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PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Verbinden von Tragelementen an Baukonstruktionen, bestehend aus wenigstens einem in einem Tragelement verankerten Verbindungsdorn aus Stahl, der in ein komplementäres Lager in einem benachbarten Tragelement eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdorn (3) zur Schall- und Wärmedämmung wenigstens teilweise mit einem elastischen Dämmstoff (5) umgeben ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Dämmstoff ein Elastomer ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff auf den Verbindungsdorn beziehungsweise auf die den Verbindungsdorn umgebenden Teile aufvulkanisiert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff einen Härtewert von weniger als 85 Shore A aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdorn zum Einbau in ein Tragelement fest in einen Auflagerstein eingebettet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagerstein über den Verbindungsdorn fest mit dem zu verbindenden benachbarten Tragelement verbunden ist, und dass der Auflagerstein beweglich gelagert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdorn aus zwei Teilen besteht, die mit einer Gewindehülse verbindbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse fest im Auflagerstein angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Tragelementen an Baukonstruktionen, bestehend aus wenigstens einem in einem Tragelement verankerten Verbindungsdorn aus Stahl, der in ein komplementäres Lager in einem benachbarten Tragelement eingreift.
Derartige Vorrichtungen, die in der Bautechnik bereits unter der Bezeichnung Querkraftdorne bekannt und gebräuchlich sind, werden hauptsächlich dazu verwendet, um Betondecken ohne Aussparung im Mauerwerk zu lagern.
Dadurch muss das Mauerwerk weder statisch noch wärmetechnisch geschwächt werden, und es können auf einfachste Weise horizontale Ausdehnungen und Spannungen in der Betondecke ausgeglichen werden. Es sind bereits Verbindungsdorne aus Edelstahl bekannt, die aus Dorn und Gleithülse bestehen. Für den Dorn müssen dabei Öffnungen in das Mauerwerk gebohrt werden, und die Gleithülse wird in die Betondecke einbetoniert.
Ein Nachteil der bekannten Verbindungsdorne besteht darin, dass sie Schallwellen besonders gut unter den verbundenen Tragelementen beziehungsweise vom Mauerwerk auf die Betondecken oder umgekehrt übertragen. Da die Dorne wegen der hohen mechanischen Beanspruchung aus Edelstahl gefertigt sein müssen, bilden sie ausserdem unerwünschte Wärmebrücken und leiten die Wärme des Innenraumes in das Mauerwerk. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und insbesondere eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Übertragung von Schall und Wärme bei Wahrung optimaler mechanischer Sicherheit vermieden wird, und welche auf einfachste Weise eingebaut werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Verbindungsdorn zur Schall- und Wärmedämmung wenigstens teilweise mit einem elastischen Dämmstoff umgeben ist. Ersichtlicherweise können dadurch Schall- und Wärmebrücken unterbrochen werden, ohne dass dabei auf die mechanischen Vorzüge des Edelstahl-Dornes verzichtet werden muss. Der Verbindungsdorn beziehungsweise die ihn umgebenden Teile können entweder vollständig mit einer Dämmstoffschicht umgeben sein oder aber auch nur an denjenigen Stellen, die mit einem der Tragelemente in Berührung kommen. Die Verbindungsdorne können in jeder gewünschten Lage in die Tragelemente eingebaut werden.
Neben der bereits bekannten Anwendung zum Befestigen von Decken ist jede Art von Verbindung denkbar. Wegen der guten Schalldämmeigenschaften ist die Vorrichtung zum Verbinden vorgefertigter Betonelemente besonders geeignet.
Daneben wäre jedoch auch ein Einsatz im Tiefbau oder im Brückenbau denkbar.
Eine besonders vorteilhafte Schall- und Wärmedämmung ergibt sich, wenn der elastische Dämmstoff ein Elastomer ist.
Elastomere haben ein besonders vorteilhaftes elastisches Verhalten und eignen sich daher als dämpfende Elemente für die Aufnahme von Schwingungen. Elastomere haben jedoch auch eine ausgezeichnete Isolierfähigkeit und isolieren nicht nur gegenüber Wärme, sondern auch gegenüber elektrischem Strom. In bestimmten Anwendungsfällen kann daher auch die elektrische Isolation der Tragelemente untereinander von Bedeutung sein. Je nach Verwendungszweck können verschiedene Elastomere eingesetzt werden. So kann beispielsweise ein Elastomer auf Chloropren- oder auf Ethylen-Propylen-Basis Verwendung finden. Selbstverständlich ist auch die Verwendung von Naturkautschuk möglich.
Besonders vorteilhafte mechanische Eigenschaften ergeben sich, wenn der Dämmstoff auf den Verbindungsdorn beziehungsweise auf die den Verbindungsdorn umgebenden Teile aufvulkanisiert ist. Dadurch ergibt sich eine schwingungsfeste Verbindung des Dämmstoffes mit dem Verbindungsdorn, was eine besonders günstige Kräfteübertragung zur Folge hat. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, den Dämmstoff als Formteile auszubilden, welche über den Verbindungsdorn gestülpt werden.
Günstige Resultate bezüglich Schalldämpfung ergeben sich, wenn der Dämmstoff eine maximale Härte von 85 Shore A aufweist. Zur optimalen Dämpfung von Vibrationen und Schall sollte der Dämmstoff so weich wie möglich sein. Bestimmte Grenzen sind jedoch aufgrund der mechanischen Belastung des Dämmstoffes gesetzt. Unterhalb des angegebenen Wertes sind jedoch die Dämpfungseigenschaften optimal.
Weitere Vorteile bezüglich der Arbeitsweise können erzielt werden, wenn der Verbindungsdorn zum Einbau in ein Tragelement fest in einen Auflagerstein eingebettet ist. Auf diese Weise müssen keine aufwendigen Bohrungen mehr vorgenommen werden, sondern die Auflagersteine mit den darin eingebetteten Verbindungsdornen werden wie gewöhnliche Bausteine auf der gewünschten Höhe und im gewünschten Abstand in das Mauerwerk eingemauert. Dies ergibt ersichtlicherweise einen besonders rationellen und einfachen Einbau der Verbindungsdorne. Ausserdem ist die Dimensionierung der Auflagersteine auf handelsübliche Normmasse möglich.
Wenn der Auflagerstein über den Verbindungsdorn fest mit dem zu verbindenden benachbarten Tragelement verbunden ist und der Auflagerstein beweglich gelagert ist, ergibt sich dadurch auf die beweglichen Teile eine etwas geringere Flächenpressung. Die bewegliche Lagerung lässt eine Verschiebung in verschiedenen Ebenen zu. Bei entsprechender Dimensionierung kann der Auflagerstein sogar eine leichte Kippbewegung ausführen.
Weitere Vereinfachungen bezüglich der Bauweise ergeben
sich, wenn der Verbindungsdorn aus zwei Teilen besteht, welche mit einer Gewindehülse verbindbar sind, und wenn die Gewindehülse fest im Auflagerstein angeordnet ist.
Dadurch kann beispielsweise der eine Teil des Verbindungsdorns erst kurz vor dem Betonieren einer Decke eingeschraubt werden, so dass beim Errichten des Mauerwerks keine vorstehenden Teile vorhanden sind, die den Aufbau behindern. Die fest angeordnete Gewindehülse hat ausserdem den Vorteil, dass sie als Kupplungsstück für einen zweiteiligen Verbindungsdorn dienen kann, der auf beiden Seiten aus dem Mauerwerk ragt. Dadurch wird es möglich, ausserhalb des Mauerwerkes beispielsweise einen Balkon auf die gleiche Art und Weise zu befestigen, wie die Betondecke.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine mit den erfindungsgemässen Vorrichtungen verankerte Betondecke,
Figur 2 einen Verbindungsdorn im Querschnitt,
Figuren 3 und 4 schematische Darstellungen von Lagermöglichkeiten des Verbindungsdornes, und
Figur 5 ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Verbindungsdornes.
Figur 1 zeigt ein Mauerwerk 2, welches aus einzelnen Bausteinen aufgemauert ist. Die Verbindungsdorne 3 sind in Auflegersteinen 6 eingebettet, die ihrerseits in regelmässigen Abständen in das Mauerwerk 2 eingemauert sind. Die etwa horizontal angeordneten Verbindungsdorne 3 halten die Betondecke 1. Um Spannungen und Längenausdehnungen aufnehmen zu können, greifen die Verbindungsdorne 3 in Lager 4 in der Betondecke 1. Zwischen dem Mauerwerk 2 und der Stirnseite der Betondecke list eine Isolation 11 vorgesehen. Die punktförmige Auflage der Decke ergibt an sich bereits eine gute Wärmeisolation.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Verbindungsdorn 3 aus einer Abschlussschraube 9 und einem Bolzen 10. Die beiden Teile werden von einer Gewindehülse 7 zusammengehalten. Diese ist im Auflagerstein 6 fest eingebettet, so dass sowohl die Abschlussschraube 9 als auch der Bolzen 10 herausgeschraubt werden können. Dadurch kann der Verbindungsdorn als separates Element geliefert werden, das erst nachträglich eingesetzt wird. Sowohl der Verbindungsdorn 3 als auch die Gewindehülse 7 sind mit einem Dämmstoff 5 umgeben. Die Dämmstoffmanschette 12 ist durch Vulkanisieren fest mit dem Bolzen 10 verbunden. Eine weitere feste Einheit bildet die Gewindehülse 7, die allseitig vom Dämmstoff umgeben ist, und eine dritte Einheit bilden die beiden Unterlagsscheiben 8, die vollständig in eine Dämmstoffschicht eingebettet sind.
Ersichtlicherweise sind dadurch alle Teile, die kraftschlüssig mit dem Auflagerstein 6 verbunden sind, von einer Dämmstoffschicht umgeben. Eine Übertragung von Schwingungen vom Auflagerstein 6 in die Betondecke 1 oder umgekehrt kann somit nicht erfolgen. Zusätzlich kann über den Kopf der Abschlussschraube 9 noch eine Kappe aus Dämmstoff gestülpt werden.
Die Abschlussschraube 9 ergibt eine bessere Verteilung der durch den Verbindungsdorn 3 auf den Auflagerstein 6 übertragenen Kräfte. Anstelle der Abschlussschraube 9 könnte jedoch auch ein auf die andere Seite ragender Bolzen 10 eingeschraubt werden, um beispielsweise einen Balkon oder aber eine weitere Betondecke zu verankern. Der Bolzen 10 wird erst vor dem Betonieren der Betondecke 1 in die Gewindehülse eingeschraubt. Um beim Einsetzen der Auflagersteine 6 ein Verunreinigen der Gewindehülse 7 zu vermeiden, kann die Öffnung für den Bolzen 10 beispielsweise mit einem Papier überklebt werden.
Figur 3 zeigt eine Variante, bei der der Auflagerstein 6 fest mit dem Mauerwerk 2 verbunden ist. Das Lager 4 zur Aufnahme von horizontalen Bewegungen ist in der Betondecke 1 angeordnet. Eine andere Lösung ist in Figur 4 dargestellt, bei der der Verbindungsdorn 3 wie in Figur 2 dargestellt fest mit der Betondecke 1 verbunden ist. Dagegen ruht der ganze Auflagerstein 6 in einem Lager 4, welches den Auflagerstein kistenartig umgibt. Bei beiden Varianten wird der Auflagerstein beziehungsweise die Lagerkiste als Normbauteil in das Mauerwerk 2 eingemauert, um nach dem Einschrauben des Verbindungsdornes 3 die Betondecke 1 zu betonieren. Es ist jedoch auch denkbar, dass zuerst der Verbindungsdorn eingemauert wird.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Verbindungsdorn 3 aus einem einzigen Stück besteht. Anstelle einer Gewindehülse ist nur eine Dämmstoffmanschette 13 in den Auflagerstein 6 eingebaut. Der Verbindungsdorn 3 wird durch die Manschette 13 geschoben und mit einer Mutter 14 fixiert. Diese Ausführungsform ist vor allem für einfachere Konstruktionen mit geringen Belastungen geeignet.
Die Dimensionierung der Bauteile und die Wahl der geeigneten Materialien sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht näher beschrieben. In einen Auflagerstein können beispielsweise auch mehrere Verbindungsdorne eingesetzt sein, ohne dass dabei der Gegenstand der Erfindung verlassen würde.
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PATENT CLAIMS
1. A device for connecting support elements to building structures, consisting of at least one connecting mandrel anchored in a supporting element made of steel, which engages in a complementary bearing in an adjacent supporting element, characterized in that the connecting mandrel (3) for sound and heat insulation at least partially with is surrounded by an elastic insulating material (5).
2. Device according to claim 1, characterized in that the elastic insulating material is an elastomer.
3. Device according to claim 2, characterized in that the insulating material is vulcanized onto the connecting mandrel or onto the parts surrounding the connecting mandrel.
4. The device according to claim 3, characterized in that the insulating material has a hardness value of less than 85 Shore A.
5. The device according to claim 1, characterized in that the connecting mandrel for installation in a support element is firmly embedded in a support block.
6. The device according to claim 5, characterized in that the bearing block is fixedly connected to the adjacent supporting element to be connected via the connecting mandrel, and that the bearing block is movably mounted.
7. The device according to claim 5 and 6, characterized in that the connecting mandrel consists of two parts which are connectable with a threaded sleeve.
8. The device according to claim 7, characterized in that the threaded sleeve is fixed in the support block.
The invention relates to a device for connecting support elements to building structures, consisting of at least one steel connecting mandrel anchored in a support element, which engages in a complementary bearing in an adjacent support element.
Devices of this type, which are already known and customary in structural engineering under the designation of shear force mandrels, are mainly used to store concrete ceilings in the masonry without a recess.
As a result, the masonry does not have to be weakened statically or thermally, and horizontal expansions and tensions in the concrete ceiling can be compensated for in the simplest way. Connection mandrels made of stainless steel, which consist of mandrel and sliding sleeve, are already known. For the mandrel, openings have to be drilled in the masonry, and the sliding sleeve is concreted into the concrete ceiling.
A disadvantage of the known connecting mandrels is that they transmit sound waves particularly well under the connected supporting elements or from the masonry to the concrete ceilings or vice versa. Since the mandrels have to be made of stainless steel due to the high mechanical stress, they also form undesirable thermal bridges and conduct the heat of the interior into the masonry. It is therefore an object of the invention to avoid the disadvantages of the known and in particular to provide a device of the type mentioned in the introduction, in which the transmission of sound and heat is avoided while maintaining optimum mechanical safety, and which can be installed in the simplest way.
This object is achieved according to the invention in that the connecting mandrel for sound and heat insulation is at least partially surrounded by an elastic insulating material. Obviously, sound and thermal bridges can be interrupted without sacrificing the mechanical advantages of the stainless steel mandrel. The connecting mandrel or the parts surrounding it can either be completely surrounded by an insulating material layer or else only at those points that come into contact with one of the supporting elements. The connecting mandrels can be installed in the support elements in any desired position.
In addition to the already known application for fastening ceilings, any type of connection is conceivable. Because of the good sound insulation properties, the device for connecting prefabricated concrete elements is particularly suitable.
In addition, use in civil engineering or bridge construction would also be conceivable.
A particularly advantageous sound and heat insulation results when the elastic insulation material is an elastomer.
Elastomers have a particularly advantageous elastic behavior and are therefore suitable as damping elements for absorbing vibrations. However, elastomers also have excellent insulating properties and not only insulate against heat, but also against electrical current. In certain applications, the electrical insulation of the support elements from one another can therefore be important. Depending on the intended use, different elastomers can be used. For example, an elastomer based on chloroprene or ethylene-propylene can be used. Of course, the use of natural rubber is also possible.
Particularly advantageous mechanical properties result if the insulating material is vulcanized onto the connecting mandrel or onto the parts surrounding the connecting mandrel. This results in a vibration-proof connection of the insulating material with the connecting mandrel, which results in a particularly favorable transfer of forces. Of course, however, it is also possible to design the insulation material as molded parts which are placed over the connecting mandrel.
Favorable results with regard to sound absorption are obtained if the insulation material has a maximum hardness of 85 Shore A. The insulation material should be as soft as possible to optimally dampen vibrations and noise. However, certain limits are set due to the mechanical stress on the insulation material. However, the damping properties are optimal below the specified value.
Further advantages with regard to the mode of operation can be achieved if the connecting mandrel is firmly embedded in a support block for installation in a support element. In this way, there is no longer any need to drill holes, but the support blocks with the connecting pins embedded in them are bricked into the masonry at the desired height and at the desired distance, like normal building blocks. Obviously, this results in a particularly efficient and simple installation of the connecting mandrels. In addition, the dimensioning of the bearing blocks to standard commercial dimensions is possible.
If the bearing block is firmly connected to the adjacent supporting element to be connected via the connecting mandrel and the bearing block is movably supported, this results in a somewhat lower surface pressure on the moving parts. The movable storage allows a shift in different levels. With appropriate dimensions, the bearing block can even perform a slight tilting movement.
Further simplifications regarding the construction result
when the connecting mandrel consists of two parts which can be connected with a threaded sleeve, and when the threaded sleeve is firmly arranged in the bearing block.
As a result, for example, one part of the connecting mandrel can only be screwed in shortly before concreting a ceiling, so that when the masonry is erected there are no protruding parts which hinder the construction. The fixed threaded sleeve also has the advantage that it can serve as a coupling piece for a two-part connecting mandrel that protrudes from the masonry on both sides. This makes it possible, for example, to attach a balcony outside the masonry in the same way as the concrete ceiling.
An embodiment of the invention is shown in the drawings and will be described in more detail below. Show it:
FIG. 1 shows a concrete ceiling anchored with the devices according to the invention,
FIG. 2 shows a connecting mandrel in cross section,
Figures 3 and 4 are schematic representations of storage options of the connecting mandrel, and
Figure 5 shows a simplified embodiment of a connecting mandrel.
Figure 1 shows a masonry 2, which is built up from individual building blocks. The connecting mandrels 3 are embedded in support blocks 6, which in turn are bricked into the masonry 2 at regular intervals. The approximately horizontally arranged connecting mandrels 3 hold the concrete ceiling 1. In order to be able to absorb stresses and linear expansions, the connecting mandrels 3 engage in bearing 4 in the concrete ceiling 1. Between the masonry 2 and the end face of the concrete ceiling, an insulation 11 is provided. The punctiform support of the ceiling already provides good thermal insulation.
In the embodiment shown in Figure 2, the connecting mandrel 3 consists of an end screw 9 and a bolt 10. The two parts are held together by a threaded sleeve 7. This is firmly embedded in the bearing block 6, so that both the end screw 9 and the bolt 10 can be unscrewed. This means that the connecting mandrel can be supplied as a separate element that is only used afterwards. Both the connecting mandrel 3 and the threaded sleeve 7 are surrounded by an insulating material 5. The insulation sleeve 12 is firmly connected to the bolt 10 by vulcanization. Another fixed unit is formed by the threaded sleeve 7, which is surrounded on all sides by the insulating material, and a third unit is formed by the two washers 8, which are completely embedded in a layer of insulating material.
Obviously, all parts that are non-positively connected to the bearing block 6 are surrounded by an insulation layer. A transmission of vibrations from the support block 6 into the concrete ceiling 1 or vice versa cannot take place. In addition, a cap made of insulating material can be put over the head of the end screw 9.
The end screw 9 results in a better distribution of the forces transmitted through the connecting mandrel 3 to the bearing block 6. Instead of the end screw 9, however, a bolt 10 projecting to the other side could also be screwed in, for example to anchor a balcony or another concrete ceiling. The bolt 10 is screwed into the threaded sleeve only before concreting the concrete ceiling 1. In order to avoid contamination of the threaded sleeve 7 when inserting the support blocks 6, the opening for the bolt 10 can be covered with paper, for example.
Figure 3 shows a variant in which the bearing block 6 is firmly connected to the masonry 2. The bearing 4 for accommodating horizontal movements is arranged in the concrete ceiling 1. Another solution is shown in FIG. 4, in which the connecting mandrel 3 is firmly connected to the concrete ceiling 1, as shown in FIG. In contrast, the entire bearing block 6 rests in a bearing 4, which surrounds the bearing block like a box. In both variants, the support block or the storage box is built into the masonry 2 as a standard component in order to concrete the concrete ceiling 1 after screwing in the connecting mandrel 3. However, it is also conceivable that the connecting mandrel is walled in first.
Figure 5 shows an embodiment in which the connecting mandrel 3 consists of a single piece. Instead of a threaded sleeve, only one insulation sleeve 13 is installed in the bearing block 6. The connecting mandrel 3 is pushed through the sleeve 13 and fixed with a nut 14. This embodiment is particularly suitable for simpler constructions with low loads.
The dimensioning of the components and the choice of suitable materials are known to the person skilled in the art and are not described in more detail here. For example, a plurality of connecting mandrels can also be inserted into a support block without thereby departing from the subject matter of the invention.