verwendet werden. Verwechslungen und damit in einer falschen Größe hergestellte Klebstofftaschen oder gar eine in einer falschen Größe hergestellte Klebefläche sind damit ausgeschlossen.
Der erfindungsgemäße Verbundträger, der insbesondere mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, umfasst ein Holzbauteil, das sich mit seiner größten Abmessung in einer Längsrichtung erstreckt, und ein Betonbauteil. Das Holzbauteil ist insbesondere ein Holzbalken und das Betonbauteil ist insbesondere eine Betonplatte. Die beiden Bauteile sind an einer Klebefläche mit einem Klebstoff miteinander zum Verbundträger verklebt. Erfindungsgemäß sind im Holzbauteil und/oder im Betonbauteil mehrere in Längsrichtung hintereinander und in Längsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Klebstofftaschen ausgebildet, die alle mit Klebstoff zur Ausbildung jeweils einer Klebefläche gefüllt sind. Dabei ist die quer zur Längsrichtung und parallel zur Klebefläche gemessene Breite der Klebstofftaschen jeweils kleiner als die Breite des Holzbauteils.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in einer Figur gezeichneten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen oder gezeichneten Kombination, sondern auch in grundsätzlich beliebigen anderen Kombinationen oder aber einzeln verwendbar. Es sind Ausführungen der Erfindung möglich, die nicht alle Merkmale eines abhängigen Anspruchs aufweisen. Auch können einzelne Merkmale eines Anspruchs durch andere offenbarte Merkmale oder Merkmalskombinationen ersetzt werden. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle Merkmale der Ausführungsbeispiele oder eine Kombination von Merkmalen der Ausführungsbeispiele aufweisen, sind möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:

Figur 1: ein erster erfindungsgemäßer Verbundträger in einem Längsschnitt;
Figur 2: eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II der Figur 1;
Figur 3: eine Draufsicht auf den ersten erfindungsgemäßen Verbundträger;
Figur 4: eine Schnittdarstellung des ersten erfindungsgemäßen Verbundträgers im Schnitt IV - IV der Figur 3;
Figur 5: ein Schalungstisch zur Herstellung des Betonbauteils des erfindungsgemäßen Verbundträgers in einer Draufsicht;
Figur 6: den Schalungstisch der Figur 5 in einem Längsschnitt;
Figur 7: ein Einlegeteil in einer Seitenansicht;
Figur 8: die Teile des ersten erfindungsgemäßen Verbundträgers beim Einbringen des Klebstoffs in Schritt d) in einem Längsschnitt;
Figur 9: eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IX der Figur 8;
Figur 10: Teile eines zweiten erfindungsgemäßen Verbundträgers beim Einbringen des Klebstoffs in Schritt d) in einem Längsschnitt;
Figur 11: eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XI der Figur 10;
Figur 12: einen Schnitt durch die Bauteile eines dritten erfindungsgemäßen Verbundträgers im Bereich einer Klebstofftasche vor Schritt c); und
Figur 13: den Schnitt durch die Bauteile des dritten erfindungsgemäßen Verbundträgers im Bereich der Klebstofftasche nach Schritt c).

In den Figuren 1 bis 4 ist ein erster erfindungsgemäßer Verbundträger 1 dargestellt, der in einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Der Verbundträger 1 besteht aus zwei Holzbalken als Holzbauteile 2, auf die eine Betonplatte als Betonbauteil 4 aufgelegt wurde. Die Holzbauteile 2 weisen identische Abmessungen auf und erstrecken sich mit ihrer größten Abmessung, ihrer Länge 12, in einer Längsrichtung 3 des Verbundträgers 1. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Holzbauteile 2 quaderförmig mit einer Länge 12 von 3 Metern, einer Breite 11 von 20 Zentimetern und einer Höhe 13 von 14 Zentimetern. Das Betonbauteil 4 weist ebenfalls eine Länge 15 von 3 Metern, eine Breite 14 von 1,2 Metern und eine Dicke 16 von 10 Zentimetern auf. Jeweils ein Holzbauteil 2 ist an fünf identischen Klebeflächen 5 mit einem Klebstoff 6 mit dem Betonbauteil 4 zum Verbundträger 1 verklebt. Hierzu sind im Betonbauteil 4 insgesamt zehn Klebstofftaschen 7 ausgebildet, jeweils fünf für jedes Holzbauteil 2. Die jeweils für ein Holzbauteil 2 vorgesehenen fünf Klebstofftaschen 7 sind in Längsrichtung 3 hintereinander und in Längsrichtung 3 voneinander beabstandet angeordnet. Jede der Klebstofftaschen 7 ist mit Klebstoff 6 zur Ausbildung jeweils einer Klebefläche 5 gefüllt. Die Klebstofftaschen 7 weisen identische Abmessungen auf, nämlich jeweils eine Länge 8 von 40 Zentimetern, eine Breite 9 von 16 Zentimetern und eine Tiefe 10 von 10 Millimetern. Wie insbesondere in den Figuren 3 und 4 zu sehen ist, ist die parallel zur Klebefläche 5 gemessene Breite 9 der Klebstofftaschen 7 jeweils kleiner als die Breite 11 des Holzbauteils 2, sodass die Holzbauteile 2 die Klebstofftaschen 7 vollständig überdecken. In dem Betonbauteil 4 sind zudem zehn Klebstoffeinfüllöffnungen 17 und zehn Klebstoffaustrittsöffnungen 18 angeordnet, jeweils eine Klebstoffeinfüllöffnung 17 und eine Klebstoffaustrittsöffnung 18 an jeder Klebstofftasche 7, jeweils im Bereich entgegengesetzter Längsenden der jeweiligen Klebstofftasche 7. Die Klebstoffeinfüllöffnungen 17 und die Klebstoffaustrittsöffnungen 18 sind nach der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundträgers 1 zumindest teilweise mit Klebstoff 6 gefüllt, im Ausführungsbeispiel vollständig.
Zur Herstellung des Verbundträgers 1 wird in einem ersten Schritt a) das Betonbauteil 4 in einem Betonfertigteilwerk hergestellt, wie dies in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist. In diesen Figuren ist ein Schalungstisch 29 dargestellt, dessen Innenmaße der Länge 15 und Breite 14 des Betonbauteils 4 entsprechen. Auf den Boden des Schalungstisches 29 sind Einlegeelemente 31 eingelegt, die beim Betonieren in den Bereichen liegen, in denen im fertigen Betonbauteil 4 die Klebstofftaschen 7, Klebstoffeinfüllöffnungen 17 und Klebstoffaustrittsöffnungen 18 vorgesehen sind. In Figur 7 ist ein Einlegeelement 31 vergrößert dargestellt: Es besteht aus einem Einlegeteil 20 mit flachem, näherungsweise quaderförmigem Grundkörper, dessen Ränder im Querschnitt trapezförmig abgeschrägt sind. Die Außenmaße des Einlegeteils 20 entsprechen den Innenmaßen der Klebstofftasche 7. Einstückig mit dem Einlegeteil 20 sind zwei kegelstumpfförmige Einlegedorne 21, deren Außenmaße den Innenmaßen der Klebstoffeinfüllöffnung 17 und Klebstoffaustrittsöffnung 18 entsprechen. Die Höhe der Einlegeelemente 31 entspricht im Ausführungsbeispiel der Dicke 16 des Betonbauteils 4, kann aber auch höher sein. Wie in den Figuren 5 und 6 zu sehen ist, ist Beton 30 in den Schalungstisch 29 in der gewünschten Höhe eingefüllt. Nach dem Aushärten des Betons 30 wird das Betonbauteil 4 aus dem Schalungstisch 29 und die Einlegeelemente 31 aus dem Betonbauteil 4 entfernt, so dass das Betonbauteil 4 mit den nutartigen Klebstofftaschen 7, Klebstoffeinfüllöffnungen 17 und Klebstoffaustrittsöffnungen 18 fertig hergestellt ist.
Vorher, zeitgleich oder nachher werden zur Herstellung des Verbundträgers 1 die beiden Holzbauteile 2 in einem weiteren Schritt b) als Holzbalken her- und bereitgestellt, beispielsweise durch eine Zimmerei, die in ein Herstellwerk, in dem das Verbundelement hergestellt wird, oder auf die Baustelle liefert.
Im nächsten Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die beiden Holzbauteile 2 und das Betonbauteil 4 zusammengeführt, in dem das Betonbauteil 4 auf die beiden Holzbauteile 2 von oben aufgelegt wird, sodass die beiden Holzbauteile 2 die Klebstofftaschen 7 vollständig überdecken. Vor dem Auflegen wurde um jede Klebstofftasche 7 eine umlaufende, in sich geschlossene Raupe aus Dichtkleber (nicht dargestellt) auf die Grundfläche 28 des Betonteils 4 aufgebracht. Der Dichtkleber übernimmt keine statische Funktion, sondern dient allein zur Abdichtung, um im nächsten Schritt zu verhindern, dass Klebstoff 6 unkontrolliert aus einer Klebstofftasche 7 austritt.
Im nächsten Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Klebstoff 6 in eine der Klebstofftaschen 7 zwischen das Betonbauteil 4 und eines der Holzbauteile 2 eingefüllt, wie dies in Figur 8 und vergrößert in Figur 9 dargestellt ist. Hierzu ist an einer Klebstoffeinfüllöffnung 17 ein Trichter 26 angeordnet, durch den ein zuvor gemischtes, flüssiges Zweikomponenten-Epoxidharz als Klebstoff 6 durch die Klebstoffeinfüllöffnung 17 in die Klebstofftasche 7 eingefüllt wird, so lange, bis der Klebstoff 6 durch die Klebstoffaustrittsöffnung 18 wieder austritt, was dann anzeigt, dass die Klebstofftasche 7 planmäßig mit Klebstoff 6 gefüllt ist. Dies wird nun für alle Klebstofftaschen 7 wiederholt, bis alle Klebstofftaschen 7 mit Klebstoff 6 gefüllt sind. Nach dem Aushärten des Klebstoffs 6 ist der erfindungsgemäße Verbundträger 1 fertiggestellt. Die Erfindung sieht insbesondere vor, dass die Klebstofftaschen 7 vollständig mit Klebstoff 6 ausgefüllt sind. Nicht ausgeschlossen ist aber auch, dass die Verfüllung nicht ganz vollständig erfolgt, weil beispielsweise Luftblasen in Randbereichen verbleiben. Eine entsprechende Auslegung vorausgesetzt kann dies toleriert werden.
In den Figuren 10 bis 13 sind alternative Verfahren bzw. alternative Verbundträger dargestellt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen. Für gleiche Teile werden gleichen Bezugszeichen verwendet.
In den Figuren 10 und 11 ist zu sehen, dass die Klebstofftaschen 7 nicht in der Grundfläche 28 des Betonbauteils 4, sondern in der Deckfläche 27 des Holzbauteils 2 angeordnet sind, während die Klebstoffeinfüll- und -austrittsöffnungen 17, 18 weiterhin im Betonbauteil 4 angeordnet sind. Die Klebstofftaschen 7 wurden mit einer Oberfräse in das Holzbauteil 2 eingefräst (nicht dargestellt). Bei dem Betonbauteil 4 handelt es sich somit um eine quaderförmige Platte mit flächig ebener Grundfläche 28. Allerdings sind im Betonbauteil 4 Schrauböffnungen 23 angeordnet, in die Schrauben als Befestigungselemente 22 eingebracht sind. Die Schrauben liegen mit ihrem Kopf auf der dem Holzbauteil 2 abgewandten Außenseite des Betonbauteils 4 an und sind mit ihrem Gewinde in das Holzbauteil 2 eingeschraubt, sodass durch ein Anziehen der Schrauben das Holzbauteil 2 gegen das Betonbauteil 4 verspannt wird, was die Abdichtung um die Klebstofftaschen 7 und die Anlage der beiden Bauteile 2, 4 aneinander verbessert. Die Schrauböffnungen 23 können durch entsprechende Einleger bereits beim Herstellen des Betonbauteils 4 hergestellt werden, so wie dies oben für das Herstellen der Klebstofftaschen 7 und die Klebstoffeinfüll- und -austrittsöffnungen 17, 18 im Betonbauteil 4 beschrieben wurde. Alternativ können die Schrauböffnungen 23 in den ausgehärteten Beton 30 gebohrt werden.
Die Figuren 12 und 13 zeigen ein Verfahren, bei dem das Einbringen des Klebstoffs 6 (Schritt d) vor dem Zusammenführen des Holzbauteils 2 und des Betonbauteils 4 (Schritt c) erfolgt. Hierzu wird der Klebstoff 6 in die Klebstofftasche 7 eingebracht, die, wie beim Ausführungsbeispiel der Figuren 10 und 11, im Bereich der Deckfläche 27 des Holzbauteils 2 angeordnet ist. Wie in Figur 12 zu sehen ist, ist die Klebstofftasche 7 nicht vollständig, sondern nur zu zwei Drittel mit Klebstoff 6 gefüllt. Dafür ist an der Grundfläche 28 des Betonbauteils 4 eine quaderförmige Erhebung 19 ausgebildet, die etwas kleiner als die Klebstofftasche 7 ist, und die von der Klebstofftasche 7 vollständig aufgenommen werden kann. Wird nun das Betonbauteil 4 auf das Holzbauteil 2 aufgelegt, wie dies in Figur 13 zu sehen ist, so füllt die Erhebung 19 die Klebstofftasche 7 teilweise aus und verdrängt den in die Klebstofftasche 7 eingefüllten Klebstoff 6 derart, dass dieser vollflächig zwischen dem Betonbauteil 4 und dem Holzbauteil 2 angeordnet ist. Damit beim Zusammenführen der beiden Bauteile 2, 4 die Erhebung 19 in die entsprechende Klebstofftasche 7 gelangt, sind am Holzbauteil 2 Positionierdorne 24 angeordnet, die in korrespondierende Positionieröffnungen 25 des Betonbauteils 4 eingreifen. Die Positionierdorne 24 sind aus Stahl gefertigt und nagelartig in die Deckfläche 27 des Holzbauteils 2 eingeschlagen, während die Positionieröffnungen 25 während der Herstellung des Betonbauteils 4 durch entsprechende Einleger ausgeformt wurden.
Mit dem hier anhand der drei Beispiele dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auf einfache und kostengünstige Weise leistungsfähige Verbundträger 1 herstellen. Das Verfahren zeichnet sich durch sehr einfache Arbeitsschritte aus, die an die jeweiligen Anforderungen flexibel angepasst werden können. So kann die Herstellung eines Verbundträgers 1 komplett in einem dazu vorgesehenen Herstellwerk erfolgen, oder aber alternativ hierzu auf einer Baustelle.

Bezugszeichenliste

Verfahren zur Herstellung eines Verbundträgers und Verbundträger

1: Verbundträger
2: Holzbauteil
3: Längsrichtung
4: Betonbauteil
5: Klebefläche
6: Klebstoff
7: Klebstofftasche
8: Länge der Klebstofftasche 7
9: Breite der Klebstofftasche 7
10: Tiefe der Klebstofftasche 7
11: Breite des Holzbauteils 2
12: Länge des Holzbauteils 2
13: Höhe des Holzbauteils 2
14: Breite des Betonbauteils 4
15: Länge des Betonbauteils 4
16: Dicke des Betonbauteils 4
17: Klebstoffeinfüllöffnung
18: Klebstoffaustrittsöffnung
19: Erhebung
20: Einlegeteil
21: Einlegedorn
22: Befestigungselement
23: Schrauböffnung
24: Positionierdorn
25: Positionieröffnung
26: Trichter
27: Deckfläche des Holzbauteils 2
28: Grundfläche des Betonbauteils 4
29: Schalungstisch
30: Beton
31: Einlegeelement

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Verbundträgers (1), bei dem ein Holzbauteil (2), das sich mit seiner größten Abmessung in einer Längsrichtung (3) erstreckt, insbesondere ein Holzbalken, und ein Betonbauteil (4), insbesondere eine Betonplatte, an einer Klebefläche (5) mit einem Klebstoff (6) miteinander zum Verbundträger (1) verklebt werden, mit den Schritten:
a) Herstellen und/oder Bereitstellen des Betonbauteils (4);

b) Herstellen und/oder Bereitstellen des Holzbauteils (2);

c) Zusammenführen des Holzbauteils (2) und des Betonbauteils (4); und

d) Einbringen eines Klebstoffs (6) zwischen das Betonbauteil (4) und das Holzbauteil (2),
dadurch gekennzeichnet, dass im Holzbauteil (2) und/oder im Betonbauteil (4) mindestens eine nutartige Klebstofftasche (7) ausgebildet ist, in die der Klebstoff (6) in Schritt d) eingebracht wird, die sich mit ihrer Länge (8) in Längsrichtung (3) erstreckt, und deren quer zur Längsrichtung (3) und parallel zur Klebefläche (5) gemessene Breite (9) kleiner als die Breite (11) des Holzbauteils (2) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonbauteil (4) und/oder das Holzbauteil (2) mindestens eine Klebstoffeinfüllöffnung (17) aufweist, durch die der Klebstoff (6) in die eine Klebstofftasche (7) eingebracht wird, und dass das Betonbauteil (4) und/oder das Holzbauteil (2) mindestens eine Klebstoffaustrittsöffnung (18) aufweist, zu der Klebstoff (6) von der Klebstoffeinfüllöffnung (17) durch die Klebstofftasche (7) in Schritt d) fließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Klebstofftasche (7) im Holzbauteil (2) angeordnet ist und dass das Betonbauteil (4) diese Klebstofftasche (7) vollständig überdeckt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonbauteil (4) eine Erhebung (19) aufweist, die in den Schritten c) und d) in der mindestens einen Klebstofftasche (7) liegt, diese Klebstofftasche (7) aber nur teilweise ausfüllt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Klebstofftasche (7) im Betonbauteil (4) angeordnet ist und dass das Holzbauteil (2) diese Klebstofftasche (7) vollständig überdeckt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Klebstofftasche (7) beim Herstellen des Betonbauteils (4) durch ein nach dem Aushärten des Betons entfernbares Einlegeteil (20) ausgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffeinfüllöffnung (17) im Betonbauteil (4) angeordnet ist und beim Herstellen des Betonbauteils (4) durch einen, nach dem Aushärten des Betons entfernbaren Einlegedorn (21) ausgeformt wird und/oder die Klebstoffaustrittsöffnung (18) im Betonbauteil (4) angeordnet ist und beim Herstellen des Betonbauteils (4) durch einen, nach dem Aushärten des Betons entfernbaren Einlegedorn (21) ausgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (20) und oder der Einlegedorn (21) einen trapezförmigen Querschnitt, und insbesondere eine konische oder pyramidenstumpfförmige Mantelfläche aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzbauteil (2) und das Betonbauteil (4) vor, während oder nach dem Einbringen des Klebstoffs (6) in Schritt d) mittels Befestigungselementen (22) miteinander verspannt werden, insbesondere mittels Holzschrauben, die durch Schrauböffnungen (23) im Betonbauteil (4) durch das Betonbauteil (4) durchgesteckt und in das Holzbauteil (2) eingeschraubt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzbauteil (2) oder das Betonbauteil (4) einen Positionierdorn (24) und das andere Bauteil eine zum Positionierdorn (24) korrespondierende Positionieröffnung (25) aufweist, und dass in Schritt c) der Positionierdorn (24) und die Positionieröffnung (25) ineinandergreifen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstofftasche (7) minimal 1 Millimeter tief ist, insbesondere minimal 2 Millimeter, insbesondere ist die Klebstofftasche (7) derart ausgestaltet, dass der Klebstoff (6) maximal 25 Millimeter, insbesondere maximal 20 Millimeter dick ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Holzbauteil (2) mindestens 6 Millimeter, insbesondere mindestens 10 Millimeter breiter als die Klebstofftasche (7) ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstofftasche (7) maximal 600 Millimeter, insbesondere maximal 400 Millimeter lang ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Klebstofftaschen (7) in Längsrichtung (3) hintereinander und in Längsrichtung (3) voneinander beabstandet angeordnet sind.
Verbundträger (1), der ein Holzbauteil (2), das sich mit seiner größten Abmessung in einer Längsrichtung (3) erstreckt, insbesondere einem Holzbalken, und ein Betonbauteil (4), insbesondere einer Betonplatte, umfasst, die an einer Klebefläche (5) mit einem Klebstoff (6) miteinander zum Verbundträger (1) verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Holzbauteil (2) und/oder im Betonbauteil (4) mehrere in Längsrichtung (3) hintereinander und in Längsrichtung (3) voneinander beabstandet angeordnete Klebstofftaschen (7) ausgebildet sind, die alle mit Klebstoff (6) zur Ausbildung der Klebefläche (5) gefüllt sind, und dass die quer zur Längsrichtung (3) und parallel zur Klebefläche (5) gemessene Breite (9) der Klebstofftaschen (7) jeweils kleiner als die Breite (11) des Holzbauteils (2) ist.