DE20119358U1

DE20119358U1 - Verbindungsanordnung zur kraftschlüssigen Verbindung von Bauteilen

Info

Publication number: DE20119358U1
Application number: DE20119358U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2011-11-30

Description

Rev: 29.11.01 20:06 Werner.B&jier* .. .". .*'. »·01 0350 004

Verbindungsanordnung zur kraftschlüssigen Verbindung

von Bauteilen

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Verbindungsanordnung zur kraftschlüssigen Verbindung von einem ersten und einem zweiten festen Bauteil, von denen zumindest eines umweltbedingten Maßänderungen unterliegt.

Bei derartigen Bauteilen spricht man auch vom sogenannten &ldquor;Kriechen", da sie im Laufe der Zeit bestimmten Volumenänderungen unterliegen. Solche Volumen- bzw. Längenänderungen können beispielweise durch Temperaturänderungen oder in Reaktion auf andere Umweltbedingungen hervorgerufen werden. Beispielsweise verändern sich die Abmessungen von Holzbauteilen insbesondere quer zur Faserrichtung, wenn sich aufgrund veränderter Umgebungsbedingungen die Feuchtigkeit der Holzbauteile ändert. Bekannterweise schrumpft austrocknendes Holz relativ stark zusammen, während es bei einer Erhöhung der Feuchtigkeit wieder zu einer Ausdehnung der Holzbauteile kommt.

In der Bautechnik besteht häufig der Bedarf, solche sich ausdehnenden bzw. schrumpfenden festen Bauteile miteinander zu verbinden, wobei eine dauerhafte Festigkeit dieser Verbindung angestrebt wird. Es können entweder sehr stabile unlösbare Verbindungen hergestellt werden, die gegebenenfalls die durch die Maßänderungen entstehenden Zug- und Druckkräfte 0 aufnehmen können. Bei starken Maßänderungen führen derartige Verbindungen jedoch ggf. zu einer Beschädigung der Bauteile oder zumindest zu unkontrollierten Spannungen im Bauwerk, die unerwünschte Lageveränderungen zur Folge haben können.

Rev: 29.11.01 20:06

Werner .3aW *» ·*'· · ? 'JOl 0350 004 • ··*· · « ·

Bei der Verwendung starrer Verbindungen (z.B. Leimverbindungen) besteht außerdem das Problem, dass das Schrumpfen der Bauteile nach Herstellung der Verbindung nicht ausgeglichen werden kann oder die notwendige Verbindungskraft nur durch manuelles Nachstellen der Verbindung gewährleistet werden kann. Insbesondere bei der Verarbeitung von Holzbauteilen treten die genannten Probleme auf, die mit starren Verbindungen nicht zufriedenstellend gelöst werden können.

Eine Aufgabe der vorliegenden Neuerung besteht somit darin, eine Verbindungsanordnung bereit zu stellen, welche die Probleme des Standes der Technik vermeidet und eine dauerhafte Verbindung von sich ausdehnenden bzw. schrumpfenden festen Bauteilen ermöglicht, wobei die wirksame Verbindungskraft auch bei Maßänderungen konstant gehalten werden soll.

Diese und weitere Aufgaben werden durch die neuerungsgemäße Verbindungsanordnung gelöst, die aus folgenden Bestandteilen zusammen gesetzt ist:

• einer in dem ersten Bauteil befestigten ersten Gehäuseschale, mit zumindest einer Querschnittseinengung im Innenraum;

• einer ersten Bohrung, die sich ausgehend von einer Stoßfläche zwischen den Bauteilen bis in die erste Gehäuseschale erstreckt;

• einem Verbindungsstab, der durch die erste Bohrung verläuft, dessen erstes Ende durch ein Gehäuseloch in der ersten Gehäuseschale eintritt und dessen zweites Ende am zweiten Bauteil befestigt ist;

• einer ersten Federscheibe, die im Innenraum der ersten Gehäuseschale positioniert ist, mit einem Durchgangsloch, durch welches das erste Ende des Verbindungsstabes

Rev: 29.11.01 20:06 Werner Bauers* ,J ,**. .'*, .J01 0350 004

verläuft, wobei die erste Federscheibe an der Querschnittseinengung anliegt, unter Belassung eines Hohlraums zwischen der ersten Federscheibe und dem das Gehäuseloch enthaltenden Wandabschnitt der ersten Gehäuseschale;

• einem ersten Spannelement, welches am ersten Ende des Verbindungsstabs befestigt ist und die erste Federscheibe gegen die Querschnittseinengung presst, wobei durch Verbiegen der ersten Federscheibe in den Hohlraum eine Vorspannung am Verbindungsstab einstellbar ist.

Diese Verbindungsanordnung ermöglicht die Verbindung von zwei Bauteilen, von denen zumindest eines umweltbedingten Maßänderungen unterliegt, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Verbindungskraft aufgrund dieser Maßänderungen zu groß oder zu klein wird. Vielmehr stellt die neuerungsgemäße Verbindungsanordnung sicher, dass die Verbindungskraft in einem gewissen Toleranzbereich nahezu konstant aufrecht erhalten werden kann.

Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Ausfuhrungsform ist der Verbindungsstab mit seinem zweiten Ende an einer zweiten Gehäuseschale befestigt, die hinsichtlich ihres Aufbaus der ersten Gehäuseschale entspricht. Die zweite Gehäuseschale ist im zweiten Bauteil angeordnet, um ebenfalls eine zweite Federscheibe und eine zweites Spannelement aufzunehmen. Durch diese weitgehend identische Gestaltung der Befestigung des Verbindungsstabes in den sich gegenüberliegenden Abschnitten der beiden Bauteile kann die nutzbare Federkraft erhöht werden, wodurch größere Verbindungskräfte bereitgestellt werden. Außerdem kann diese Ausführungsform der Verbindungsanordnung größere Maßveränderungen der beiden Bauteile ausgleichen.

Rev: 29.11.01 20:06 Werner pä^ej?* .i .*** .". .1)1 0350 004

Der wesentliche Vorteil dieser neuerungsgemäßen Verbindungsanordnung besteht darin, dass durch die Verwendung der Federscheiben der zwischen den Gehäuseschalen verbleibende Abstand verändert wird, so dass dieser wirksame Abstand an die jeweilige Volumenausdehnung der Bauteile automatisch angepasst wird. Die Verbindungskraft, mit welcher die beiden Bauteile durch die Verbindungsanordnung zusammengehalten werden, bleibt innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches nahezu konstant, da die Federscheiben eine Anpassung der zwischen den Spannelementen definierten Länge der Verbindungsstange ermöglichen. Wenn sich die Bauteile ausdehnen führt dies zu einer erhöhten Zugkraft, die auf den Verbindungsstab einwirkt. Diese Zugkraft bewirkt eine Verbiegung der Federscheiben, so dass sich der Abstand zwischen den in den Bauteilen befestigten.Gehäuseschalen vergrößert. Die Bauteile können sich daher ausdehnen, wenn die resultierenden Kräfte die durch die Federscheiben bereitgestellten Federkräfte überwinden.

Sofern im entgegengesetzten Fall die Bauteile schrumpfen, bewirkt die Federkraft der Federscheiben eine Verringerung der Deformation, wodurch die beiden Gehäuseschalen, die sich entlang der Achse des Verbindungsstabes gegenüberliegen, einander angenähert werden. Obwohl die Materialausdehnung zwischen den Gehäuseschalen nachlässt bleibt die erwünschte Verbindungskraft weitgehend konstant, so dass es nicht zur übermäßigen Fugenbildung zwischen den Bauteilen kommt.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform ist es auch möglich, den Verbindungsstab an seinem zweiten Ende auf andere Weise am zweiten Bauteil zu befestigen. Insbesondere kann eine lösbare Verbindung in einer Verankerungsschiene,

Rev: 29.11.01 20:06

Werner eav*eer

¹J)I 0350 004

■ ··

die im zweiten Bauteil angeordnet ist, vorteilhaft sein. Beispielsweise kann eine Halfenschiene in einem Betonbauteil vorgesehen werden, um darin ein hammerkopfartiges zweites Ende des Verbindungsstabes zu verankern.
5

Für die Einleitung der auftretenden Kräfte in die jeweiligen Bauwerke ist es besonders zweckmäßig, wenn die Gehäuseschalen als zylindrische Verspanndosen oder als in die Bauteile eingesetzte Stahlringe ausgebildet sind. Derartige Gehäuseschalen stellen einen konvexen Außenwandabschnitt bereit, in den das Gehäuseloch eingebracht wird. Durch die kreisförmige Querschnittsgestaltung ist eine gleichmäßige Einleitung der Kräfte in den umgebenden Materialbereich der Bauteile möglich. Außerdem liegt die Federstahlscheibe an ihrem Randbereich nur linienförmig an der konvexen Wand der Gehäuseschale an, so dass dort sehr geringe Reibungskräfte auftreten, wodurch bei nachlassender Zugkraft sichergestellt ist, dass die Federscheiben in ihre Ausgangslage zurückgehen können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Verbindungsstab durch einen Gewindebolzen gebildet, während als Spannelemente Gewindemuttern verwendet werden, die auf die Enden des Gewindebolzens aufgeschraubt sind. Die gewünschte Vorspannkraft kann auf diese Weise genau eingestellt werden. Außerdem können zur Herstellung der Verbindungsanordnung Standardbauteile eingesetzt werden, wodurch geringe Herstellungspreise sichergestellt sind.

0 Die Verbindungsanordnung wird vorzugsweise zur Verbindung von Holzbauteilen eingesetzt, die generell größeren umweltbedingten Maßänderungen unterliegen. Vorzugsweise wird zwischen den aneinander angrenzenden Holzbauteilen eine mit einem Dicht-

Rev: 29.11.01 20:06 Werner BaW** »*» ·*'· ·*"· »«1 0350 004

mittel verschlossene Trockenfuge ausgebildet, um die Beweglichkeit zwischen den Bauteilen über einen langen Zeitraum sicher zu stellen und gegebenenfalls die Verbindung vollständig lösen zu können, ohne dass die Bauteile zerstört werden.
5

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der neuerungsgemäßen Verbindungsanordnung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer neuerungsgemäßen Verbindungsanordnung in einer vereinfachten Draufsicht mit zwei Gehäuseschalen;
15

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Verbindungsanordnung mit nur einer Gehäuseschale.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Ansicht von oben einer neuerungsgemäßen Verbindungsanordnung. Die Verbindungsanordnung hat zum Ziel, ein erstes Bauteil 1 dauerhaft mit einem zweiten Bauteil 2 zu verbinden, wobei die Verbindung sogenannte kriechende Maßveränderungen der Bauteile ermöglichen und ausgleichen soll. Zumindest eines der beiden Bauteile 1, 2 besteht damit aus einem Material, welches aufgrund veränderter Umweltbedingungen seine Abmessungen verändert (Länge- und/oder Breite). Die Verbindungsanordnung eignet sich insbesondere zum Einsatz bei Holzbauteilen, da die dort auftretenden Ausdehnungs- bzw. Schrumpfungserscheinungen relativ groß sind.

Rev: 29.11.01 20:06

Werner

,J)I 0350 004

Im ersten Bauteil 1 ist eine Gehäuseschale 3 angeordnet, die bei der gezeigten Ausführungsform aus einem Stahlring besteht, der in eine im ersten Bauteil 1 eingebrachte Aussparung eingesetzt ist. In gleicher Weise befindet sich eine zweite Gehäuseschale 4 im zweiten Bauteil 2. in den Bauteilen 1, 2 sind jeweils Bohrungen 5 eingebracht, die von den Stoßflächen 6 der Bauteile ausgehen und sich bis in die Gehäuseschalen 3, 4 erstrecken. Dafür sind in dem entsprechenden Wandungsabschnitt der Gehäuseschalen Gehäuselöcher 7 eingebracht. Durch die Bohrungen 5 ist ein Verbindungsstab 8 geführt, der durch die Gehäuselöcher 7 verläuft und dessen erstes Ende in der ersten Gehäuseschale 3 liegt, während das zweite Ende in der zweiten Gehäuseschale 4 liegt. Auf die beiden Enden des Verbindungsstabes 8 ist jeweils eine Federscheibe 9 (Federstahlplatte) aufgesetzt, die dafür ein Durchgangsloch besitzt.

Aufgrund des kreisförmigen Querschnitts der Gehäuseschalen besitzen diese im Inneren eine Querschnittseinengung, die bei 0 dieser Ausführungsform durch die konvexe Außenwand bereitgestellt wird. Die Federscheiben 9 sind so dimensioniert, dass sie an dieser Querschnittseinengung anliegen, so dass zwischen der Federscheibe 9 und dem Gehäuseloch 7 jeweils ein Hohlraum 10 verbleibt. Auf das jeweilige Ende des Verbindungsstabes 8 ist weiterhin ein Spannelement 11 aufgesetzt, welches die Federscheibe 9 gegen die Querschnittseinengung der Gehäuseschale presst.

Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Verbindungsstab 8 zumindest an den Enden einen Gewindeabschnitt und das Spannelement 11 ist als Gewindemutter gestaltet, die auf diesen Gewindeabschnitt aufgeschraubt wird. Mit dem Spannelement 11 kann somit eine Vorspannkraft eingestellt werden,

Rev: 29.11.01 20:06 Werner fia'ije^* ·· ^##"; t &iacgr; ^#tJl 0350 004

durch welche die Federscheiben 9 in den Hohlraum 10 verbogen werden. Die in der Fig. 1 durch gestrichelte Linien dargestellte Position der Federscheiben 9 wird eingenommen, wenn sich die Zugkräfte, die auf den Verbindungsstab 8 einwirken, erhöhen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn entweder durch die Spannelemente 11 die Vorspannung erhöht wird, oder wenn es aufgrund veränderter Umweltbedingungen zu einer Ausdehnung der Bauteile 1 und/oder 2 kommt. Zur Abdichtung der zwischen den Stoßflächen 6 verbleibenden Montagefuge können bekannte Dichtmittel, beispielsweise Quellbänder verwendet werden.

Fig. 2 zeigt in einer vereinfachten, seitlichen Schnittansicht eine zweite Ausführungsform der Verbindungsanordnung.

Bei dieser Ausführungsform ist nur im ersten Bauteil 1 die erste Gehäuseschale 3 angeordnet. In Abwandlung zu der oben erläuterten Ausführungsform befindet sich im zweiten Bauteil 2 eine Verankerungsschiene 12, z.B. eine Halfenschiene. Der Verbindungsstab 8 erstreckt sich mit seinem ersten Ende wiederum in die erste Gehäuseschale 3. Dort sind auch die Federscheibe 9 und das Spannelement 11 angeordnet. Das zweite Ende des Verbindungsstabes 8 besitzt einen hammerförmigen Kopf, der in der Verankerungsschiene 12 eingesetzt ist. An der Rückseite der Halfenschiene 12 sind zusätzliche Rückverankerungselemente 13 befestigt, die für eine bessere Krafteinleitung in das Bauteil vorgesehen sind.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bestehen erstes und zweites Bauteil 1, 2 aus Beton, eine Fuge 14 voneinander getrennt sind. Die Fuge 14 ist vorzugsweise durch ein elastisches Dichtmaterial verschlossen, welches die Maßänderungen zulässt. Unterhalb dieser Bauteile sind ein drittes Bauteil 15 und ein viertes Bauteil 16 aus Holz angeordnet, wobei

Rev: 29.11.01 20:06

Werner

***» ,S)I 0350 004

_ ₉ V

diese Teile unmittelbar aneinandergrenzen. Die Fuge zwischen den Holzbauteilen 15 und 16 ist daher nicht sichtbar. Jedes der Holzbauteile ist mit dem darüber liegenden Betonbauteil verbunden. Solche Verbindungen sind von Hol-Beton-Verbundelementen allgemein bekannt und werden hier nicht näher beschrieben.

Natürlich können bei abgewandelten Ausführungsformen auch andere Verankerungselemente zur Befestigung des Verbindungs-Stabes im zweiten Bauteil verwendet werden. Je nach der Größe der aufzunehmenden Maßänderungen der beteiligten Bauteile wird es ausreichend sein, nur in einem der beiden Bauteile eine Gehäuseschale mit der darin angeordneten Federscheibe und dem Spannelement zu verwenden oder diese Art der Verankerung des Verbindungsstabes in beiden Bauteilen vorzusehen.

Claims

1. Verbindungsanordnung zur kraftschlüssigen Verbindung von einem ersten und einem zweiten festen Bauteil, von denen zumindest eines umweltbedingten Maßänderungen unterliegt, bestehend aus:

1. einer in dem ersten Bauteil (1) befestigten ersten Gehäuseschale (3), mit zumindest einer Querschnittseinengung im Innenraum;

- einer ersten Bohrung (5), die sich ausgehend von einer Stoßfläche (6) zwischen den beiden Bauteilen (1, 2) bis in die erste Gehäuseschale (3) erstreckt;

- einem Verbindungsstab (8), der durch die erste Bohrung (5) verläuft, dessen erstes Ende durch ein Gehäuseloch (7) in die erste Gehäuseschale (3) eintritt und dessen zweites Ende am zweiten Bauteil (2) befestigt ist;

- einer ersten Federscheibe (9), die im Innenraum der ersten Gehäuseschale (3) positioniert ist, mit einem Durchgangsloch, durch welches das erste Ende des Verbindungsstabes (8) verläuft, wobei die erste Federscheibe (9) an der Querschnittseinengung anliegt, unter Belassung eines Hohlraums (10) zwischen der ersten Federscheibe und dem das Gehäuseloch (7) enthaltenden Wandabschnitt der ersten Gehäuseschale (3);

- einem ersten Spannelement (11), welches am ersten Ende des Verbindungsstabes (8) befestigt ist und die erste Federscheibe (9) gegen die Querschnittseinengung presst, wobei durch Verbiegen der ersten Federscheibe in den Hohlraum (10) eine Vorspannung am Verbindungsstab einstellbar ist.

2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstab (8) mit seinem zweiten Ende in einer zweiten Gehäuseschale (4) befestigt ist, die der ersten Gehäuseschale (3) entspricht und in dem zweiten Bauteil (2) angeordnet ist, wobei in dem zweiten Bauteil eine zweite Bohrung (5) fluchtend zur ersten Bohrung verläuft, und wobei am zweiten Ende des Verbindungsstabes eine zweite Federscheibe (9) und ein zweites Spannelement (11) befestigt sind.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstab (8) mit seinem zweiten Ende lösbar in einer Verankerungsschiene (12) des zweiten Bauteils (2) befestigt ist.

4. Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsschiene eine Halfenschiene (12) ist, an deren Rückseite Rückverankerungselemente (13) befestigt sind, die im zweiten Bauteil (2) verankert sind.

5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittseinengung im Innenraum der Gehäuseschale (3, 4) durch einen konvexen Außenwandabschnitt gebildet ist, in den das Gehäuseloch (7) eingebracht ist.

6. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (3, 4) durch eine in das Bauteil (1, 2) eingesetzte zylindrische Verspanndose gebildet ist.

7. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (3, 4) durch einen in das Bauteil (1, 2) eingesetzten Stahlring gebildet ist.

8. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange (8) ein Gewindebolzen ist, und dass das Spannelement (11) eine Gewindemutter ist, die auf das Ende des Gewindebolzens aufgeschraubt wird.

9. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Herstellung einer zerstörungsfrei lösbaren Verbindung zwischen den Bauteilen (1, 2) eingesetzt wird.

10. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (1, 2) aus Holz oder Beton bestehen.

11. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (9) und deren Positionierung in der Gehäuseschale (3, 4) so dimensioniert sind, dass umweltbedingte Ausdehnungen/Schrumpfungen der Bauteile (1, 2) ausgeglichen werden können, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen aufrecht erhalten wird.

12. Verbindungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Bauteilen (1, 2) eine mit einem Dichtmittel verschlossene Trockenfuge (14) ausgebildet ist.

13. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an die ersten und zweiten Bauteile (1, 2) aus Beton bestehen, dass am ersten Bauteil (1) ein drittes Bauteil (15) und am zweiten Bauteil (2) ein viertes Bauteil (16) befestigt sind, und dass drittes und viertes Bauteil aus Holz bestehen.