Dorn und Hülse für die Aufnahme und Ubertragung einer Querkraft

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Dorn und eine Hülse für die Aufnahme und Übertragung einer Querkraft nur in einer Richtung und ihrer Gegenrichtung und für den Ausgleich von Schub in der hierzu senkrecht stehenden Querrichtung sowie in Längsrichtung, zur Verbindung von Bauteilen des Hoch- und Tiefbaues wie Dachplatten, Bodenplatten, Decken, Wänden, Stützen, Stützmauern oder von Teilen hiervon miteinander oder mit anderen Bauteilen, wofür die Hülse im einen der zu verbindenden Bauteile, der Dorn im anderen derart einzulassen und zu befestigen ist, daß der Dorn und/oder die Hülse aus dem betreffenden Bauteil vorsteht und der Dorn die Hülse durchdringt. Die Anwendung betrifft in erster Linie Bauteile aus Beton, ist aber auch bei anderen Bauteilen möglich.

[0002] Dorn und Hülse dienen bekanntlich dazu, Bauteile gegenseitig in ihrer Ebene zu fixieren, wozu Dorn und Hülse imstande sein müssen, in der zu dieser Ebene senkrechten Richtung erhebliche Querkräfte aufzunehmen, während andererseits der Dorn in der Hülse längs frei verschiebbar sein und bleiben muß, damit sich die Bauteile unter dem Einfluß wechselnder Temperaturen zwanglos in ihrer Ebene ausdehnen und zusammenziehen können. Daher müssen Dorn und Hülse korrosionsbeständig sein und es über die von Bauten geforderte lange Lebensdauer bleiben, weshalb sie meistens aus rostfreiem Stahl bestehen. Dessen sehr hohe spezifische Belastbarkeit wird vom umgebenden Beton bei weitem nicht erreicht, weshalb man bisher gezwungen war, Dorn und Hülse in unverhältnismäßig großer Anzahl einzulassen, um hierdurch die Betonbelastung in der Grenzschicht um die Dorne und Hülsen herum in zulässigen Grenzen zu halten. Dies bedeutet aber gleichzeitig mangelhafte Ausnutzung und Vergeudung des kostbaren, rar werdenden Materials, aus dem die Dorne und Hülsen bestehen, und Verschwendung von Arbeitszeit.

[0003] Damit benachbarte Bauteile hinreichend genau in ihrer Ebene fixiert werden und andererseits der Dorn in seiner Hülse längs frei verschiebbar ist, wählt man für den Dorn in der Hülse bekanntlich einen losen Schiebesitz mit weniger als 1 mm Gesamtspiel ringsum. Für ihre Verwendung mußte deshalb bisher vorausgesetzt werden, daß sich hiermit zu verbindende Bauteile in ihrer Ebene längs benachbarten Kanten nicht merklich verschieden ausdehnen und zusammenziehen ; wo dies mißachtet wurde, kam es zum Klemmen einiger der Dorne in ihren Hülsen und schließlich zum Ausbrechen des Betons zumindest auf einige Tiefe an der Bauteilkante. Verschieden große Ausdehnung längs benachbarten Kanten kann eintreten durch unterschiedliche Temperaturen oder unterschiedliches Material benachbarter Bauteile, insbesondere wenn deren Länge groß ist, ferner bei ihrer Herstellung, wenn diese nicht gleichzeitig oder unmittelbar nacheinander erfolgt, weil die Betonmörtelmischungen bei ihrem Abbinden und Aushärten einem Schrumpfungsprozeß unterliegen. Auf diese Umstände Rücksicht nehmen zu müssen, hat bisher eine Behinderung der Baukonstruktion mit sich gebracht und Kosten verursacht.

[0004] Zur Abhilfe sieht die Erfindung vor, daß der Dorn nut in der zur aufzunehmenden oder zu übertragenden Querkraft senkrecht stehenden Querrichtung in der Hülse einen beiderseitigen Bewegungsspielraum besitzt, welcher mindestens so groß ist wie die durch unterschiedliche Ausdehnung und Schrumpfung zwischen den beiden zu verbindenden Bauteilen auftretenden gegenseitigen Verschiebungen quer zur Achse des Dornes und der Hülse, daß der Dorn und/oder die Hülse außen im Bereich des einzulassenden Teils und mindestens über einen dessen äußerem Ende benachbarten Abschnitt mit einer Verstärkung versehen ist, welche mindestens in der zur aufgenommenen oder übertragenen Querkraft senkrechten Ebene eine größere Oberfläche aufweist als der durch die Verstärkung überdeckte Abschnitt des Dornes bzw. der Hülse, und daß die Verstärkung unter der Wirkung der Querkraft mindestens teilweise elastisch nachgiebiger ist als der Dorn bzw. die Hülse selber.

[0005] Während es hier darum geht, zwei Bauteile, z. B. mit ihren Kanten aneinander angrenzende Betonplatten, mittels dort eingefügten Dornen und Hülsen in ihrer Ebene gegenseitig zu fixieren, dient der Gegenstand der Schweizer Patentschrift 596397 einer grundsätzlich anderen Aufgabe, nämlich aufeinanderliegende Bauteile wie z. B. Untergrund und Belagsplatten derart zu verbinden, daß letztere auf dem Untergrund in allen Querrichtungen elastisch verschieblich sind, wozu dort zwischen den verbindenden Dornen und Hülsen weichelastische Elemente aus Gummi od. dgl. mit Aussparungen eingefügt sind ; dies soll die Übertragung von Erschütterungen und Schall auf den Untergrund vermindern. Im Gegensatz hierzu sind die beim Gegenstand der Erfindung zuvor « Verstärkung » genannten Elemente zwischen Dorn bzw. Hülse und Bauteil eingefügt, und sie sollten im Hinblick auf die ganz andere Aufgabe der Fixierung der Bauteile in ihrer Ebene sowie der Verminderung der spezifischen Betonbelastung zweckmäßigerweise nicht dermaßen weichelastisch sein ; sonst würden sie in ihrem Bereich fast keine Kräfte auf den Bauteil übertragen und diese auf die restliche Einbaulänge von Dorn und Hülse konzentrieren.

[0006] Derartige Verstärkungen sind auch in der europäischen Patentanmeldung 0 032 105 - dieses Dokument bildet den einschlägigen Stand der Technik, fällt jedoch unter Artikel 54(3) EPÜ - beschrieben, wo jedoch der Dorn in der Hülse in keiner Querrichtung einen Bewegungsspielraum besitzt. Sind die Bauteile nicht anderweitig, z. B. durch Stehen auf einem gemeinsamen Fundament, gegenseitig schon festgelegt, so wird man solche Dorne und Hülsen zweckmäßigerweise zwischen zwei ausgedehnten Bauteilen in deren Mitte vorsehen, nach deren Enden hin jedoch Dorne und Hülsen gemäß der Erfindung ; dies macht die Mitten der Bauteile längs ihrer Trennfuge gegenseitig unverschieblich und berücksichtigt zugleich unterschiedliche Wärmeausdehnungen.

[0007] Der seitliche Bewegungsspielraum des Dornes in der Hülse, der sich nach ihrem Einbau demnach in der Bauteilebene in der Richtung der zu verbindenden benachbarten Bauteilkanten erstreckt, in der Richtung also, in der gegenseitige Verschiebungen durch unterschiedliche Ausdehnung der Bauteile vorkommen können, kann auf jeder Seite z. B. 10 bis 15 mm betragen, um den meisten praktisch vorkommenden Verhältnissen Rechnung zu tragen. Bei sehr ausgedehnten Bauteilen kann man entsprechend große gegenseitige Verschiebungen dadurch vermeiden, daß man sie gegeneinander unverschiebbar in ihrer Mitte festlegt, z. B. durch bekannte Dorne und Hülsen ohne derartigen Bewegungsspielraum, während man von da aus nach den Enden hin Dorne und Hülsen der neuen Art mit gegenseitigem Bewegungsspielraum in dieser Richtung vorsieht.

[0008] Der Bewegungsspielraum erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge des in die Hülse eintauchenden Dornabschnittes : Daneben wäre eine Variante hiervon immerhin in Erwägung zu ziehen, bei welcher der Dorn zwar im äußeren Teil der Hülse, nicht jedoch an seinem Ende in der Hülse den Bewegungsspielraum hat und in dessen Richtung - zumindest nahe seinem Ende in der Hülse - ein erheblich kleineres Widerstandsmoment als senkrecht hierzu aufweist, bei gegenseitiger Verschiebung der Bauteile dort also gebogen wird, wobei die Biegung zweckmäßigerweise im elastischen Bereich bleibt. Die Verwirklichung könnte u. a. darin bestehen, daß der Dorn an seinem Ende eine Blattfeder trägt, mit der er am Ende der Hülse eingehängt wird.

[0009] Wirkt eine Querkraft senkrecht zur Ebene der Bauteile auf den vorstehenden Teil des Dornes, so verteilt sich die Beton-Belastung nicht etwa gleichmäßig über seinen eingelassenen Teil ; nahe dem inneren Ende ist sie gering, nahe der Bauteilkante steigt sie stark an mit einer steilen Spitze an der Bauteilkante, während sie dazwischen sogar negativ ist, also in der Gegenrichtung auftritt. Bei der Hülse tritt eine ähnliche Belastungsverteilung auf, nur ist der negative Abschnitt nicht so ausgeprägt, weil die Querkraft nicht außerhalb, sondern in der Hülse noch im Bereich des umgebenden Betons angreift. Diese Belastungsverteilungen sind ausgesprochen ungünstig, denn sie streben danach, die Bauteile zu spalten, und vor allem bewirkt die steile Belastungsspitze an der Bauteilkante, daß dort sehr leicht die zulässige Beanspruchung des Betons überschritten wird und er dort dann ausbricht, bzw. mit Rücksicht hierauf mußte bisher eine unverhältnismäßig große Anzahl von Dornen und Hülsen eingelassen werden, während man längst erkannt hatte, daß eine Vergrößerung des Durchmessers von Dorn und Hülse zu noch schlechterer Materialausnutzung führen würde und sich zudem meistens im Hinblick auf die begrenzte Dicke der Bauteile verbietet, die im Kantenbereich durch allzu dicke Dorne und Hülsen unzulässig geschwächt würden.

[0010] Die naheliegendste, aber nicht die einzige Wirkung der Verstärkung gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß sie gerade dort, wo die größte Belastung auftritt, die die Kraft übertragende Fläche erheblich vergrößert, also die spezifische Belastung des Betons vermindert, wozu sie nur den Bereich des Belastungsanstieges nahe der Bauteilkante, also nur einen relativ kurzen Abschnitt des Dornes oder der Hülse zu überdecken braucht.

[0011] Bei dem Dorn und der Hülse gemäß der Erfindung genügt es, wenn sich die Verstärkung nur parallel der Bauteilebene, d. h. senkrecht zu der Richtung erstreckt, in welcher der Dorn und die Hülse Querkräfte aufzunehmen oder zu übertragen vermögen ; aber es bedeutet keinen Nachteil, wenn die Verstärkung z. B. aus fabrikatorischen Gründen auch in anderen Richtungen eine gewisse Ausdehnung besitzt.

[0012] Die Verstärkung. braucht nicht aus dem gleichen kostspieligen Material wie Dorn und Hülse zu bestehen ; vor Korrosion wird sie durch Einbetonieren geschützt, und eine Forderung bleibender Gleitfähigkeit wie bei Dorn und Hülse besteht bei der Verstärkung nicht.

[0013] Wesentlich für Wert und Bedeutung der Erfindung ist die Kombination mit dem weiteren Merkmal, wonach die Verstärkung mindestens teilweise elastisch nachgiebiger als der Dorn bzw. die Hülse selber ist. Erst hierdurch wird es möglich, die maximale spezifische Belastung des Betons im kritischen, der Bauteilkante benachbarten Bereich wesentlich zu vermindern, sogar weit mehr als der Oberflächenvergrößerung entsprechend, und insbesondere die Belastungsspitze unmittelbar an der Bauteilkante gänzlich abzubauen, während andererseits hierdurch auch die zwischen Verstärkung und Dorn bzw. Hülse auftretende Belastung wesentlich vergleichmäßigt und vermindert wird, so daß an die Festigkeitseigenschaften des für die Verstärkung zu verwendenden Materials keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden müssen und sogar manche Kunststoffe dem genügen, die heute bereits in einiger Auswahl mit verschiedenen, für den vorliegenden Zweck wertvollen Eigenschaften verfügbar sind und sich auf einfache Weise auf dem Dorn oder auf der Hülse befestigen oder um diese gießen lassen. Geeignete Formgebung vermag aber auch Verstärkungen aus einem metallischen Werkstoff hinreichend nachgiebig zu gestalten.

[0014] Der Effekt läßt sich durch den folgenden Vergleich veranschaulichen : Auf einem Lattenrost oder auf einem Drahtgitter zu schlafen, ist nicht besonders komfortabel, weil die spezifische Belastung stellenweise zu groß ist ; Zwischenfügen einer elastisch nachgiebigen Schicht namens Matratze vermag diesen Übelstand zu beheben. Der Vergleich hinkt aber, weil, im Gegensatz zum Beton, die Körperoberfläche selber elastisch nachgiebig ist. Beim Beton genügt ein Einfedern der Verstärkungen um einen kleinen Millimeterbruchteil, um die Belastung zu vergleichmäßigen und Belastungsspitzen abzubauen, und dies ist auch mit metallischen Verstärkungen erreichbar, die also nicht etwa dermaßen elastisch sein müssen, daß sie auf Druck zwischen zwei Fingern durchfedern. Eine geeignete Dimensionierung läßt sich anhand bekannter Ansätze leicht berechnen oder durch Versuche ermitteln.

[0015] Die Erfindung schließt auch die Möglichkeit ein, die Verstärkung nur auf dem Dorn oder nur auf der Hülse vorzusehen. Dies kommt dann in Betracht, wenn die beiden betreffenden Bauteile aus Stoffen mit sehr verschiedenen Festigkeitseigenschaften bestehen ; die Verstärkung wird man dann in dem Bauteil mit geringerer spezifischer Belastbarkeit seines Materials anordnen.

[0016] Der Bewegungsspielraum des Dornes in der Hülse quer zur Kraftrichtung bedingt, daß die Bohrung der Hülse in dieser Richtung beiderseits von ebenen Flächen begrenzt sein muß. Sieht man dies auch für den Dorn vor, so ergibt sich ein Minimum der spezifischen Belastung (Flächenpressung) zwischen Dorn und Hülse. Es ist daher vorteilhaft, wenn der Innenraum der Hülse einen über ihre Länge gleichbleibenden rechteckigen Querschnitt besitzt und der Dorn wenigstens dort, wo er in die Hülse hineinragt, einen rechteckigen oder einen einem Rechteck einbeschriebenen Querschnitt besitzt, wozu anzumerken ist, daß auch ein Quadrat ein Rechteck ist.

[0017] Ein einem Rechteck einbeschriebener Querschnitt findet sich z. B. beim Doppel-T-Profil. Der Dorn besitzt hiermit in der Richtung, in der er die Querkraft aufzunehmen oder zu übertragen hat, ein größeres Widerstandsmoment als senkrecht hierzu. Auch ein Dorn mit rechteckigem Querschnitt, dessen längere Seiten in Kraftrichtung verlaufen, besitzt diese das Material besser ausnutzende Eigenschaft. Man kann hierdurch Material sparen oder ohne erheblichen Materialaufwand Dorne mit sehr großem Widerstandsmoment in der Kraftrichtung erzielen, wie sie vor allem dann von Bedeutung sind, wenn sie einen relativ großen Abstand zwischen den Bauteilen überbrücken müssen. Dies kommt z. B. bei der Befestigung von Balkons vor, wenn an der Hauswand zwischen Mauerwerk und Verputz eine etwa 10cm dicke Isolierschicht eingefügt ist. Eine solche Formgebung für den Dorn kommt natürlich ebenso auch dann in Betracht, wenn für ihn kein seitlicher Bewegungsspielraum in der Hülse, wohl aber in der einen Richtung weit überwiegende Querkräfte vorgesehen sind.

[0018] Damit der Dorn in der Hülse trotz seines seitlichen Bewegungsspielraumes in dieser beim Einbau sich zentriert und bis zum Erhärten des Mörtels zentriert bleibt, ist es zweckmäßig, den beiderseitigen Bewegungsspielraum mit Beilagen aus Schaumstoff auszufüllen. Hierzu kann man Schaumstoffstreifen in die Hülse einkleben oder Streifen aus Hartschaum in sie einschieben. Geeignete Schaumstoffe und Hartschäume lassen sich auf ein sehr kleines Restvolumen zusammendrücken und bewirken daher praktisch keine Verminderung des Bewegungsspielraumes.

[0019] Zwar besitzt der Dorn in der Kraftrichtung ein nur geringes Spiel in der Hülse, so daß er sich darin nur wenig verkanten kann, doch genügte die kleinste Verkantung beim Einbau, damit sich die Kraft nicht mehr auf die ganze Fläche verteilt. sondern nur noch auf die anliegende Kante wirkt. Zwar ist zu erwarten, daß sich der Dorn - sofern er an zweiter Stelle eingebaut wird, sonst gilt dies für die Hülse - dank seines Gewichts mit der die Kraft übertragenden Fläche in der Hülsenbohrung satt anlegen wird, aber dies trifft nur dann zu, wenn diese Fläche horizontal anstatt vertikal verläuft ; ferner sind Einwirkungen seitens des Mörtels beim Erhärten evtl. nicht ganz auszuschließen, weil dieser keine homogene Masse darstellt. Will man Bedenken dieser Art begegnen, so kann man den Dorn so weit, wie er einzulassen ist, mit einem Gehäuse umgeben, in dem er drehbar gelagert ist ; die Verstärkung wird dann auf dem Gehäuse angebracht. Der Dorn dreht sich dann auch später, nach dem Einbau, unter der Wirkung der Querkraft ohne weiteres in die Lage entsprechend sattem Anliegen in der Hülse.

[0020] Die Verstärkung, die sich im Hinblick auf die hier eindeutig vorgegebene Kraftrichtung nur quer zu dieser zu erstrecken braucht, so daß der Vorteil einer nur minimalen Schwächung des Bauteils gegeben ist, besteht im einfachsten Falle aus je einem Flügel beiderseits am Dorn oder an der Hülse oder aus einer Platte darüber oder darunter. Im letzteren Falle ist die Befestigung einfacher zu bewerkstelligen, wenn die Verstärkung aus einem metallischen Werkstoff besteht, z. B. durch Punktschweißen. Auch zwei Flügel auf jeder Seite oder je eine Platte darüber und darunter kommen in Betracht und verteilen die Kraft bei gleicher Ausladung auf mehr Fläche. Die Verstärkung kann aber auch außen kubisch, zylindrisch, kegelstumpfförmig, pyramidenstumpfförmig oder mit Rippen versehen sein und den von ihr überdeckten Dorn- oder Hülsenabschnitt ganz oder teilweise umgeben. Kegelstumpf- und pyramidenstumpfförmige Verstärkungen ordnet man im Hinblick auf das Belastungsmaximum an der Bauteilkante so an, daß sich dort ihre größte Ausladung befindet, sofern man optimale Materialausnutzung anstrebt.

[0021] Die Verstärkung kann einheitlich aus Metall oder aus einem elastischen Material z. B. in Form von Kunststoff mit oder ohne Füllmittel oder von Mörtel auf Zementbasis mit oder ohne Kunststoff bestehen oder aus verschiedenen solchen Werkstoffen aufgebaut sein, z. B. indem der Dorn bzw. die Hülse eine metallische Verstärkung trägt, die mit dem elastischen Material belegt ist, oder indem sie unter einer Verstärkung aus elastischem Material eine Verdickung aufweisen, die dann nicht besonders nachgiebig zu sein braucht. Zur Befestigung der Verstärkung auf dem Dorn oder der Hülse kommen, neben dem Schweißen bei Metallen, verschiedene bekannte Technologien in Betracht, u. a. das Kleben, und Kunststoffe wie Epoxydharz mit Härter und Füllmittel kann man um den Dorn oder die Hülse auch gießen.

[0022] Weil die Querbelastung grundsätzlich anschließend ans äußere Ende des eingelassenen Teils von Dorn und Hülse am größten ist und dann weiter hinten stark abnimmt, hätte es keinen Zweck, Dorn und Hülse unverhältnismäßig tief einzulassen und entsprechend lang auszuführen ; die Belastung würde dann nicht mehr über eine größere Länge verteilt, und es entstünde unnützer Aufwand an teurem Material. Versuche unter den verschiedensten Bedingungen haben gezeigt, daß die Länge des einzulassenden Teils von Dorn und Hülse dann optimal bemessen ist, wenn sie ungefähr gleich dem Siebenfachen des Dorndurchmessers ist. Die optimale Länge der Verstärkung läßt sich nicht einfach im Verhältnis zum Dorndurchmesser angeben, weil hierfür auch die übrigen Abmessungen, die Form und die Materialeigenschaften der Verstärkung selber eine Rolle spielen ; bei üblichen Dorndurchmessern und verschiedenen geeigneten Verstärkungen ergaben Versuche eine optimale Länge von 5 bis 11 cm, was im übrigen um so weniger kritisch ist, je besser das Merkmal der Nachgiebigkeit erfüllt ist. Bei diesen Angaben beziehen sich die kleineren Werte auf die Hülsen und ihre Verstärkungen, was damit zusammenhängen dürfte, daß die Hülsen gemäß der Erfindung quer zur Kraftrichtung selber schon erheblich breiter sind als die Dorne.

[0023] Auf der Verstärkung des Dornes oder auf der Hülse kann am äußeren Ende des einzulassenden Teils ein Befestigungsflansch angebracht sein, der im Baufach « Nagelplatte » genannt wird. In diesem Zusammenhang erscheint es angebracht, auf den Einbau des Dornes und der Hülse einzugehen, zumal deren Gestaltung hierdurch mitbestimmt ist ; hierfür sei angenommen, daß die in einem ersten Bauteil an seiner Kante einzulassenden Hülsen je einen Befestigungsflansch tragen, und daß in einem zweiten, benachbarten Bauteil die entsprechenden Dorne einzulassen sind. Man stellt die Verschalung des ersten Bauteils her, nagelt die Hülsen an den vorgesehenen Stellen mit ihren Befestigungsflanschen von innen gegen die Verschalung, bringt ggf. die Armierung und sodann den Betonmörtel ein und entfernt nach dessen Abbinden die Verschalung. Dann steckt man die zugehörigen Dorne in die einbetonierten Hülsen, stellt Fugenisolation und Verschalung für den zweiten Bauteil her, bringt ggf. die Armierung und sodann den Betonmörtel ein und entfernt nach dessen Abbinden die Verschalung. Schließt sich an den zweiten Bauteil ein weiterer, mit Dornen und Hülsen zu verbindender Bauteil an, so bringt man in der diesem benachbarten Verschalungsseite des zweiten Bauteils die vorgesehenen Hülsen wie zuvor beschrieben an, und das Einbauverfahren setzt sich entsprechend fort.

[0024] Wieviele Dorne und Hülsen einzubauen bzw. in welchen Abständen sie anzuordnen sind, dies anhand der Belastung und des Fugenspiels jeweils zu entscheiden, ist Sache der Baustatiker. Dagegen kann hier die Regel angegeben werden, daß die Betonschicht-Dicke rings um den Dorn oder die Hülse mindestens viermal so groß wie der Dorndurchmesser sein soll. Muß dieser Wert unterschritten werden, so empfiehlt es sich, zur Verteilung der Beton-Beanspruchung über einen größeren Abschnitt, vorbeugend gegen Aufspalten und Ausbrechen des Bauteils an seiner Kante, eine Stützarmierung einzubauen.

[0025] Damit Zementmilch und andere Fremdkörper nicht eindringen können, ist es zweckmäßig, wenn die äußere Öffnung der Hülse oder des Befestigungsflansches eine nach dem Einbau leicht entfernbare Abdeckung aufweist, z. B. eine aufgeklebte Folie, und wenn die Hülsenbohrung am anderen Ende verschlossen ist.

[0026] Im Rahmen des Erfindungsgedankens besteht auch die Möglichkeit, in beiden zu verbindenden Bauteilen je eine Hülse von der neuen Art einzulassen und den Dorn dazwischen einzustecken. Er hat dann in jeder der beiden Hülsen einen seitlichen Bewegungsspielraum senkrecht zur Querkraftrichtung, was diesen gegenüber der vorstehend beschriebenen Anordnung mit dem Dorn im einen und der Hülse im anderen Bauteil ungefähr verdoppelt, wenn die Bohrungen der Hülsen dieselbe Breite besitzen. Man kann die Anordnung mit zwei Hülsen aber auch dazu benutzen, sie senkrecht zur Querkraftrichtung schmaler auszuführen und damit denselben Bewegungsspielraum des Dornes zu erzielen wie mit einer breiten Hülse.

[0027] Auch die Möglichkeit, den Dorn an seinem Ende in der Hülse festzulegen, liegt im Rahmen des Erfindungsgedankens. Der Dorn ist dann innerhalb seines Bewegungsspielraumes elastisch nachgiebig und wirkt gegenseitigen Verschiebungen der Bauteile in dieser Richtung mit einer den Verschiebungen proportionalen Kraft entgegen.

[0028] Anhand der beigefügten Zeichnungen, Fig. 1 bis 30, werden nun einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

[0029] Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 bis 6 dargestellt, mit Fig. 1, 2 und 5 für die Hülse in Seiten-, Front- und perspektivischer Ansicht, und mit Fig.3, 4 und 6 entsprechend für den Dorn. Eine Hülse 21, hinten verschlossen mit einem Deckel 21', trägt oben und unten je eine plattenförmige Verstärkung 61 und 61', die einander gleichen, sowie einen zweiteiligen Befestigungsflansch 17, 17'; mit K ist die Lage der Bauteilkante für den Einbau angedeutet, und 19 bezeichnet Schaumstoffbeilagen zur Zentrierung des Dornes beim Einbau. Ein zugehöriger Dorn 1 von quadratischem Querschnitt trägt oben und unten je eine plattenförmige Verstärkung 41 und 41', die einander gleichen. Die Kanten der Verstärkungen 41, 41', 61, 61' könnten auch abgerundet oder abgeschrägt ausgeführt sein, damit im Beton der Übergang von belastetem zu unbelastetem Querschnitt sanfter erfolgt und der beiderseits zwischen die plattenförmigen Verstärkungen eingedrungene Beton geringerer Beanspruchung auf Abscheren ausgesetzt ist.

[0030] Fig. 6a und 6b veranschaulichen Alternativen zu dem in Fig. dargestellten Dorn hinsichtlich Ausbildung seiner Verstärkungen. Die Verstärkungen 41 b, 41 b' sind an der Bauteilkante, wo das Belastungsmaximum auftritt, breiter. Theoretisch weniger gut mag die Verbreiterung der Verstärkungen 41a, 41a' am entgegengesetzten Ende sein ; immerhin trägt diese Verbreiterung auch noch etwas zur Beton-Entlastung an der Bauteilkante bei. Im Beton eingelassene Teile müssen nicht immer mit einer Verankerung versehen sein, damit sie sich nicht herausziehen lassen. Wegen der Härtungsschrumpfung des Betons werden eingelassene Teile jedoch ringsum sehr fest eingespannt.

[0031] Fig. 7 unterscheidet sich von Fig. 5 nur dadurch, daß Verstärkungen und Befestigungsflanschteile zu Einheiten 62, 62' zusammengefaßt sind und aus je einem Stück Winkelprofil an einer Hülse 22 bestehen ; Fig. 8 zeigt das Entsprechende mit Winkelprofilen 42, 42' an einem zugehörigen Dorn 2.

[0032] Auf dem zweiten Zeichnungsblatt sind jeweils Dorne 3 bis 10 und zugehörige Hülsen 23 bis 30 übereinander in Frontansicht für weitere Ausführungsformen dargestellt, wobei es in erster Linie um verschieden ausgebildete Verstärkungen geht.

[0033] In Fig. 9 und 10 sind Verstärkungen 43, 43', 63, 63' nach innen zu stark abgeschrägt, was dem nach dem Einbau dazwischen befindlichen Beton einen größeren Übergangsquerschnitt und damit weniger Beanspruchung auf Abscheren bietet. Dies ist ebenso aus Fig. 11 und 12 ersichtlich, wo Verstärkungen 44, 44', 64, 64' aus abgewinkelten Blechen bestehen und daher noch etwas nachgiebiger sind, sowie aus Fig. 13 und 14, wo Verstärkungen 45, 45', 65, 65' außen geriffelt sind.

[0034] Bei der Ausführung gemäß Fig. 15 und 16 bilden an den Enden eingebogene und dort befestigte Bleche 46, 46', 66, 66' Verstärkungen, die am meisten nachgiebig in der Mitte sind, wo die größte Belastung auftritt, so daß sie gerade dort den Beton am meisten entlasten. Dies ist zwar nicht der Fall bei ebenfalls an den Enden eingebogenen Blechen 48, 48', 68, 68' als Verstärkungen gemäß Fig. 19 und 20, aber sie lassen sich leichter befestigen, z. B. durch Punktschweißen, und ihre besonders große Nachgiebigkeit gegenüber dem nach dem Einbau zwischen den eingebogenen Enden befindlichen Beton ist ein weiterer Vorteil.

[0035] Nach Fig. 17 und 18 bestehen die Verstärkungen aus wenig nachgiebigen Platten 47, 47', 67, 67', umgeben von nachgiebigen Polstern 47a, 47a'. 67, 67a' z. B. aus Kunststoff.

[0036] Fig. 21 und 22 zeigen eine besonders einfache Ausführungsform mit beiderseits je einem Flügel 49, 49', 69, 69' als Verstärkung ; Fig. 23 und 24 stellen das Entsprechende dar mit Flügeln 50, 50', 70, 70' als Verstärkung mit größerer Nachgiebigkeit.

[0037] Besonderer Erwähnung bedürfen die Dorne 6 und 10 in Fig. 15 bzw. 23. Beide Dorne weisen in der Lastrichtung, die bei allen Figuren in vertikaler Richtung angenommen ist, ein größeres Widerstandsmoment als quer dazu auf ; dies kann man zum Materialsparen unter Verringerung des Widerstandsmoments in der anderen Richtung ausnutzen, wo es nicht in dem Maße benötigt wird, oder zur Erhöhung des Widerstandsmoments in Lastrichtung ohne allzu viel Material-Mehrverbrauch z. B. für den Fall, daß man größere Abstände zwischen den Bauteilen überbrücken muß.

[0038] In der Ausführung nach Fig. 25 bis 27 ist auf eine Hülse 31 und auf einen Dorn 11 je eine kubische, quer zur Lastrichtung breiter gehaltene Verstärkung 51, 71 aufgebracht, z. B. durch Umgießen mit einem Kunstharz, das bei der Hülse gleichzeitig Befestigungsflanschteile 18, 18' festhält. Am Beispiel des Dornes 11 ist in Fig. 27 in Schnittdarstellung gezeigt, daß er eine Verdickung 16 tragen kann, welche in der Nachbarschaft der Bauteilkante K die spezifische Belastung an der Innenfläche der Verstärkung 51 vermindert. Auch die Hülse 31 könnte man mit einer entsprechenden Verdickung versehen, aber weil die Hülse quer zur Lastrichtung ohnehin breiter und damit großflächiger ist, wird sich dies bei ihr meistens erübrigen.

[0039] Gemäß Fig. 28 ist zu dem zuvor beschriebenen Zwecke ein Dorn 13 in seinem einzulassenden Teil zylindrisch gestaltet und in einem Gehäuse 14 drehbar gelagert, das am Ende mit einem Deckel 14' verschlossen ist. Der herausragende Teil 13' des Dornes besitzt dagegen quadratischen Querschnitt. Damit der Dorn nicht aus dem Gehäuse herausrutscht, ist er mit einem Einstich versehen, in welchen ein am Gehäuse befestigter Bolzen 15 eingreift. Eine Verstärkung 53 z. B. von der in Fig. 26 dargestellten Art ist am Gehäuse 14 befestigt.

[0040] Fig. 29 und 30 knüpfen an Fig. 7 und 8 an ; Verstärkungen 52, 52', 72, 72', mehrfach verrippt und gleichzeitig Befestigungsflansche bildend, sind auf einer Hülse 32 bzw. auf einem Dorn 12 angebracht und bestehen einfach aus U-Profilabschnitten.

Ansprüche

1. Dorn (1-13) und Hülse (21-32) für die Aufnahme und Übertragung einer Querkraft nur in einer Richtung und ihrer Gegenrichtung und für den Ausgleich von Schub in der hierzu senkrecht stehenden Querrichtung sowie in Längsrichtung, zur Verbindung von Bauteilen des Hoch- und Tiefbaues wie Dachplatten, Bodenplatten, Decken, Wänden, Stützen, Stützmauern oder von Teilen hiervon miteinander oder mit anderen Bauteilen, wofür die Hülse (21-32) im einen der zu verbindenden Bauteile, der Dorn (1-13) im anderen derart einzulassen und zu befestigen ist, daß der Dorn (1-13) im anderen derart einzulassen und zu befestigen ist, daß der Dorn (1-13) und/ oder die Hülse (21-32) aus dem betreffenden Bauteil vorsteht und der Dorn (1-13) die Hülse (21-32) durchdringt, wobei der Dorn (1-13) nur in der zur aufzunehmenden oder zu übertragenden Querkraft senkrecht stehenden Querrichtung in der Hülse (21-32) einen beiderseitigen Bewegungsspielraum besitzt, welcher mindestens so groß ist wie die durch unterschiedliche Ausdehnung und Schrumpfung zwischen den beiden zu verbindenden Bauteilen auftretenden gegenseitigen Verschiebungen quer zur Achse des Dornes und der Hülse, und der Dorn (1-13) und/ oder die Hülse (21-32) außen im Bereich des einzulassenden Teils und mindestens über einen dessen äußerem Ende benachbarten Abschnitt mit einer Verstärkung (41-53, 61-72) versehen ist, welche mindestens in der zur aufgenommenen oder übertragenen Querkraft senkrechten Ebene eine größere Oberfläche aufweist als der durch die Verstärkung überdeckte Abschnitt des Dornes bzw. der Hülse, und wobei die Verstärkung (41-53, 61-72) unter der Wirkung der Querkraft mindestens teilweise elastisch nachgiebiger ist als der Dorn bzw. die Hülse selber.

2. Dorn und Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Hülse (21-32) einen über ihre Länge gleichbleibenden rechteckigen Querschnitt besitzt, und daß der Dorn (1-12) wenigstens dort, wo er in die Hülse hineinragt, einen rechteckigen oder quadratischen oder einen einem Rechteck oder Quadrat einbeschriebenen Querschnitt besitzt.

3. Dorn und Hülse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (6, 10) in der Richtung, in der er die Querkraft aufzunehmen oder zu übertragen hat, ein größeres Widerstandsmoment besitzt als in der hierzu senkrecht stehenden Querrichtung.

4. Dorn und Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beiderseitige Bewegungsspielraum des Dornes (1-12) in der Hülse (21-32) mit Beilagen aus Schaumstoff (19) ausgefüllt ist.

5. Dorn und Hülse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (13) so weit, wie er einzulassen und zu befestigen ist, von einem Gehäuse (14) umgeben ist, in dem er drehbar gelagert ist, und daß die Verstärkung (53) auf dem Gehäuse angebracht ist.

6. Dorn und Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung die Form von mindestens je einem Flügel (49, 50, 69, 70) beiderseits oder mindestens einer ebenen oder anders geformten Platte (41-48, 61-68) in Richtung quer zur aufzunehmenden oder zu übertragenden Querkraft aufweist.

7. Dorn und Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (51, 52, 71, 72) außen kubisch, zylindrisch, kegelstumpfförmig, pyramidenstumpfförmig oder mit Rippen versehen ist und den von ihr überdeckten Abschnitt ganz oder teilweise umgibt.

8. Dorn und Hülse nach Anspruch 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (41-46, 48-53, 61-66, 68-72) einheitlich aus einem Metall oder aus einem elastischen Material in Form von Kunstharz mit oder ohne Füllstoff oder von Mörtel auf Zementbasis mit oder ohne Kunststoff besteht, oder daß die Verstärkung (47, 47a, 67, 67a) aus verschiedenen solchen Werkstoffen aufgebaut ist.

9. Dorn und Hülse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (7) und/oder die Hülse (27) eine metallische Verstärkung (47, 67) tragen, die mit einer Schicht (47a, 67a) aus dem elastischen Material überzogen ist, oder daß sie unter einer Verstärkung (51) aus dem elastischen Material eine Verdickung (16) aufweisen.

10. Dorn und Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr einzulassender Teil eine Länge aufweist, welche ungefähr gleich dem Siebenfachen des Dorndurchmessers ist, und daß die Verstärkung (41-53, 61-72) in der Richtung parallel zur Achse des Dornes bzw. der Hülse 5 bis 11 cm lang ist.

Claims

1. Mandrel (1-13) and sleeve (21-32) for holding and transmission of a transverse force in only one direction and its opposite direction and for the compensation of thrust in the hereof vertical situated cross direction as well as in longitudinal direction, for the connecting of construction units in building and below grade construction like roof purlins, base plates, ceilings, walls, supports, retaining walls or parts thereof together or with other construction units, for which the sleeve (21-32) in one of the construction units to be connected, the mandrel (1-13) in the other one have to be connected and fixed in such a manner, that the mandrel (1-13) and/or the sleeve (21-32) protrudes of the construction unit referred to on the mandrel (1-13) penetrates the sleeve (21-32) at which the mandrel (1-13) has on both sides a movement clearance only in the for holding or transmitting transverse force vertically standing cross direction in the sleeve (21-32), which is at least as big as by the different extensions and contractions between both of the construction units to be connected, occurring mutual displacements across of mandrel and sleeve, and the mandrel (1-13) and/or the sleeve (21-32) outside in the area of the connecting part and at least over one of its external end neighbouring section is equipped with a reinforcement (41-53, 61-72), which at least in the plane vertical to the received or transmitted transverse force has a bigger surface than the section of the mandrel or the sleeve, covered by the reinforcement, and at which the reinforcement (41-53, 61-72) under the effect of the transverse force is at least partly more elastic than the mandrel resp. the sleeve itself.

2. Mandrel and sleeve following application 1, characterized through that the interior of the sleeve (21-32) dispose of a rectangled section, constant over the whole length and that the mandrel (1-12) at least where it is put into the sleeve, has a rectangled or quadratic section or a section which is inscribed in rectangle or a square.

3. Mandrel and sleeve, following application 1 or 2, characterized through that the mandrel (6, 10) in the direction in which it has to receive or transmit the transverse force has a bigger moment of resistance than in the hereto vertical standing cross direction.

4. Mandrel and sleeve, following application 1, characterized through that the movement clearance on both sides of the mandrel (1-12) in the sleeve (21-32) is filled with enclosures of aerated plastic material.

5. Mandrel and sleeve, following application 1 or 2, characterized through that the mandrel (13) as far as it is to be connected or fixed, is surrounded by a housing (14) in which it is pivoted and that the reinforcement (53) is fitted on the housing.

6. Mandrel and sleeve, following application 1, characterized through that the reinforcement disposes of the form of at least ever one wing (49, 50, 69, 70) on both sides or at least on flat or otherwise formed plate (41-48, 61-68) in the direction of the transverse force to be received or transmitted.

7. Mandrel and sleeve, following application 1, characterized through that the reinforcement (51, 52, 71, 72) is outside cubic, cylindrical, in form of a truncated cone or a truncated pyramid or equipped with fins and surrounds the segment overlapped of it completely or partly.

8. Mandrel and sleeve, following application 1, 6 or 7, characterized through that the reinforcement (41-46,48-53,61-66,68-72) consists uniformly of a metal or an elastic material in form of synthetic resin with or without filler or of mortar on cement basis with or without plastic or that the reinforcement (47, 47a, 67, 67a) is composed of different such construction materials.

9. Mandrel and sleeve, following application 8, characterized through that the mandrel (7) and/or the sleeve (27) carry a metallic reinforcement (47, 67) which is coated with a layer (47a, 67a) of that elastic material or that they have a thickening (16) of the elastic material under a reinforcement (51).

10. Mandrel and sleeve, following application 1, characterized through that its connecting part has a length, which is approximately the sevenfold of the mandrel diameter and that the reinforcement (41-53, 61-72) has a length of 5 to 11 cm in the direction parallel to the axis of the mandrel resp. the sleeve.

Revendications

1. Mandrin (1-13) et douille (21-32) destinés à recevoir et à transmettre une force transversale seulement dans une direction et dans son sens contraire, et à la compensation d'une poussée dans un sens transversal orienté à la verticale par rapport à la poussée ainsi que dans le sens longitudinal, destinés à relier des éléments de construction du bâtiment et du génie civil tels que plaques de toitures, plaques de planchers, plafonds, murs, colonnes d'appui, murs de soutènement ou des parties de ceux-ci, entre eux et avec d'autres éléments de construction, la douille (21-32) devant être encastrée et fixée à cet effet dans un des éléments de construction, le mandrin (1-13) dans l'autre, et cela de telle façon que le mandrin (1-13) et/ou la douille (21-32) fasse saillie hors de l'élément de construction en question et que le mandrin (1-13) passe à travers la douille (21-32), le mandrin (1-13) n'ayant un jeu de mobilité bilatéral dans la douille (21-32) que dans le sens transversal orienté à la verticale par rapport à la force transversale à recevoir ou à transmettre, le jeu étant au moins aussi grand que les translations réciproques qui se manifestent du fait des dilatations et des retraits variables entre les éléments de construction à relier entre eux et cela transversalement à l'axe du mandrin et de la douille, et que le mandrin (1-13) et/ou la douille (21-32) soient dotés d'un renforcement (41-53, 61-72) placé à l'extérieur dans la zone de la pièce à encastrer et au moins par-dessus une section voisine de son extrémité extérieure, le renforcement ayant au moins une surface plus grande dans le plan vertical par rapport à la force transversale à recevoir ou à transmettre, surface plus grande que la section du mandrin resp. de la douille recouverte par le renforcement, et que le renforcement (41-53, 61-72) ait au moins en partie une déformabilité élastique plus grande sous l'effet de la force transversale que le mandrin resp. la douille même.

2. Mandrin et douille conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que le volume intérieur de la douille (21-32) ait une section rectangulaire dont la section soit constante sur sa longueur et que le mandrin (1-12) ait une section rectangulaire ou carrée, ou une section inscrite dans un rectangle ou un carré, au moins à l'endroit où il pénètre à l'intérieur de la douille.

3. Mandrin et douille conformes à la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que le mandrin (6, 10) ait un couple de résistance plus grand dans le sens dans lequel il doit recevoir ou transmettre la force transversale que dans celui du sens transversal orienté à la verticale par rapport à la force transversale.

4. Mandrin et douille conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que le jeu de mobilité bilatéral du mandrin (1-12) dans la douille (21-32) est rempli d'inserts en produit alvéolaire (19).

5. Mandrin et douille conformes à la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que le mandrin (13) est entouré d'un boîtier sur une distance égale à celle de l'encastrement et de la fixation, boîtier dans lequel il loge de manière permettant la rotation et que le renforcement (53) soit monté sur le boîtier.

6. Mandrin et douille conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que le renforcement ait la forme d'au moins une aile (49, 50, 69, 70) des deux côtés ou d'au moins une plaque de forme plane ou autre (41-48, 61-68) dans le sens trans- _' versai par rapport à la force transversale à recevoir ou à transmettre.

7. Mandrin et douille conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que le renforcement (51, 52, 71, 72) ait une .forme cubique, cylindrique, tronconique, pyramidal tronqué ou soit doté de nervures et que ce renforcement entoure la section recouverte en totalité ou en partie.

8. Mandrin et douille conformes à la revendication 1, 6 ou 7, caractérisés en ce que le renforcement (41-46. 48-53, 61-66, 68-72) soit uniformément en un seul métal, ou en matériau élastique sous forme de résine synthétique avec ou sans matière de charge, ou soit composé de mortier à base de ciment avec ou sans matière plastique, ou que le renforcement (47, 47a, 67, 67a) soit constitué de différents de ces matériaux.

9. Mandrin et douille conformes à la revendication 8, caractérisés en ce que le mandrin (7) et/ou la douille (27) portent un renforcement métallique (47, 67) qui est revêtu d'une couche (47a, 67a) de matériau élastique, ou qu'ils présentent un épaississement (16) en matériau élastique sous un renforcement (51).

10. Mandrin et douille conformes à la revendication 1, caractérisés en ce que leur partie à encastrer ait une longueur qui soit approximativement le septuple du diamètre du mandrin et que le renforcement (41-53, 61-72) ait une longueur de 5 à 11 cm dans le sens qui est parallèle à l'axe du mandrin resp. de la douille.

Zeichnung