[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement zum Aufbau eines Geschoßes, mit
einem Träger aus Holz mit einer Oberseite, einer Unterseite, zwei Flanken und zwei
Stirnseiten, dessen Holzfasern zumindest teilweise in Trägerlängsrichtung orientiert
sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Skelettkonstruktion zum Aufbau eines Geschoßes
mit Hilfe eines solchen Bauelements.
[0002] Träger aus Holz, beispielsweise Brettschichtholz (BSH), werden im professionellen
Ingenieurholzbau aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Hitze- und Feuerresistenz
für große Spannweiten z.B. von Hallendächern oder als Zwischenträger in mehrgeschoßigen
Gebäuden eingesetzt. Die hohen Drucklasten der Hallendächer bzw. Geschoße können dabei
Setzungsvorgänge im Holz verursachen, welche zu Setzungsrissen, Spalten und Undichtigkeiten
des Gebäudes führen können.
[0003] Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Bauelement für den Aufbau von Geschoßen zu
schaffen, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
[0004] Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung mit einem Bauelement der einleitend genannten
Art erreicht, bei welchem in zumindest eine Stirnseite zumindest ein Stab aus Holz
mit einem zur Trägermitte hin abgestuften oder gezinkten Profil formschlüssig eingelassen
ist, der von der Oberseite zur Unterseite reicht, dessen Stufen bzw. Zinken von der
Oberseite zur Unterseite verlaufen, und dessen Holzfasern im Wesentlichen in Richtung
von der Oberseite zur Unterseite orientiert sind.
[0005] Dadurch wird eine Drucklastverstärkung im Endbereich des Trägers geschaffen, welche
durch den innigen Formschluss des abgestuften oder gezinkten Verstärkungsstabes hohe
Festigkeit hat. Der Träger kann wie jeder andere herkömmliche Träger am Bau verarbeitet
werden, wobei der Verstärkungsstab einen stabilen Verankerungspunkt für den Anschluss
von Beschlägen zur Verbindung mit anschließenden oder darauf aufsetzenden Vertikalbauteilen
bietet. Aufgrund der erfindungsgemäßen Endverstärkung können auch Träger aus schnellwachsenden
Hölzern, die eine geringere Rohdichte und damit geringere Festigkeit haben, verwendet
werden, ohne die Druckfestigkeit und damit Setzungsstabilität des Bauwerks zu beeinträchtigen.
Auch wird durch den eingelassenen Verstärkungsstab die Hirnholzfläche des Trägers
weitgehend abgedichtet, sodass die Gefahr eines Eindringens von Feuchtigkeit in die
Holzfasern oder den Leim eines BSH-Trägers und damit eines Aufreißens des Trägers
beseitigt oder zumindest stark reduziert wird.
[0006] Besonders günstig ist es, wenn der Stab ein Keilzinkenprofil mit zumindest zwei Keilzinken
hat. Dies ergibt einen besonders innigen Formschluss der Keilzinken des Verstärkungsstabes
mit dem Träger und dadurch besonders hohe Festigkeit.
[0007] Bevorzugt ist der genannte Verstärkungsstab mit Abstand zu den Flanken und/oder bündig
in die Stirnseite eingelassen, was die Verarbeitung des Trägers in der Art von herkömmlichen
Holzträgern erleichtert.
[0008] Durch die genannte Orientierung der Holzfasern des Verstärkungsstabes in Vertikalrichtung
und normal zu den Holzfasern des Trägers wird bereits eine wesentliche Verstärkung
des Trägerendbereichs erreicht. Die Verstärkungswirkung kann noch weiter erhöht werden,
wenn der Stab aus einem härteren Holz gefertigt ist als der Träger.
[0009] Der Träger kann grundsätzlich aus Massivholz gefertigt sein. Bevorzugt ist der Träger
jedoch aus Brettschichtholz gefertigt, dessen Schichten parallel oder normal zu den
Ober- und Unterseiten und in Längsrichtung des Trägers verlaufen.
[0010] Bevorzugt werden - wie auf dem Gebiet von Keilzinkenverbindungen an sich bekannt
- die Flankenwinkel der Keilzinken des Keilzinkenprofils selbsthemmend ausgeführt,
um eine gute Kraftaufnahme zu gewährleisten. Auch ist es günstig, wenn die Spitzen
der Keilzinken in einer Ebene liegen, was das Einfräsen der Keilzinken in die Trägerstirnseiten
erleichtert.
[0011] Besonders günstig ist es, wenn die auf der Stirnseite freiliegende Seite des Stabes
eine Ausnehmung zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Teiles eines Kupplungselements
hat. Mit Hilfe diese Ausnehmung kann eine Vorpositionierung des Kupplungselements
bei seiner Montage erreicht werden. Wenn der Stab aus härterem Holz gefertigt ist
als der Träger, wird dadurch auch eine verbesserte Verankerung des Kupplungselements
am Trägerende erreicht.
[0012] Das Bauelement kann für die Verwendung auf der Baustelle weiter vorkonfektioniert
werden, indem an der auf der Stirnseite freiliegenden Seite des Stabes gleich der
eine Teil eines zweiteiligen Kupplungselements angeschraubt ist. Das Bauelement braucht
dann auf der Baustelle nur mehr mit dem zweiten, an einem Vertikalbauteil befestigten
Teil des Kupplungselements verbunden werden.
[0013] In einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung auch verschiedene Skelettkonstruktionen
zum Aufbau von Geschoßen, welche jeweils zumindest ein Bauelement der hier vorgestellten
Art und einen Vertikalbauteil umfassen. Der Vertikalbauteil kann auf dem Stab des
Bauelements abgestützt sein, oder umgekehrt kann der Stab des Bauelements auf dem
Vertikalbauteil abgestützt sein, oder der Stab des Bauelements kann zwischen zwei
übereinanderliegenden Vertikalbauteilen liegen, um Drucklasten aufzunehmen und zu
übertragen. Auch kann ein Vertikalbauteil an seinem oberen Ende mit einem Absatz entsprechend
der Höhe des Bauelements versehen sein, auf welchem Absatz der Stab des Bauelements
abgestützt ist, was einen verbesserten Formschluss zwischen Vertikalbauteil und Bauelement
ergibt. In jeder dieser Varianten kann zwischen dem Bauelement und dem Vertikalbauteil
optional ein Kupplungselement vorgesehen sein, dessen einer Teil am Bauelement, insbesondere
der freiliegenden Seite des Verstärkungsstabes, und dessen anderer Teil am Vertikalbauteil
angeschraubt ist.
[0014] Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Bauelements der Erfindung in einer Perspektivansicht;
die Fig. 2 bis 4 weitere Ausführungsformen des Bauelements der Erfindung jeweils in
einer Perspektivansicht; und
die Fig. 5 bis 7 verschiedene Ausführungsformen von Skelettkonstruktionen unter Verwendung
der Bauelemente der Fig. 1 bis 4 und eines oder mehrerer Vertikalbauteile jeweils
in einer schematischen ausschnittsweisen Seitenansicht.
[0015] In Fig. 1 ist ein Bauelement 1 gezeigt, das einen langgestreckten Träger 2 aus Holz
mit Ober- und Unterseiten 3, 4, Flanken (seitlichen Seiten) 5, 6 und Stirnseiten 7,
8 aufweist. In die Stirnseiten 7, 8 ist jeweils ein Stab 9, 10 aus Holz formschlüssig
eingelassen.
[0016] Der Träger 2 kann ein Massivholzträger sein, oder ein Träger aus Brettschichtholz
(BSH), insbesondere verleimtem Schichtholz ("Leimbinder"), dessen einzelne, hier nur
beispielhaft dargestellte Schichten 11 - 14 parallel oder normal zu den Ober- und
Unterseiten 3, 4 des Trägers 2 verlaufen können, jedenfalls aber in Längsrichtung
R des Trägers 2. Wenn der Träger 2 aus Massivholz ist, verlaufen seine Holzfasern
überwiegend in der Trägerlängsrichtung R; wenn der Träger 2 aus Schichten 11 - 14
gefertigt ist, verlaufen seine Holzfasern zumindest in einigen, bevorzugt in allen,
Schichten 11 - 14 in Trägerlängsrichtung R.
[0017] Im Gegensatz dazu sind die Holzfasern der Stäbe 9, 10 im Wesentlichen in der Richtung
von der Oberseite 3 zur Unterseite 4 des Trägers 2 orientiert. Die Stäbe 9, 10 verstärken
dadurch in der Einbaustellung des Bauelements 1 den Träger 2 in seinen Endabschnitten
gegenüber Drucklasten in Vertikalrichtung V. Die Stäbe 9, 10 können - auch wenn dies
nicht zwingend ist - aus einem härteren Holz gefertigt sein als der Träger 2.
[0018] Jeder der Stäbe 9, 10 besitzt ein zur Mitte des Trägers 2 hin weisendes Keilzinkenprofil
15, das formschlüssig in ein komplementäres, in die jeweilige Stirnseite 7, 8 eingefrästes
Keilzinkenprofil des Trägers 2 eingreift. Die Keilzinken 16 des Keilzinkenprofils
15 jedes Stabes 9, 10 verlaufen in Vertikalrichtung V, d.h. zwischen der Oberseite
3 und der Unterseite 4 des Trägers 2. Die Spitzen 17 der Keilzinken 16 jedes Stabes
9, 10 können jeweils in einer Ebene E liegen, um das Einfräsen des komplementären
Keilzinkenprofils in die Stirnseiten 7, 8 des Trägers 2 zu erleichtern. Die Flankenwinkel
der Keilzinken 16 des Keilzinkenprofils 15 werden bevorzugt derart flach gewählt,
dass sie selbsthemmend sind. Optional können die Stäbe 9, 10 zusätzlich mit dem Träger
2 verleimt sein.
[0019] Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Stäbe 9, 10 jeweils mit einem Abstand A zu den Flanken
5, 6 des Trägers 2 in diesen eingelassen und schließen bündig mit der jeweiligen Stirnseite
7, 8 ab. Die Stäbe 9, 10 können auf ihrer an der jeweiligen Stirnseite 7, 8 freiliegenden
Seite mit einer Ausnehmung 18 versehen sein, um die Montage eines Kupplungselements
19 (Fig. 5) an der jeweiligen Stirnseite 7, 8 des Trägers 2 zu erleichtern.
[0020] Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Verstärkungsstabes 9 des Bauelements
1, eingelassen in die Stirnseite 7 des Trägers 2. Es versteht sich, dass spiegelbildlich
in die gegenüberliegende Stirnseite 8 ein gleichartiger Stab 10 eingelassen sein kann.
Der Stab 9 von Fig. 2 besitzt gerade Zinken 16, d.h. keine keilförmigen Zinken.
[0021] Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Bauelements 1 mit einem abgestuften
Profil 15. Das Profil 15 besitzt mehrere Stufen 16', die jeweils von der Oberseite
3 zur Unterseite 4 in Vertikalrichtung V verlaufen und mittels welcher sich der Stab
9 in Richtung zur Mitte des Trägers 2 hin verjüngt.
[0022] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Bauelements 1, bei welcher mehrere
Stäbe 9 unter gegenseitigen Abständen in Form einer Stabgruppe 9' in die Stirnseite
7 eingelassen sind, wobei jeder einzelne Stab 9 der Stabgruppe 9' ein Keilzinkenprofil
15 mit einer einzigen Keilzinke 16 hat.
[0023] Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Skelettstruktur 20, wie sie für den Aufbau von Geschoßen
21, 22 eines (nicht weiter dargestellten) Bauwerks verwendet werden kann. Die Skelettstruktur
20 umfasst (zumindest) ein Bauelement 1, das über das Kupplungselement 19 an einen
Vertikalbauteil 23 angeschlossen ist, hier seitlich. Das Kupplungselement 19 kann
beispielsweise ein Holzverbinder sein, wie er von der Firma Knapp GmbH, Euratsfeld,
Österreich, unter der Marke MEGANT
® vertrieben wird. Das Kupplungselement 19 umfasst insbesondere einen ersten Teil 24,
der an der auf der Stirnseite 7 des Trägers 2 freiliegenden Seite des Stabes 9, 10
angeschraubt ist und dabei auch teilweise oder ganz von der Ausnehmung 18 des Stabes
9, 10 aufgenommen sein kann. Der zweite Teil 25 des Kupplungselements 19 ist am Vertikalbauteil
23 befestigt, z.B. angeschraubt. Das Kupplungselement 19 kann durch entsprechendes
Zusammenstecken, Verriegeln, Verklinken, Verschrauben usw. der beiden Teile 24, 25
geschlossen werden.
[0024] Fig. 6 zeigt eine alternative Anwendung des Bauelements 1 im Rahmen einer Skelettstruktur
26. Die Skelettstruktur 26 hat (hier) vier Vertikalbauteile 27 - 30, von denen jeweils
zwei Vertikalbauteile 27, 28 bzw. 29, 30 übereinander angeordnet sind und zwischeneinander
je einen Endabschnitt des Bauelements 1 aufnehmen. Die Stäbe 9, 10 des Bauelements
1 liegen dabei jeweils auf den oberen Enden der Vertikalbauteile 27, 29 auf, und die
unteren Enden der Vertikalbauteile 28, 30 sind auf den Oberseiten der Stäbe 9, 10
abgestützt. Dadurch wird die Drucklast des oberen Geschoßes 22 über die Verstärkungsstäbe
9, 10 des Trägers 1 auf das Untergeschoß 21 abgeleitet, und die durch die Stäbe 9,
10 verstärkte Druckfestigkeit der Endabschnitte des Trägers 1 reduziert die Gefahr
eines Absetzens der Skelettstruktur 26 bzw. des damit aufgebauten Bauwerks im Verlauf
der Zeit.
[0025] Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Skelettstruktur 31 mit einem Vertikalbauteil
32, das an seinem oberen Ende mit einem Absatz 33 entsprechend der Höhe H des Bauelements
1 versehen ist. Auf dem Absatz 33 ist der Stab 9 des Bauteils 1 abgestützt, und das
Bauelement 1 schließt an seiner Oberseite 3 bündig mit der Oberseite des Vertikalbauteils
32 ab, sodass darauf ein weiterer Vertikalbauteil 34 abgestützt werden kann.
[0026] Auch in den Ausführungsformen der Fig. 6 und 7 können jeweils Kupplungselemente 19
zwischen dem Bauelement 1 und dem Vertikalbauteil 27 - 30, 32, 34 montiert werden.
[0027] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern
umfasst alle Varianten, Modifikationen und deren Kombinationen, die in den Rahmen
der angeschlossenen Ansprüche fallen.
1. Bauelement zum Aufbau eines Geschoßbodens oder einer Geschoßdecke, mit einem Träger
(2) aus Holz mit einer Oberseite (3), einer Unterseite (4), zwei Flanken (5, 6) und
zwei Stirnseiten (7, 8), dessen Holzfasern zumindest teilweise in Trägerlängsrichtung
(R) orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest eine Stirnseite (7, 8) zumindest ein Stab (9, 10) aus Holz mit einem
zur Trägermitte hin abgestuften oder gezinkten Profil (15) formschlüssig eingelassen
ist, der von der Oberseite (3) zur Unterseite (4) reicht, dessen Stufen (16') bzw.
Zinken (16) von der Oberseite (3) zur Unterseite (4) verlaufen, und dessen Holzfasern
im Wesentlichen in Richtung (V) von der Oberseite (3) zur Unterseite (4) orientiert
sind.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (9, 10) ein Keilzinkenprofil mit zumindest zwei Keilzinken (16) hat.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (9, 10) mit Abstand (A) zu den Flanken (5, 6) in die Stirnseite (7, 8) eingelassen
ist.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (9, 10) bündig in die Stirnseite (7, 8) eingelassen ist.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (9, 10) aus einem härteren Holz gefertigt ist als der Träger (2).
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus Brettschichtholz gefertigt ist, dessen Schichten (11 - 14) parallel
zu den Ober- und Unterseiten (3, 4) verlaufen.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) aus Brettschichtholz gefertigt ist, dessen Schichten (11 - 14) normal
zu den Ober- und Unterseiten (3, 4) und in Längsrichtung (R) des Trägers (2) verlaufen.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenwinkel der Keilzinken (16) des Keilzinkenprofils (15) selbsthemmend sind.
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Stirnseite (7, 8) freiliegende Seite des Stabes (8, 9) eine Ausnehmung
(18) zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Teiles eines Kupplungselements (19) hat.
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass an der auf der Stirnseite (7, 8) freiliegenden Seite des Stabes (9, 10) ein Teil
(24) eines zweiteiligen Kupplungselements (19) angeschraubt ist.
11. Skelettkonstruktion zum Aufbau eines Geschoßes, mit einem Bauelement (1) nach einem
der Ansprüche 1 bis 10 und einem Vertikalbauteil (28, 30, 34), dessen unteres Ende
auf dem Stab (9, 10) des Bauelements (1) abgestützt ist.
12. Skelettkonstruktion zum Aufbau eines Geschoßes, mit einem Bauelement (1) nach einem
der Ansprüche 1 bis 10 und einem Vertikalbauteil (27, 29, 32), auf dessen oberem Ende
der Stab (9, 10) des Bauelements abgestützt ist.
13. Skelettkonstruktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Vertikalbauteils (32) mit einem Absatz (33) entsprechend der Höhe
(H) des Bauelements (1) versehen ist, auf welchem Absatz (33) der Stab (9, 10) des
Bauelements (1) abgestützt ist.
14. Skelettkonstruktion zum Aufbau zweier Geschoße, mit einem Bauelement (1) nach einem
der Ansprüche 1 bis 10 und zwei übereinander angeordneten Vertikalbauteilen (27, 28;
29, 30) aus Holz, zwischen denen der Stab (9, 10) des Bauelements (1) liegt.
15. Skelettkonstruktion nach einem der Ansprüche 11 bis 14 mit einem Bauelement nach Anspruch
10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vertikalbauteil (23, 27 - 30, 32, 34) der andere Teil (25) des Kupplungselements
(19) angeschraubt ist.