[0001] Die Erfindung betrifft eine lösbare Verbindung für Holzbalken gemäss dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1. Es ist bereits seit einiger Zeit bekannt, zimmermannsmässig
hergestellte, konventionelle Balkenverbindungen durch vorgefertigte Elemente zu ersetzen,
welche unmittelbar vor Ort ohne zusätzliche Bearbeitungsmassnahmen zusammengefügt
und fixiert werden können. Derartige Verbindungen haben den Vorteil, dass Querschnitts-schwächungen
stark reduziert werden und dass die mechanische Belastbarkeit der Verbindung rechnerisch
exakt ermittelt werden kann.
[0002] Durch die österreichische Patentschrift Nr. 316,833 ist eine vorgefertigte Verbindung
bekannt geworden, bei der jede in das Balkenende eingefügte Befestigungsplatte auf
der Anschlusseite mit wenigstens einer Öse versehen ist. Gleiche mit Ösen versehene
Platten sind auch im anzuschliessenden Balkenende vorgesehen, wobei die Ösen der beiden
Seiten ineinander greifen und derart miteinander fluchten, dass ein Verbindungsbolzen
durch die Ösen geschoben werden kann. Das verbleibende Spiel zwischen Bolzen und Ösen
wird mit einem Kunstharzbindemittel ausgegossen.
[0003] Ein Nachteil dieser Verbindung besteht beispielsweise darin, dass ihre Präzision
den heute gestellten Anforderungen nicht zu genügen vermag. Ausserdem ist es schwierig,
den Verbindungsbolzen wieder zu entfernen, wenn die Ösen einmal mit Kunstharzbindemittel
ausgegossen sind. Dazu kommt noch, dass die Herstellung der Befestigungsplatten relativ
aufwendig ist, da die Ösen separat angeschweisst werden müssen. Auch bezüglich der
statischen Eigenschaften vermag diese Verbindung nicht zu befriedigen, da ein absolut
passgenaues Ineinandergreifen der Ösen in der Praxis nicht realisiert werden kann.
[0004] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Verbindung der eingangs genannten Art
zu schaffen, welche die Nachteile des Bekannten vermeidet und welche insbesondere
statisch eine optimale Kraftübertragung gewährleistet, welche sowohl auf Zug und Druck
als auch auf Schub beansprucht werden kann und welche zudem eine fügenlose, von aussen
kaum sichtbare Verbindung ermöglicht.
[0005] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Montage weiter zu vereinfachen
und mit den gleichen Bauteilen eine Vielzahl von verschiedenen Verbindungsmöglichkeiten
zu gewährleisten. Ausserdem sollen die erforderlichen Vorbereitungsarbeiten an den
anzuschliessenden Balkenenden weitgehend programmiert und automatisiert werden können,
was den Herstellungsprozess wesentlich vereinfacht.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Verbindung gelöst, welche die Merkmale
im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 aufweist. Durch diese Anordnung muss
die Befestigungsplatte ersichtlicherweise nicht mit zusätzlichen Elementen wie z.B.
Ösen usw. zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens versehen werden. Vielmehr wird der
Verbindungsbolzen unmittelbar quer durch die Befestigungsplatte eingefügt, was deren
Konfiguration wesentlich vereinfacht. Die Passgenauigkeit und die mechanische Festigkeit
der Verbindung kann dadurch ebenfalls wesentlich verbessert werden. Durch das flächige
Aufeinanderliegen der überlappenden Bereiche von Anschlussstück und Befestigungsplatte
können auch Torsionskräfte ohne weiteres ohne Spiel übertragen werden.
[0007] Eine fugenlose Stossverbindung ergibt sich dadurch, dass die Befestigungsplatte vollständig
im Balkenende versenkt ist und dass im Balkenende zur Aufnahme der Verbindungsbolzen
Bohrungen angeordnet sind, welche auf der gleichen Achse liegen wie die deckungsgleichen
Bohrungen von Befestigungsplatte und Anschlussstück, und dass im Balkenende eine Aussparung
zur Aufnahme des Anschlussstückes vorgesehen ist. Diese Anordnung hat zudem noch den
Vorteil, dass der oder die Verbindungsbolzen nicht nur im Anschlussstück und in der
Befestigungsplatte, sondern auch noch im Balkenende gelagert ist bzw. sind.
[0008] Insbesondere bei einer Stossverbindung von zwei Balken-Stirnseiten kann es vorteilhaft
sein, wenn das Anschlussstück ebenfalls eine Platte ist, welche in das anzuschliessende
Balkenende eingreift. Auf diese Weise muss an den beiden zu verbindenden Balken-Stirnseiten
lediglich je ein Schlitz eingefräst bzw. ausgespart werden. Eine derartige Verbindung
kann noch weiter dadurch verbessert werden, dass das Anschlussstück und die Befestigungsplatte
identische Bauteile sind, wobei der überlappende Randbereich, auf dem die deckungsgleichen.
Bohrungen angeordnet sind, auf einer Ebene verläuft, welche zur Ebene der restlichen
Platte um etwa eine halbe Wandstärke parallel versetzt ist. Die Verbindung kann somit
auf beiden Seiten des Stosses mit einer Befestigungsplatte realisiert werden, wobei
die eine Befestigungsplatte gegenüber der anderen seitenverkehrt eingefügt wird. Durch
die parallele Versetzung des Randbereichs mit den Bohrungen wird erreicht, dass die
Platten selbst auf der gleichen Ebene verlaufen. Dies ist aus statischen und fabrikationstechnischen
Gründen besonders vorteilhaft.
[0009] Bei bestimmten Verbindungen, insbesondere bei Knotenverbindungen von mehreren Balken,
oder beim Anschluss eines Balkens an einen T-Träger oder an einen Betonsockel kann
es besonders vorteilhaft sein, wenn das Anschlussstück eine etwa prismatische Verbindungsleiste
ist. Eine derartige Verbindungsleiste lässt sich beispielsweise aus Stahl präzise
herstellen und mit den erforderlichen Bohrungen zur Aufnahme der Verbindungsbolzen
versehen. Die Verbindungsleiste lässt sich praktisch überall anbringen und gibt den
Verbindungsbolzen eine ausreichende Seitenstabilität.
[0010] Besonders vielseitig kann die Verbindungsleiste eingesetzt werden, wenn sie etwa
quer und versetzt zu den Bohrungen für die Verbindungsbolzen angeordnete Bohrungen
zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweist, mit denen die Verbindungsleiste mit
dem mit dem Balkenende zu verbindenden Teil verbindbar ist. Auf diese Weise kann die
Verbindungsleiste beispielsweise in eine Stahlplatte eingeschraubt werden oder in
einem Betonsockel verankert werden.
[0011] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Befestigungselemente Gewindebolzen sind, und
wenn auf beiden Seiten der Bohrungen zur Aufnahme der Gewindebolzen in der Verbindungsleiste
versenkte Muttern zum Justieren und Befestigen der Verbindungsleiste angeordnet sind.
Je nach der Position der Muttern kann auf diese Weise die Relativlage der Verbindungsleiste
verändert werden. Dies ist beispielsweise bei Verbindungen für grosse Lasten vorteilhaft,
bei denen die Durchbiegung an der Verbindung berücksichtigt werden muss.
[0012] Eine besonders stabile und verwindungssteife Verbindung ergibt sich, wenn zwei Befestigungsplatten
vollständig im Balkenende versenkt sind, wenn die Verbindungsleiste in einer Aussparung
zwischen den Befestigungsplatten liegt und wenn im Balkenende zur Aufnahme der Verbindungsbolzen
Bohrungen angeordnet sind, welche auf der gleichen Achse liegen, wie die deckungsgleichen
Bohrungen in den Befestigungsplatten und in der Verbindungsleiste.
[0013] Wenn die Verbindungsbolzen ohne Spiel in die deckungsgleichen Bohrungen eingefügt
sind, müssen für die Verbindungsbolzen keinerlei zusätzlich Sicherungselemente vorgesehen
werden. Die Verbindungsbolzen werden vielmehr mit einem leichten Pressitz eingefügt,
so dass sie einerseits selbst halten und andererseits im Falle einer Demontage wieder
leicht herausgeschlagen werden können.
[0014] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden
nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer Balkenverbindung mit zwei Befestigungsplatten
und mit einer Verbindungsleiste,
Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht der Verbindung gemäss Figur 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Verbindungsleiste,
Fig. 4 eine Ansicht aus Pfeilrichtung A auf die Verbindungsleiste gemäss Figur 3,
Fig. 5 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine Mutter zum Befestigen einer
Verbindungsleiste,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer
Verbindung, bei der Anschlussstück und Befestigungsplatte identische Teile sind,
Fig. 7 eine Seitenansicht einer Befestigungsplatte gemäss Figur 6,
Fig. 8 eine Draufsicht auf die Befestigungsplatte gemäss Figur 7,
Fig. 9 eine Draufsicht auf das Balkenende gemäss Figur 1 vor dem Einsetzen der Befestigungsplatten,
und
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer
Verbindung mit zwei Anschlussstücken in einer Ebene.
[0015] Wie in Figur 1 dargestellt, ist ein Holzbalken 1 über zwei Befestigungsplatten 2
und eine als Anschlussstück dienende Verbindungsleiste 13 mit dem zu verbindenden
Teil 6 verbunden, das im vorliegenden Fall ein quer verlaufender Balken ist. Auf der
Rückseite des quer verlaufenden Balkens könnte auf die gleiche Art und Weise ein weiterer
Balken 1' angeschlossen sein, wobei die Verbindungsleisten 13 mit durchgehenden Gewindebolzen
befestigt sein könnten.
[0016] Die Befestigungsplatten 2 sind in Schlitze 3 am Balkenende 4 eingelassen und auf
an sich bekannte Weise mit quer durch das Balkenende und die Befestigungsplatten verlaufende
Befestigungselemente 5 befestigt. Eine besonders vorteilhafte Anordnung der Befestigungselemente
5 ist beispielsweise in der Schweizer Patentschrift Nr...... (Anmeldung Nr. 2322/79)
der Anmelderin beschrieben.
[0017] Die Befestigung der Verbindungsleiste 13 wird nachstehend anhand von Figur 2 näher
beschrieben. Die Verbindungsleiste 13 greift in eine Aussparung 11 im Balkenende 4
zwischen den beiden Befestigungsplatten 2. Die lichte Weite zwischen den beiden Befestigungsplatten
2 entspricht etwa der Breite der Verbindungsleiste 13. Im Überlappungsbereich von
Befestigungsplatten und Verbindungsleiste sind deckungsgleiche Bohrungen 8 angeordnet,
welche ihre Fortsetzung in Bohrungen 10 im Balkenende 4 finden. Durch diese Bohrungen
8 bzw. 10 werden nach dem Zusammenfügen des Stosses Verbindungsbolzen 9 eingefügt.
Durchmesser und Anzahl der Verbindungsbolzen variieren je nach der Belastbarkeit der
Verbindung. Die Verbindungsbolzen können beispielsweise aus Stahl, Leichtmetall oder
aber auch aus einem geeigneten Kunststoffmaterial bestehen. Normalerweise erstreckt
sich ein Verbindungsbolzen 9 über die gesamte Breite des Balkenendes 4. In bestimmten
Anwendungsfällen wäre es jedoch denkbar, von beiden Seiten je einen Verbindungsbolzen
einzufügen, der sich bis in die Verbindungsleiste 13 erstreckt. Die Befestigungsplatten
2 selbst sind als ebene, etwa rechteckige Platten ausgebildet, können aber auch je
nach Anwendungsfall eine andere Konfiguration aufweisen.
[0018] Die Befestigung der Verbindungsleiste 13 ist in Figur 2 dargestellt. Einzelheiten
der Verbindungsleiste sind aus den Figuren 3, 4 und 5 ersichtlich. Zur Befestigung
der Verbindungsleiste dienen Befestigungselemente 15, welche im vorliegenden Beispiel
Gewindebolzen sind, welche durch das zu verbindende Teil 6 durchgeführt sind. Zur
Aufnahme der Befestigungselemente 15 sind in der Verbindungsleiste 13 Bohrungen 14
angeordnet, welche etwa quer und versetzt zu den Bohrungen 8 für die Verbindungsbolzen
angeordnet sind. Auf beiden Seiten der Bohrungen 14 sind Versenkungen 19 angeordnet.
Die Versenkungen dienen zur Aufnahme von Muttern 16, mit deren Hilfe die Verbindungsleiste
13 fixiert und gegebenenfalls justiert werden kann.
[0019] Zum Anpressen der Verbindungsleiste 13 an das zu verbindende Teil 6 genügt es an
sich, wenn nur die äusseren Muttern 16 angezogen werden. In bestimmten Anwendungsfällen
ist es jedoch wünschenswert, wenn die Verbindungsleiste 13 relativ zum verbindenden
Teil 6 positioniert werden kann. Dies insbesondere dann, wenn die Verbindung für grosse
Lasten vorgesehen ist und wenn eine allfällige Durchbiegung an der Verbindung berücksichtigt
werden muss. In einem derartigen Fall kann die Verbindungsleiste 13 wie dargestellt
unter einem bestimmten Winkel α schräggestellt werden, so dass auch der Balken 1 ohne
Belastung eine gewisse Schräglage einnimmt. Beim Einsetzen der Belastung wird diese
Schräglage kompensiert und der Balken in eine horizontale Lage gedrückt. Wie dargestellt
erfolgt das Justieren der Verbindungsleiste 13 durch die inneren Muttern 16', mit
deren Hilfe es beispielsweise auch möglich ist, ein Anpressen der Verbindungsleiste
auf das zu verbindende Teil 6 zu verhindern.
[0020] Da die Muttern ohnehin nicht mit einem herkömmlichen Schraubenschlüssel angezogen
werden können, kann ihre Aussenkonfiguration wie in Figur 5 dargestellt ebenfalls
zylindrisch sein. Zum Anziehen der Muttern dienen Kreuzschlitze 17, in welche ein
Werkzeug eingesetzt werden kann. Selbstverständlich können die Muttern auch eine andere
Konfiguration aufweisen oder es können beispielsweise noch zusätzliche Sicherungselemente
wie Federscheiben und dergleichen eingesetzt werden. In gleicher Weise wie die Muttern
16 können die Versenkungen 19 in der Verbindungsleiste 13 beispielsweise auch einen
Schraubenkopf aufnehmen. Dies ist beispielsweise dann denkbar, wenn eine Verbindungsleiste
13 auf einen Stahlträger aufgeschraubt wird, oder wenn in das zu verbindende Teil
6 Gewindehülsen eingefügt sind, in welche Schrauben eingeschraubt werden können.
[0021] Die Verbindungsleiste 13 lässt sich besonders vorteilhaft als Normbauteil ausbilden,
welches für verschiedene Verbindungen verwendet werden kann. So ist es beispielsweise
nicht unbedingt erforderlich, jede Bohrung 14 mit einem Befestigungselement 15 zu
versehen. Als besonders vorteilhafte Dimension hat sich eine Höhe der Verbindungsleiste
von 55 mm und eine Breite von 40 mm ergeben. Die Länge der Verbindungsleiste kann
je nach der Anzahl der vorhandenen Bohrungen variabel sein, wobei die Bohrungen beispielsweise
in Abständen von 40 mm angeordnet sein können.
[0022] Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 6 dargestellt. Bei diesem
Ausführungsbeispiel werden die Enden von zwei Balken 1 und 1 ' miteinander verbunden.
Als Anschlussstücke werden Befestigungsplatten 2' verwendet, welche mit den Befestigungsplatten
2 identisch sind. Die Randbereiche 12 der Befestigungsplatten 2' ragen aus dem Balkenende
4', während sie beim Balkenende 4 versenkt sind. In die deckungsgleichen Bohrungen
werden wiederum Verbindungsbolzen 9 eingefügt, welche sich auch durch das Balkenende
4 erstrecken. Die Befestigungsplatten 2' sind auf die gleiche herkömmliche Art und
Weise mit durchgehenden Befestigungselementen 5 gesichert.
[0023] Bei dieser Art der Verbindung werden vorteilhaft besonders ausgebildete Befestigungsplatten
verwendet, wie beispielsweise in den Figuren 7 und 8 gezeigt. Der Randbereich 12,
auf den die Bohrungen 8' zur Aufnahme der Verbindungsbolzen 9 angeordnet sind, ist
etwas abgekröpft und auf einer Ebene angeordnet, welche zur Ebene der restlichen Platte
parallel verläuft. Die Differenz der beiden Ebenen entspricht etwa einer halben Plattenwandstärke.
Werden zwei derartige Platten seitenverkehrt aneinander gefügt wie es in Figur 6 dargestellt
ist, so liegen die Platten auf einer gemeinsamen Hauptebene, was aus statischen Gründen
besonders wichtig ist.
[0024] Wie aus Figur 10 ersichtlich, können insbesondere die Anschluss-. stücke 7 die unterschiedlichsten
Konfigurationen aufweisen. Figur 10 zeigt eine Variante mit zwei Anschlussstücken
7 auf der gleichen Befestigungsplatte 2. Die Anschlussstücke bestehen aus einem Teller
20 und einer quer und etwa auf der Mittelachse des Tellers aufgeschweissten Lasche
21. Der Teller 20 wird in der Oberfläche des zu verbindenden Teils 6 versenkt und
dort befestigt. Zur Befestigung dienen Schrauben auf einem Lochkreis auf dem Teller
sowie ein zentraler Bolzen, der das zu verbindende Teil 6 durchdringt. Die Lasche
21 hat Bohrungen zur Aufnahme der Verbindungsbolzen 9. Bei diesen Anschlussstücken
erfolgt eine besonders vorteilhafte Kraftübertragung auf das zu verbindende Teil 6.
Da die Teller 20 in korrespondierenden Vertiefungen versenkt sind, erfolgt durch die
Auflage der Teller in den Vertiefungen bereits eine gewisse Abstützung in Querrichtung.
Auch die doppelte Befestigung der Teller mittels Schrauben und Gewindebolzen trägt
zur besseren Kraftverteilung bei.
[0025] Die Vorbereitung der Balkenenden lässt sich bei den erfindungsgemässen Verbindungen
besonders einfach maschinell herstellen. Figur 9 zeigt beispielsweise das vorbereitete
Balkenende 4 beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 vor dem Einsetzen der Befestigungsplatten
2. In das Balkenende 4 werden Schlitze 3 eingefräst, in welche die Befestigungsplatten
2 eingeschoben werden können. Zur Aufnahme der Verbindungsleiste 13 dient die Aussparung
11, welche ebenfalls ausgefräst wird. Auch die Bohrungen 10 zur Aufnahme der Verbindungsbolzen
9 werden bereits vorbereitet. Diese Fräs- und Bohroperationen lassen sich ersichtlicherweise
auf einer numerisch gesteuerten Holzbearbeitungsmaschine durchführen, was die Fertigung
wesentlich rationalisiert.
[0026] Selbstverständlich ist es auch denkbar, in ein Balkenende mehrere Befestigungsplatten
2 einzufügen bzw. an das zu verbindende Teil mehrere Anschlussstücke 7 zu befestigen.
Auch scharnierartige Verbindungen wären denkbar, indem beispielsweise ein einziger
Verbindungsbolzen 9 die Funktion eines Scharniergelenks übernimmt.
1. Lösbare Verbindung für Holzbalken (1) mit wenigstens einer Befestigungsplatte (2),
welche in einen Schlitz (3) am Ende (4) eines Balkens eingreift und mittels die Befestigungsplatte
durchdringenden Befestigungselementen (5) gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das mit dem Balkenende (4) zu verbindende Teil (6) wenigstens ein Anschlussstück (7)
aufweist, welches die Befestigungsplatte (2) teilweise überlappt, dass das Anschlussstück
und die Befestigungsplatte wenigstens je eine deckungsgleiche, etwa quer zur Ebene
der Befestigungsplatte. verlaufende Bohrung (8) aufweisen, und dass in den deckungsgleichen
Bohrungen ein Verbindungsbolzen (9) eingefügt ist.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte
(2) vollständig im Balkenende (4) versenkt ist und dass im Balkenende (4) zur Aufnahme
der Verbindungsbolzen (9) Bohrungen (10) angeordnet sind, welche auf der gleichen
Achse liegen wie die deckungsgleichen Bohrungen (8) von Befestigungsplatte (2) und
Anschlussstück (7), und dass im Balkenende eine Aussparung (11) zur Aufnahme des Anschlussstückes
vorgesehen ist.
3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (7)
ebenfalls eine Platte ist, welche in das anzuschliessende Balkenende (4) eingreift.
4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (7)
und die Befestigungsplatte (2) identische Bauteile sind, wobei der überlappende Randbereich
(12), auf dem die deckungsgleichen Bohrungen (8) angeordnet sind, auf einer Ebene
verläuft, welche zur Ebene der restlichen Platte um etwa eine halbe Plattenwandstärke
parallel versetzt ist.
5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei
parallele Befestigungsplatten (2) und Anschlussstücke (7) vorgesehen sind.
6. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück eine
etwa prismatische Verbindungsleiste (13) ist.
7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleiste
(13) etwa quer und versetzt zu den Bohrungen (8) für die Verbindungsbolzen angeordnete
Bohrungen (14) zur Aufnahme von Befestigungselementen (15) aufweist, mit denen die
Verbindungsleiste mit dem mit dem Balkenende (4) zu verbindenden Teil (6) verbindbar
ist.
8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente
(15) Gewindebolzen sind und dass auf beiden Seiten der Bohrungen (14) zur Aufnahme
der Gewindebolzen in der Verbindungsleiste (13) versenkte Muttern (16) zum Justieren
und Befestigen der Verbindungsleiste angeordnet sind.
9. Verbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei
Befestigungsplatten (2) vollständig im Balkenende (4) versenkt sind, dass die Verbindungsleiste
(13) in einer Aussparung (11) zwischen den Befestigungsplatten liegt und dass im Balkenende
(4) zur Aufnahme der Verbindungsbolzen (9) Bohrungen (10) angeordnet sind, welche
auf der gleichen Achse liegen wie die deckungsgleichen Bohrungen in den Befestigungsplatten
(2) und der Verbindungsleiste (13).
10. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbindungsbolzen (9) ohne Spiel in die deckungsgleichen Bohrungen (8) eingefügt sind.
11. Befestigungsplatte insbesondere zum Herstellen einer Verbindung nach Anspruch
4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Randbereich (12) auf einer Seite der etwa rechteckigen
Platte auf einer Ebene verläuft, welche zur Ebene der restlichen Platte um etwa eine
halbe Plattenwandstärke parallel versetzt ist, und dass in diesem Randbereich Bohrungen
(8) zur Aufnahme von Verbindungsbolzen (9) angeordnet sind.