"System miteinander verbundener Bauelemente"
Die Erfindung betrifft ein System von miteinander verbundenen Bauelementen, insbesondere ein Tragwerkssystem, mit einem ersten Bauelement, in dem ein mit Dornen versehener Verbundanker eingelassen ist, wobei die Dornen in das erste Bauelement eingreifen, und mit mindestens einem weiteren Bauelement.
Es gibt eine Vielzahl von Tragwerkskonstruktionen für eine Vielzahl von Einsatzgebieten. Sie werden bei der Konstruktion von Gebäuden ebenso eingesetzt wie im Messe- und Bühnenbau oder etwa bei der Konstruktion von Achterbahnen. Sie müssen so ausgelegt sein, daß sie die auf das Tragwerk wirkenden statischen und dynamischen Lasten aufnehmen. Dabei kommt es neben der Stabilität der einzelnen Träger und Stützen insbesondere auch darauf an, daß die auftretenden Kräfte an den Knotenpunkten von miteinander verbundenen Trägern oder Stützen sicher übertragen werden. Weitere Anforderungen an Tragwerke bestehen dahingehend, daß sie einfach und kostengünstig herstellbar sein sollten. In vielen Fällen sollen sie auch einen ästhetischen Eindruck vermitteln.
BESTATIΘUNGSKOPIE
Ein typisches Beispiel für die hier angesprochenen Konstruktionen ist der Holz-Hochbau, bei dem Balken oder dergleichen Tragelemente miteinander zu tragfähigen Wand-, Boden- und/oder Dachtragwerken verbunden werden. Dabei kommen auch verschiedene Werkstoffkombinationen zum Einsatz, d.h. der Werkstoff Holz kann mit Beton als Füllmasse sowie auch mit Kunststoff oder Metallteilen kombiniert werden. Für den Werkstoff Holz kommen Vollhölzer, Brettschichthölzer und andere Holzwerkstoffe in Frage, wobei die Vollhölzer insbesondere in Form von Rundhölzern, Balken, Kanthölzern, Brettern sowie Kreuzbalken ausgestaltet sein können, die im Vergleich zur Größe ihres Querschnitts relativ hohe Kräfte aufzunehmen und zu übertragen in der Lage sind. Unter einem Kreuzbalken wird hier ein Balken verstanden, der durch Längsteilen eines oder mehrerer Baumstämme und Drehen der Teilstücke um ihre Längsachse sowie anschließendes Verbinden dieser Teile zu einem neuen Balken gebildet wird, wobei durch die dann innen liegenden, ursprünglich äußere Teile des Baumes bzw. der Bäume bildenden gewölbten Flächen eine sich im wesentlichen zentrisch längs durch den Kreuzbalken erstreckende Öffnung entsteht.
Verbindungen, insbesondere im Bereich der Enden dieser Bauelemente, sind vielfältig entwickelt und in die Praxis eingeführt worden. Hierzu seien lediglich als Beispiel einige bekannte Möglichkeiten angegeben, so z.B. quer zur Balkenlängsachse im Bereich von Nut- und Federverbindungen eingetriebene Dübel mit Bolzen und zusätzlichen Schraubnägeln oder Nagelanschlüsse mit Decklaschen oder Zapfen mit quergerichteten Hartholzdübeln oder eingelassener T-Stahl mit Stabdübeln oder Zapfen, insbesondere Scherzapfen und dgl. mehr. Stirnseitige Anschlüsse können bekanntermaßen auch durch einen sogenannten Balkenstoß erreicht werden, bei dem mittels quergerichteter Dübel besonderer Bauart die
Balkenseiten im Bereich ihrer Enden beidseitig mit Tragteilen zur Kraftübertragung belegt sind.
All diesen Verbindungen haftet der erhebliche Nachteil an, daß die damit aufgebauten Systeme sehr aufwendig sind, und zwar sowohl in der Herstellung - so z.B. bei Stoßverbindungen über in den zu verbindenden Tragteilen anzuformende Zapfen und Nuten - als auch hinsichtlich der Vielzahl der erforderlichen Einzelteile, die im übrigen angepaßt und aufwendig und häufig vor Ort in montageunfreundlichen Positionen montiert werden müssen. Darüber hinaus lassen sich diese bekannten Verbindungssysteme nur so realisieren, daß sie nach außen sichtbar sind, es sei denn in den betreffenden Bereichen, z.B. im Bereich der Laschen oder Dübelstirnseiten, würden zusätzliche Kaschierungsmaßnahmen vorgenommen.
Aus der DE 197 01 458 Cl ist eine Holzbau-Verbindung zum stirnseitigen Verbinden eines Kreuzbalkens bekannt. Sie weist einen Verbundanker auf, der in mindestens einem Bereich einer sich innerhalb des Kreuzbalkens über seine gesamte Länge erstreckende Öffnung eingelassen ist, und zwar so, daß er mit seinem äußeren Ende gegenüber der Balkenstirnfläche zurückversetzt ist. Der Verbundanker weist einen stangen- förmigen Kern mit abstehenden Dornen sowie an mindestens einem der Kernenden eine Anschlußmöglichkeit auf.
Mit dieser Holz-Verbindung ist es möglich, mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen bei geringem Montageaufwand eine optisch ansprechende, stirnseitige Verbindung eines Kreuzbalkens mit einem anderen Bauelement zu schaffen. Allerdings ist es mit dieser vorbekannten Holz-Verbindung nicht ohne weiteres möglich, ein vollständiges Tragwerk aufzu-
bauen, da sie vornehmlich für den stirnseitigen Einsatz in einem Kreuzbalken konzipiert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem eine Vielzahl unterschiedlicher Verbindungsknoten mit wenigen Teilen hergestellt werden kann, das einfach montierbar und darüber hinaus optisch ansprechend ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bauelemente im Sinne der Erfindung sind insbesondere Elemente eines Tragwerkes, die auf Biegung, Torsion, Zug oder Druck beansprucht werden, wie beispielsweise Stützen, Pfosten, Balken, Riegel oder Stäbe, aber auch an einen Träger oder ein Tragwerk anzubindende Elemente, wie insbesondere Halter für an einem Träger zu befestigende Gegenstände oder Apparate.
Das erfindungsgemäße System weist gegenüber vorbekannten Systemen zum seitlichen Verbinden von Bauelementen erhebliche Vorteile auf:
Zum einen werden die Kräfte, deren Resultierende quer oder schräg zur Ausrichtung des ersten Bauelements verlaufen, in seinem Inneren durch den Verbundanker aufgenommen. Dabei stützt sich der Verbundanker im Inneren des ersten Bauelements über seine Dornen ab, so daß die Kräfte über eine große Oberfläche zwischen dem Verbundanker und dem ersten Bauelement effektiv übertragen werden mit dem Ergebnis, daß in der Regel Verstärkungselemente an den Außenflächen der zu verbindenden
Bauelemente im Bereich eines Knotens wie beispielsweise Nagelplatten entfallen können.
Zum anderen können sämtliche für den Anschluß zweier Bauelemente notwendigen Teile innerhalb der Bauelemente liegen, so daß sie den optischen Eindruck eines mit dem erfindungsgemäßen System aufgebauten Tragwerks nicht negativ beeinflussen können, vielmehr sind optimale Gestaltungsmöglichkeiten gegeben.
Des weiteren ist ein Bauelement mit einem Verbundanker gemäß Anspruch 1 einfach herzustellen, insbesondere das Einlegen des Verbundankers in ein Bauelement kann äußerst einfach sein, wie im folgenden noch erläutert werden wird.
Schließlich kann das erfindungsgemäße System vor Ort und ohne großen Aufwand montiert werden, da die zusammenzufügenden Knotenverbindungen stabil sind und insbesondere keine aufwendigen, von außen anzubringende Armaturen notwendig sind.
Dabei ist es grundsätzlich egal, ob der oder die Verbundanker bei sich länglich erstreckenden Bauelementen stirnseitig an einem der bzw. an den Enden des Bauelements, in seiner Mitte oder in einem Bereich dazwischen angeordnet ist bzw. sind, solange bei der Fertigung des Bauelements dafür Sorge getragen wird, daß die Anschlußmöglichkeiten des Verbundankers von außen zugänglich sind.
In Verbindung mit dem aus der DE 197 01 458 Cl bekannten Verbundanker kann somit ein vollständiges Tragwerk aufgebaut werden, bei dem sämtliche Verbindungselemente im Inneren der miteinander verbünde-
nen Bauelemente liegen. Dies bietet nicht nur in optischer Hinsicht, sondern auch in statischer Hinsicht sowie in bezug auf die Fertigung der Bauelemente und der Montage gegenüber bislang bekannten Tragwerks- konstruktionen ganz erhebliche Vorteile.
Als Anschlußmöglichkeiten kommen eine Vielzahl von Verbindungsarten in Betracht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Verbundanker als Anschlußmöglichkeit eine Bohrung mit einem Innengewinde auf, die mit einer Anschlußmöglichkeit mit einem Gewindebolzen eines weiteren Bauelements zusammenwirkt. Die Bohrung mit Innengewinde kann beispielsweise als Sackloch ausgeführt sein, dessen Längsachse parallel zur oder fluchtend mit der Längsachse des weiteren Bauelements verläuft. Mit einem derart ausgestalteten Verbundanker samt korrespondierender, mit der Bohrung fluchtender Öffnung im ersten Bauelement ist es auf äußerst einfache Weise möglich, ein weiteres Bauelement seitlich auf das erste Bauelement aufzusetzen und mit dem ersten Bauelement, beispielsweise über einen an der Stirnseite des aufzusetzenden Bauelements vorgesehenen Schraubenbolzen, zu verbinden, wie es beispielsweise mit einer aus der DE 197 01 458 Cl bekannten stirnseitigen Verbindung ohne weiteres möglich ist. Die Bohrung mit Innengewinde kann auch durch den Verbundanker durchlaufend sein, so daß ein Bauelement alternativ an einer der beiden Seiten des ersten Bauelements oder auch zwei Bauelemente zu beiden Seiten des ersten Bauelements angeschlossen werden können.
Eine andere vorteilhafte Anschlußmöglichkeit besteht darin, daß der Verbundanker eine für einen Bajonettverschluß ausgebildete Bohrung aufweist, die mit einer als Bajonettverschlußelement ausgebildeten Anschlußmöglichkeit eines weiteren Bauelements zusammenwirkt. Hier ist
die Wirkungsweise der Verbindung im Vergleich zu der Wirkungsweise der zuvor diskutierten Schraubenbolzenverbindung ähnlich.
Diese Verbindungssystematik ist natürlich auch umkehrbar, wobei dann der Verbundanker im ersten Bauelement als Anschlußmöglichkeit einen Bolzen, insbesondere einen Gewindebolzen, aufweist, der mit einer insbesondere ein Innengewinde aufweisenden Bohrung einer Anschlußmöglichkeit eines weiteren Bauelements zusammenwirkt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung weist der Verbundanker als Anschlußmöglichkeit eine sich durch den Verbundanker erstreckende Durchgangsbohrung auf, in die ein mit einem der weiteren Bauelemente verbundener Bolzen eingreift, wobei der Bolzen auf mindestens einer Seite mit einer Sicherung gegen ein Herausrutschen aus der Bohrung versehen ist. Die Längsachse der Bohrung kann dabei genauso wie die Längsachsen der zuvor beschriebenen Anschlußmöglichkeiten des Verbundankers parallel zur Längsachse eines schräg oder quer anzubindenden Bauelements verlaufen oder mit dieser fluchten, wobei in diesem Fall der in die Bohrung eingreifende Bolzen regelmäßig im Bereich der Stirnseite des anzubindenden Bauelements befestigt sein wird.
Es ist auch möglich, daß die Bohrung und der Bolzen quer zur Ausrichtung des anzubindenden Bauelements und dabei gleichzeitig auch quer zur Längsachse des Verbundankers im ersten Bauelement verläuft. Hiermit lassen sich beispielsweise Doppelbalken in zangenartiger Ausbildung zu beiden Seiten des ersten Bauteils befestigen, die stirnseitig Durchgangslöcher aufweisen, mit denen die Balken auf beide Enden des Bolzens aufgesteckt und gegen ein Herausrutschen durch auf seine Enden aufgesetzte Muttern oder ähnlich wirkende Sicherungselemente ab-
gesichert werden. Auf diese Weise sind die Bauelemente sogar gelenkig miteinander verbunden, was je nach Anforderung an das erfindungsgemäße System von Vorteil sein kann.
Wenn der Verbundanker stabförmig ausgebildet ist, ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, quer oder schräg zu seiner Längsachse verlaufende Anschlußmöglichkeiten in verschiedenen Anschlußebenen vorzusehen. So ist ein Verbindungsknoten zu schaffen, bei dem die Kräfte über eine bestimmte räumliche Ausdehnung des Verbundankers aufgenommen werden, anstatt daß - wie es in vielen bekannten Verbindungsknoten der Fall ist -sich die Resultierenden der von einem Verbindungsknoten aufgenommenen Zug- oder Druckkräfte in einem Punkt schneiden und der Verbindungsknoten hierdurch einer erheblich stärkeren Belastung ausgesetzt wird.
In diesem Fall kann es darüber hinaus von Vorteil sein, wenn die Anschlußmöglichkeiten benachbarter Anschlußebenen in einem Winkel, insbesondere in einem Winkel von 90°, zueinander verschwenkt sind. Hierdurch wird es möglich, mehrere weitere Bauelemente in unterschiedlichen Ausrichtungen an das erste Bauelement anzubinden. Damit wird insbesondere eine Konstruktion mit mindestens zwei der weiteren, an das erste Bauelement anzuschließenden Bauelemente möglich, die jeweils einen gleichen Querschnitt aufweisen, in gleicher Höhe an das erste Bauteil angeschlossen sind und sich in unterschiedliche Richtungen hin vom ersten Bauelement aus erstrecken, wobei unter gleicher Höhe eine gleiche Erstreckung der stirnseitigen Anschlußflächen der weiteren Bauelemente in bezug auf die Länge des ersten Bauteils gemeint ist. Die an das erste Bauelement angebundenen Bauelemente können dabei beispielsweise für eine Pfosten-/Riegelkonstruktion bei einem Wandaufbau
in einer horizontalen Ebene liegen, während das erste Bauelement vertikal angeordnet ist, wobei es beispielsweise sinnvoll und vorteilhaft sein kann, daß die mindestens zwei Bauelemente miteinander fluchtend an das erste Bauelement angeschlossen sind.
Wie bereits zuvor erwähnt, können die mit Dornen versehenen Verbundanker besonders gut in Kreuzbalken eingelassen werden. Bei der Fertigung des Kreuzbalkens werden die zwei Hälften des Kreuzbalkens aus jeweils zwei Teilen zusammengeleimt. Danach werden an den Stellen, an denen Öffnungen im Kreuzbalken zum Zugriff auf die Anschlußmöglichkeit des Verbundankers notwendig sind, solche vorgesehen. Anschließend kann der Verbundanker an der vorgesehenen Stelle in die in Längsrichtung durchlaufende Öffnung einer Hälfte des Kreuzbalkens eingelegt werden, worauf hin die zweite Hälfte mit der ersten Hälfte unter Druck verleimt wird, wobei sich die Dornen über den Druck in die Innenseite des Kreuzbalkens eindrücken oder in bereits vorgesehene Sacklöcher eingreifen.
Die längs im Kreuzbalken verlaufende Öffnung muß nicht zwingend in seiner Mitte, sie kann auch parallel zu seiner Mittellängsachse verlaufen. Dies kann dazu ausgenutzt werden, daß der in die Ausnehmung eingelassene Verbundanker in die Zug- bzw. Druckebene des Bauelements hineinverlegt werden kann. Auch kann man durch eine Verschiebung der Ausnehmung aus einer zentralen Lage eine Veränderung des Flächenmoments des Bauelements erreichen und hierdurch die Biege- oder Tor- sionssteifigkeit des Bauelements für einen angenommenen Lastfall optimieren. Dies gilt nicht nur für Kreuzbalken, sondern für eine Vielzahl anderer Arten von Bauelementen.
Die Bauelemente können auch teilweise oder ganz aus Beton gefertigt sein. Auch hier ermöglichen die Dornen eines Verbundankers, sofern er in das Bauelement eingelassen wird, eine überaus feste Verankerung des Verbundankers im Bauelement. Damit die Anschlußmöglichkeiten von außerhalb des Bauelements zugänglich bleiben, müssen entsprechende Vorkehrungen getroffen werden, damit beim Gießen des Betons an den notwendigen Stellen Öffnungen im Bauelement verbleiben.
Ebenso können die Bauelemente aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere aus einem Verbundmaterial bestehen, um eine für den jeweiligen Anwendungsfall ausreichende Steifigkeit des Bauelements zu erreichen.
Wie bereits zuvor erwähnt, kann die Anschlußmöglichkeit eines der weiteren Bauelemente so ausgestaltet sein, daß sie eine stirnseitige Verbindung dieses Bauelements mit dem ersten Bauelement ermöglicht. Dies ist insbesondere insofern von Vorteil, als alle für die Verbindung der Bauelemente notwendigen Teile im Inneren der miteinander verbundenen Bauelemente liegen und somit von außen nicht sichtbar sind. In besonders geeigneter Ausführung weist das anzubindende Bauelement hierfür einen mit Dornen in das Bauelement eingreifenden Verbundanker mit stirnseitigen Anschlußmöglichkeiten auf.
Ein für das erfindungsgemäße System geeigneter Verbundanker sollte aus den bereits genannten Gründen vorzugsweise stabförmig ausgebildet sein und in verschiedenen Ebenen quer oder schräg zu seiner Längsrichtung Bohrungen aufweisen, die insbesondere mit oder ohne Innengewinde und als Sacklöcher oder als Durchgangsbohrungen ausgeführt sein können. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn die Bohrungen be-
nachbarter Ebenen in einem Winkel, insbesondere in einem Winkel von 90°, zueinander versetzt sind. Selbst wenn in einer Tragwerkskonstruk- tion an dem Bauelement, in dem der Verbundanker verwendet werden soll, nicht für jede Anschlußmöglichkeit ein tatsächlicher Anschluß eines anderen Bauelements vorgesehen ist, sind derart gestaltete Verbundanker universell verwendbar.
Damit Bohrungen im Verbundanker gesetzt werden können, sind vorzugsweise an der Oberfläche des Verbundankers im Bereich der geplanten Bohrungen zu ihrer Längsachse senkrechte, ebene Fläche ausgebildet.
Der Kern eines Verbundankers kann im Querschnitt unterschiedlich ausgebildet sein, wobei seine Form beispielsweise nach der in einem Bauelement für den Verbundanker zur Verfügung stehenden Ausnehmung ausgewählt werden kann. Dabei hat der Kern vorzugsweise einem mehreckigen Querschnitt, insbesondere mit gleichseitigen Außenkanten. Hieraus können sich Vorteile bei der Positionierung des Verbundankers in der für ihn vorgesehenen Ausnehmung ergeben. Der Kernquerschnitt kann im wesentlichen quadratisch oder aber auch rund, insbesondere kreisrund, sein.
Wie bei dem vorbekannten, stirnseitig wirkenden Verbundanker ist es auch für den Verbundanker mit Anschlußmöglichkeiten zum seitlichen Anbinden von Werkstücken von Vorteil, wenn die Dornen auf sich gegenüberliegenden Seiten des Verbundankers in im wesentlichen parallelen Ebenen zueinander angeordnet sind. Dies ist insbesondere für den Einsatz in Bauelementen von Vorteil, in die der Verbundanker hineingepreßt wird, da in diesem Fall der Verbundanker vor dem Pressen mit den Dor-
nen in Druckrichtung ausgerichtet werden kann, so daß sie sich einfach in den Werkstoff des Bauelements hineindrücken lassen.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des Systems sieht vor, daß das mindestens eine weitere Bauelement mit dem ersten Bauelement durch ein Befestigungselement verbunden ist, das durch eine Öffnung am oder im Verbundanker hindurchtritt und direkt in das Material des weiteren Bauelements form- und/oder kraftschlüssig eingreift. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß im weiteren Bauelement kein Verbundanker vorhanden sein muss. Vielmehr ist das Befestigungselement direkt im weiteren Bauelement festgelegt.
Bevorzugt ist auch hier vorgesehen, daß das Befestigungselement auf einer Seite mit einer Sicherung gegen ein Herausrutschen aus der Öffnung versehen ist. Ferner ist mit Vorteil vorgesehen, daß der Verbundanker stabförmig ist und die Öffnung entlang seiner Längsachse verläuft.
Das bei dieser Ausgestaltungsvariante zum Einsatz kommende Befestigungselement ist vorzugsweise eine Schraube. Diese Schraube kann als selbstschneidende oder selbstbohrende Schraube ausgebildet sein. Sie hat daher bevorzugt an ihrem einen Ende mindestens eine Schneidkante. Damit kann erreicht werden, daß die Schraube ohne weitere Vorbereitung des weiteren Bauelements direkt in dieses eingeschraubt werden kann, was die Montage des Systems sehr leicht und damit ökonomisch macht.
Der Montageerleichterung dient auch eine weitere Ausgestaltung, gemäß der vorgesehen ist, daß mindestens eines der Bauelemente,
insbesondere das erste Bauelement, derart mindestens zweiteilig ausgebildet ist, daß der in das Bauelement eingelassene Verbundanker je etwa hälftig von einer Ausnehmung im jeweiligen Teil umfasst wird. Bevorzugt sind dabei die beiden Teile des Bauelements miteinander verschraubt, vernagelt, verklebt oder in ähnlicher Weise verbunden.
Weitere Montageerleichterungen lassen sich dadurch erreichen, daß in dem mit einem Verbundanker versehenen Bauelement eine Durchgangsöffnung angeordnet ist, die an die für den Verbundanker vorgesehene Ausnehmung angrenzt bzw. in diese übergeht. Mit Vorteil verlaufen dabei die Durchgangsöffnung und die für den Verbundanker vorgesehene Ausnehmung winkelig zueinander. Hierdurch wird ein besonders einfaches Anziehen der Schraube möglich, wie es in der EP 1 216 332 Bl beschrieben ist.
Der Verbundanker für das beschriebene System miteinander verbundener Bauelemente ist vorzugsweise stabförmig ausgebildet und weist in verschiedenen Ebenen quer oder schräg zu seiner Längsrichtung und/oder entlang seiner Längsrichtung mindestens eine Durchgangsbohrung auf.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen, die jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems und seiner Teile zeigen, näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Isometrie einer Pfosten-/Riegelkonstruktion;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der zusammenwirkenden
Verbundanker der Pfosten-/Riegelkonstruktion aus
Figur 1;
Fiα. 3 eine perspektivische Darstellung eines Verbundankers;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines weiteren
Verbundankers in ähnlicher Ausführung;
Fig. 5a bis 5c verschiedene Ausführungen von Verbundankern im Querschnitt;
Fig. 6 den Schnitt durch ein System bestehend aus einem ersten Bauelement mit damit verbundenem weiteren Bauelement;
Fig. 7 eine alternative Ausgestaltung zu Fig. 6 mit zwei ersten Bauelementen, die mit einem zweiten Bauelement verbunden sind;
Fig. 8 eine weitere zu Fig. 6 alternative Ausgestaltung;
Fiq. 9 eine weitere zu Fig. 6 alternative Ausgestaltung;
Fig. 10 ein erstes Bauelement mit zwei integrierten Verbundankern in Explosionsdarstellung; und
Fiq. 11 den Schnitt durch ein erstes Bauelement mit insgesamt vier integrierten Verbundankern.
Figuren 1 und 2 zeigen einen Teil einer Pfosten-/Riegelkonstruktion mit einem als Pfosten 1 ausgeführten ersten Bauelement, an das sich als Riegel 2, 3, 4 ausgeführte Bauelemente anschließen. Der Pfosten 1 ist ein Kreuzbalken mit einem quadratischen Querschnitt, über dessen gesamte Länge sich eine zentrale Ausnehmung 5 erstreckt. In dieser Ausnehmung ist ein stabförmig ausgebildeter Verbundanker 6 eingelassen.
Die Riegel 2, 3, 4 sind ebenfalls als Kreuzbalken, allerdings mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Sie sind an drei der vier Seiten des Pfostens 1 in derselben Höhe angeordnet. Die Riegel 2, 3, 4 weisen
sich ebenso über ihre gesamte Länge erstreckende Ausnehmungen 7, 8, 9 auf, die sich im jeweiligen Riegel 2, 3 bzw. 4 in unterschiedlichen horizontalen Ebenen befinden. So befindet sich die Ausnehmung 7 des Riegels 2 in einer Ebene in dreiviertel Höhe seines Querschnitts, die Ausnehmung 8 des Riegels 3 auf halber Höhe seines Querschnitts und die Ausnehmung 9 des Riegels 4 in einviertel Höhe seines Querschnitts. In jede Ausnehmung 7, 8, 9 ist jeweils am dem stirnseitigen, dem Pfosten 1 zugewandten Ende des Riegels 2, 3, 4 ein Verbundanker 11, 12, 13 eingelassen. Die Verbundanker 11, 12, 13 sind stabartig ausgebildet und weisen jeweils einen durch sie längs hindurchlaufenden Schraubenbolzen
14 auf, dessen Schraubenkopf 15 sich an der dem Pfosten 1 abgewandten Stirnseite des Verbundankers 11, 12, 13 abstützt und mit seinem Gewinde in den Verbundanker 6 des Pfostens 1 eingreift (s. Fig. 2).
An jedem Riegel 2, 3, 4 verläuft jeweils von seiner Oberseite zur Ausnehmung 7, 8, 9 hin eine schräge Durchgangsöffnung 16, die an der Ausnehmung 7, 8, 9 im Bereich der dem Pfosten 1 abgewandten Stirnseite des Verbundankers 11, 12, 13 endet. Über diese Durchgangsöffnungen 16 ist es möglich, mit einem Werkzeug auf den Schraubenkopf
15 des jeweiligen Schraubenbolzens 14 einzuwirken, um den Schraubenbolzen 14 in eine im Verbundanker 6 des Pfostens 1 vorgesehene Gewindebohrung ein- oder herauszuschrauben.
Die hier dargestellte Möglichkeit, die vertikale Lage der Verbundanker 11, 12, 13 durch eine entsprechende Anordnung der sich entlang der Kreuzbalken erstreckenden Ausnehmungen zu variieren, birgt ein Vielzahl von Vorteilen. So ist es hierdurch auf der einen Seite möglich, Bauelemente wie die hier dargestellten Riegel 2, 3, 4 auf gleicher Höhe zusammenzuführen, ohne daß gleichzeitig die von den Riegeln 2, 3, 4
übertragenen Kräfte in einer Ebene des Verbundankers zusammenlaufen. Darüber hinaus ist es möglich, die Verbundanker 11, 12, 13 vertikal so anzuordnen, daß sie jeweils in der Zugebene der Riegel 2, 3, 4 liegen. Schließlich kann das Flächenmoment eines Kreuzbalkens durch geeignete Wahl der Lage der sich durch ihn in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmung für einen angenommen Lastfall optimiert werden.
In Figur 2 sind die ineinandergreifenden Verbundanker der zuvor beschriebenen Pfosten-/ Riegelkonstruktion vergrößert dargestellt. Jeder der Verbundanker 6, 11, 12, 13 weist einen stabförmigen Kern 17 auf, der mit Dornen 18 versehen ist, die in parallelen Ebenen nahe jeweils zweier gegenüberliegender Kanten der Verbundanker 6, 11, 12, 13 angeordnet sind.
Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Verbundanker, mit dem eine seitliche Anbindung von Bauelementen an ein erstes Bauelement, wie beispielsweise anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben, möglich ist. Der Verbundanker weist einen stabförmigen Kern 22 auf. Entlang seiner Längsachse a ist er mit einer vollständig durchlaufenden Bohrung 23 versehen.
Am Kern 22 sind horizontal ausgerichtete Dornen 24 vorgesehen, wobei die Dornen 24 im Bereich zweier gegenüberliegender Längskanten 25, 26 des Kerns 22 mit diesem verbunden sind und ihre Längsachse in einem Winkel von 45° zu den jeweils angrenzenden Außenflächen des Kerns 22 liegen. Die Dornen 24 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Kerns 22 in je zwei vertikalen Reihen parallel zueinander angeordnet.
In horizontalen Ebenen jeweils zwischen den Dornen 24 sind horizontale, durch den Kern 22 laufende Durchgangsbohrungen 27, 28, 29, 31, 32 vorgesehen, wobei die Durchgangsbohrungen 27, 28, 29, 31, 32 in benachbarten Ebenen um 90° zueinander verschwen <t sind. Die Längsach sen b, c, d, e, f der Bohrungen 27, 28, 29, 31, 32 verlaufen dabei durch die längs verlaufenden Außenkanten 25, 26, 33, 34 des Verbundankers hindurch.
Um ein Aufsetzen eines Bohrers zum horizontalen Durchbohren des Kerns 22 zu ermöglichen, sind die längs verlaufenden Außenkanten 25, 26, 33, 34 des Kerns 22 abgeflacht ausgebildet. Letzteres ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Kern 22 aus Vollmaterial gefertigt wird. Eine andere Möglichkeit der Herstellung besteht darin, den Verbundanker zu gießen. In der Gußform können Kernelemente vorgesehen sein, mit denen sichergestellt wird, daß entlang der horizontalen Bohrachsen b, c, d, e, f Durchgangslöcher verbleiben, die dann nach dem Gießen gegebenenfalls mit einem Bohrer erweitert oder auf Maß gearbeitet werden können. In diesem Fall ist eine Abflachung der Aussenkanten nicht erforderlich.
Zur Befestigung von Bauelementen können die horizontal verlaufenden Bohrungen 27, 28, 29, 31, 32 mit Innengewinden versehen sein. Es ist aber auch möglich, als Anschlußmöglichkeiten Bolzen 35, 36, 37, 38, 39 am Verbundanker vorzusehen, die in die horizontalen Bohrungen 27, 28, 29, 31, 32 eingesetzt werden. Diese Bolzen 35, 36, 37, 38, 39 können im Bereich der vertikalen Bohrung 23 des Verbundankers ebenso eine vertikale Bohrung aufweisen, durch die entlang der Längsachse a des Verbundankers ein Sicherungsbolzen 41 hindurch gesteckt werden kann,
so daß die horizontalen Bolzen 35, 36, 37, 38, 39 gegen ein Herausrutschen gesichert sind.
Eine solche Anordnung ist beispielsweise in Figur 4 gezeigt. Die Bolzen 35, 36, 37, 38, 39, 41 sind hier nur schematisch dargestellt. Insbesondere der Sicherungsbolzen 41 kann ein Gewinde aufweisen, das mit einem entsprechenden Innengewinde in der vertikalen Bohrung 23 des Verbundankers zusammenwirkt, um den Sicherungsbolzen 41 gegen ein Herausrutschen aus dem Verbundanker abzusichern. Es ist aber auch möglich, daß die den Verbundanker horizontal durchdringenden Bolzen 35, 36, 37, 38, 39 einstückig mit dem Kern 22 des Verbundankers ausgebildet sind.
Des weiteren kann jeder der horizontal verlaufenden Bolzen 35, 36, 37, 38, 39 an seinen Enden mit Verbindungs-, Verriegelungs- oder Verschlußelementen versehen sein, so daß hierüber eine Verbindung zu einem anderen Bauteil hergestellt und gesichert werden kann.
In einer anderen Alternative können die horizontalen Bolzen 35, 36, 37, 38, 39 auch Bestandteil eines Verbundankers eines anzubindenden Bauelements sein, ebenso wie sie einstückiger Bestandteil des anzubindenden Bauelements sein können.
In den Figuren 5a bis 5c sind verschiedene Querschnittsformen für einen bevorzugt für das erfindungsgemäße System zu verwendenden Verbundanker dargestellt. So kann der Kern 22 kreisförmig (Figur 5a) oder quadratisch (Figuren 5b, 5c) ausgebildet sein, wobei die Dornen 24 in zwei parallelen Ebenen parallel zu zwei gegenüberliegenden Seitenflächen angeordnet sein können, oder aber die Dornen 24 in parallelen Ebenen lie-
gen, die zu den gegenüberliegenden Seitenflächen des Kerns 22 um 45° verschwenkt sind.
In Fig. 6 ist ein System im Schnitt dargestellt, das - analog zu Fig. 1 - ein erstes Bauelement 1 sowie ein zweites Bauelement 2 aufweist, das mit dem ersten Bauelement 1 verbunden ist. Wie in den vorstehenden Figuren erläutert, ist in das erste Bauelement 1 in der oben erläuterten Weise ein Verbundanker 6 mit (nicht bezeichneten) Dornen integriert. Der Verbundanker 6 weist eine Öffnung (Bohrung) 23 auf (s. Fig. 3), die ihn entlang seiner Längsachse a vollständig durchsetzt. Durch diese Öffnung ist eine Schraube 40 gesteckt, die durch ihren Schraubenkopf eine definierte Anlagefläche am Verbundanker 6 hat. Die Schraube 40 hat an ihrem einen Ende in bekannter Weise ein Gewinde. Am Ende des Gewindes, d. h. am einen axialen Ende der Schraube 40, sind Schneidkanten angeordnet, die es ermöglichen, daß sich die Schraube 40 beim Anziehen selbstbohrend bzw. selbstschneidend in das Material des zweiten Bauelements 2 einarbeitet. D. h. es ist keine Vorbearbeitung des zweiten Bauelements 2 vor dem Einschrauben der Schraube 40 erforderlich. Vielmehr kann die Schraube 40 ohne Vorbereitung direkt in das zweite Bauelement 2 eingeschraubt werden.
Mit dieser Ausgestaltung wird es möglich, in besonders einfacher Weise einen sehr stabilen Verbund zwischen den beiden Bauelementen 1 und 2 zu erreichen: Die Schraube 40 ist durch ihren Schraubenkopf und die sich entlang der Längsachse des Verbundankers 6 erstreckende Öffnung in diesem fest am bzw. im Verbundanker 6 fixiert; der Verbundanker 6 seinerseits ist durch seine Dornen im ersten Bauelement festgelegt. Die Schraube 40 greift andererseits durch ihr Gewinde kraft- und formschlüssig ins Material des zweiten Bauelements 2 ein.
Eine Variante zur Lösung gemäß Fig. 6 ist in Fig. 7 zu sehen. Hier sind zwei erste Bauelemente 1 an einem zentral angeordneten zweiten Bauelement 2 fixiert. Die hier dargestellte Ausgestaltung entspricht ansonsten derjenigen gemäß Fig. 6. Hier sind zwei Schrauben 40 vorgesehen, die die jeweilige Verbindung zwischen den Bauelementen 1 und 2 herstellen.
Wie der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform entnommen werden kann, wird hier das erste Bauelement 1 am zweiten Bauelement 2, das hier zweiteilig ausgebildet ist, mittels zweier Schrauben 40 fixiert. Hierzu sind im ersten Bauelement 1 zwei Verbundanker 6 angeordnet, die jeweils entlang ihrer Längsachse von den Schrauben 40 durchsetzt werden. Die Schrauben 40 graben sich mit ihren selbstschneidenden Gewinden so weit ins Material des zweiten Bauelements 2 ein, daß ein stabiler Verbund sichergestellt ist.
Eine weitere alternative Ausführungsform ist in Fig. 9 dargestellt. Mit dem zentral angeordneten zweiten Bauelement 2 sind hier insgesamt vier erste Bauelemente 1 verbunden. Die vier Bauelemente 1 sind dabei jeweils unter (dem gleichen) Winkel relativ zum zweiten Bauelement 2 festgelegt. In jedem ersten Bauelement 1 sind wieder - wie in der Lösung gemäß Fig. 8 - zwei Verbundanker 6 festgelegt, die von Schrauben 40 durchsetzt werden, die mit ihrem selbstschneidenden Gewinde ins Material des zweiten Bauelements 2 eingreifen.
Wie die Verbundanker 6 in das Bauelement 1 integriert bzw. in diesem angeordnet sind, ergibt sich aus der in Fig. 10 skizzierten Explosionsdarstellung. Das erste Bauelement 1 besteht hier aus
mindestens zwei Teilen la und Ib. In jedes Teil la, lb ist eine V-förmige Ausnehmung 42 bzw. 43 eingefräst, ferner noch - nicht bezeichnete - Bohrungen für die Dorne der Verbundanker 6. Die Querschnittsform der Ausnehmungen 42 und 43 korrespondiert zum Querschnitt des Verbundankers 6, so daß nach dem Einlegen des Verbundankers 6 in die Ausnehmungen 42, 43 und Zusammenschieben der beiden Teile la, lb des Bauelements 1 der Verbundanker 6 in diesem Bauelement festgelegt ist. In der linken Bildhälfte der Fig. 10 ist angedeutet, daß beide Teile la, lb mittels einer Klebeverbindung zusammengefügt werden, während die rechte Bildhälfte dieser Figur andeutet, daß die beiden Teile la, lb mit einer Anzahl Nägeln miteinander bleibend verbunden werden.
Einen korrespondierenden Querschnitt durch ein zu Fig. 10 ähnliches Bauelement 1 mit jeweiligen Teilen la und lb ist in Fig. 11 zu sehen, wobei hier der montierte Zustand des Bauelements 1 dargestellt ist. Durch die sich tief ins Material des ersten Bauelements 1 erstreckenden Bohrungen zur Aufnahme der - hier nicht bezeichneten - Dorne sind die Verbundanker 6 stabil im ersten Bauelement 1 festgelegt.
Mit der vorgeschlagenen Lösung ist es möglich, die unterschiedlichsten Anschlussmöglichkeiten darzustellen. Primär bietet sich das vorgeschlagene System an, um - im weitesten Sinne - Holzstäbe miteinander zu verbinden. Gleichermaßen können jedoch auch flächenhafte Strukturen miteinander verbunden werden. Weiterhin ist es hinsichtlich des Materials auch möglich, neben Teilen aus Holz auch solche aus Stahl, aus Stahlbeton, aus Mauerwerk sowie aus anderen Werkstoffen miteinander zu verbinden. Die vorgeschlagenen selbstschneidenden Schrauben eignen sich grundsätzlich für alle der genannten Materialien.
Die Anordnung des Verbundankers kann in jeder beliebigen Richtung erfolgen. Es ist nicht nötig, dass der Anker mit seiner Längsachse in Richtung der Hauptachse des Bauteils positioniert wird.
Mit dem erläuterten System bzw. dem Verbundanker kann in vorteilhafter Weise eine sehr schnelle und einfache Montage erfolgen. Die Montage selber kann mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung auch unter räumlich schwierigen Verhältnissen erfolgen, weil für entsprechende Werkzeuge nur sehr wenig Platz benötigt wird.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, alle Materialien miteinander zu verbinden, ohne daß im Bauteil, in dem kein Verbundanker angeordnet ist, eine Gewindehülse oder eine ähnliche Vorrichtung angeordnet werden muss. Vorgesehen wird in Regel lediglich werden, daß die selbstschneidende bzw. selbstbohrende Schraube mit einer Unterlagscheibe oder Beilagscheibe in die Längsbohrung des Verbundankers eingesetzt und dann selbstschneidend im anderen Bauelement festgelegt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, dass ein sehr fester Verbund zwischen den miteinander zu verbindenden Bauelementen hergestellt wird, der hohen Anforderungen an die Statik genügt.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass bei dem erfϊndungsgemäßen Vorschlag Randabstände der durchzuführenden Schrauben von der Außenkante des jeweiligen Holzteils nicht mehr beachtet werden müssen. Dies führt zu einer völlig neuartigen Einsatzmöglichkeit.
Typische Anwendungsfälle im Baubereich sind die Verbindungen zwischen Holzbauteilen. Beispielhaft seien genannt ein Stoß-Unterzug mit Überblattung, der Anschluss des Unterzugs an einem Massivteil, eine Zugverankerung von Wandscheibenenden, der Anschluss eines Vordaches, der Anschluss einer Strebe in einer Längswand an einer Stütze oder an einer Schwelle, der Anschluss einer Stütze an einer Schwelle, der Anschluss eines Diagonal-Verbands an einer Traufe oder an einem First, der Anschluss einer Strebe in einem Giebel an einer Stütze, der Anschluss einer Giebelstütze an einem Giebelrähm, sowie ähnliche Anwendungen.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß eine Vielzahl von weiteren Variationen im Aufbau eines für das System von Bauelementen verwendbaren Verbundankers ebenso wie eine Vielzahl von verschiedenen Tragwerks- konstruktionen möglich sind, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.