DE19751188A1 - Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von Trägern eines Fachwerkes und dafür geeignete Schraube - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von Trägern, insbesondere Bindern und Stäben, eines Fachwerkes.

Nach dem Standardwerk von Lueger "Lexikon der gesamten Technik", erste Auflage, vierter Band, besteht ein Fachwerk aus Trägern, welches aus an den Enden miteinander verbundenen, geraden Stäben aufgebaut ist. Eine Untergruppe der Fachwerke bilden die sogenannten Balkenfachwerke, mit denen sich beispielsweise ein Dachtragwerk oder eine Halle in Holzleimbauweise realisieren läßt. Eine derartige Fachwerkkonstruktion ist aus der EP 0 667 426 bekannt. Bei dieser Fachwerkkonstruktion liegt auf aufgehenden Wänden oder Stützpfeilern ein Untergurt oder Binder auf, der seinerseits vertikal oder schrägverlaufende Tragbalken oder Träger stützt. Die aus dem Binder und den Stäben gebildete Tragkonstruktion stabilisiert den Obergurt, dabei sind Binder und Stützstäbe ihrerseits an Knotenpunkten zusammengeführt. In einem Knotenpunkt können bis zu fünf Stützstäbe zusammenlaufen.

Die Elemente des Fachwerkes sind in den Knotenpunkten mittels versenkter Verbindungselemente aus Metall miteinander verbunden, wobei die Verbindungselemente von Laschen und Aufnahmen gebildet werden, die durch Bolzen miteinander verbunden sind, und wobei die Laschen in den Kopfbereich eines Stabes eingelassen sind. Damit bleibt ein Zungenbereich frei, der jeweils eine zentrale Bohrung zur Durchführung eines Bolzens aufweist. Die Aufnahmen sind an den Knotenpunkten der Binder eingelassen und weisen einen Schacht zur Aufnahme des Zungenbereiches der Laschen und eine quer zum Schacht ausgerichtete Bohrung auf, die auch durch die angrenzenden Flanken des Binders geführt ist. Die Laschen sind mit ihrem Zungenbereich in die Aufnahmen eingesetzt und in den Aufnahmen mittels des durch die Bohrung geführten Bolzens unter Erzeugung einer Gelenkverbindung festgelegt.

Diese Konstruktion hat sich an sich bewährt, allerdings besteht das Problem, daß oftmals eine Erhöhung der Stabilität des Fachwerkes wünschenswert ist. Diese kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß zwischen den Knotenpunkten des Fachwerkes weitere Schrägverstrebungen oder Spannelemente - auch aus Metall - eingesetzt werden. Zur Befestigung dieser Schrägverstrebungen ist es notwendig, eine geeignete Befestigungsvorrichtung zu schaffen, welche einfach aufgebaut und leicht zu handhaben ist. Insbesondere die Handhabbarkeit ist beim Einsatz auf der Baustelle von besonderer Bedeutung, denn der Aufbau von Fachwerkkonstruktionen für Hallen und ähnliche Bauten soll möglichst schnell und sicher erfolgen. Die Erfindung zielt darauf ab, dieses Problem zu lösen.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1. Dabei schafft die Erfindung ferner die vorteilhafte Schraube nach Anspruch 10, deren möglicher Einsatzbereich sich nicht auf Fachwerkkonstruktionen beschränkt.

Nach Anspruch 1 schafft die Erfindung eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von Trägern, insbesondere Bindern und Stäben, eines Fachwerkes, mit einer mehrseitigen Schiene, die mit mehreren Bohrungen versehen ist und die an einem der Träger des Fachwerkes befestigbar ist, mit einer durch die Bohrungen der mehrseitigen Schiene führbaren, selbstausrichtenden Schraube, die einen Schraubenkopf (rund oder vieleckig) und einen Schraubenkörper aufweist, wobei sich der Schraubenkörper mehrfach konisch verjüngt, und mit einer - vorzugsweise runden oder vieleckigen - Spannschloßvorrichtung, deren eines Ende mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung versehen ist, in welche die Schraube eingedreht werden kann, wobei die Spannschloßvorrichtung ferner derart ausgelegt ist, daß mit ihr ein Spannelement zur Verbindung zweier Knotenpunkte des Fachwerkes anzieh- und lösbar ist.

Die Erfindung setzt damit bei der Idee an, ein bestehendes Fachwerk - insbesondere aus Holzbalken, was beispielsweise nach Art der gattungsgemäßen EP 0 667 426 aufgebaut sein kann, durch zusätzliche Spannelemente weiter zu stabilisieren. Dazu schafft die Erfindung eine Verbindungsvorrichtung, welche in der Werkstatt vorgefertigt und auf der Baustelle schnell und sicher montiert werden kann. Die Handhabbarkeit dieser Verbindungsvorrichtung ist insbesondere deshalb so einfach, weil Schraube und Schiene in ihrem Zusammenspiel ohne Mühe zusammengefügt werden können, denn die Schraube ist so ausgelegt, daß sie quasi "selbstfindend" zunächst durch eine der Öffnungen der Schiene, dann in eine angepaßte, konisch geöffnete Öffnung des Spannschlosses hinein und schließlich in die Öffnung auf der gegenüberliegenden Seite der Schiene führbar ist. Durch die mehrfache Verjüngung erfährt die Schraube beim Einführen durch die erste Öffnung der Schiene eine mehrfache Einschränkung ihrer möglichen Neigung gegenüber der Öffnungsachse, so daß sich mit zunehmender Einschraubtiefe selbsttätig ihre Zentrierung vergrößert. Dieser Effekt ist unter schwierigen Montagebedingungen besonders vorteilhaft, da sich der Monteur nicht mit langwierigen Ausrichtungsversuchen der Schraube aufhalten muß, sondern präzise und schnell die einzelnen Verbindungselemente zusammenfügen kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schraube einen an den Schraubenkopf angeformten zylindrischen Abschnitt, einen sich an den zylindrischen Abschnitt anschließenden, konisch verjüngenden Abschnitt, einen sich an den sich konisch verjüngenden Abschnitt anschließenden, weiteren zylindrischen Abschnitt, und eine sich konisch verjüngende Suchspitze auf. Es hat sich herausgestellt, daß diese Ausbildung der Schraube mit einer einfachen Abstufung und einer Zentrierspitze bereits zu einer deutliche Beschleunigung des Montageprozesses führt. Dabei wird diese Schraube bevorzugt durch eine einfach aufgebaute Schiene ergänzt, welche im wesentlichen U-förmig ist und zwei zueinander parallele Seiten und eine zu diesen senkrecht ausgerichtete, die parallelen Seiten verbindende, Grundseite aufweist, wobei die parallelen Seiten der U-förmigen Schiene mit einander gegenüberliegenden Bohrungen versehen sind, und wobei der Grundschenkel des U mit Bolzen an einen Balken schraubbar ist. Zweckmäßig weisen die einander gegenüberliegenden Bohrungen unterschiedliche, an die Durchmesser der zylindrischen Abschnitte des Schraubenkörpers angepaßte, Durchmesser auf und unterstützen derart den Zentriervorgang.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Spannschloß eine auf die Schraube aufschraubbare Gewindehülse (mit runder oder vieleckiger Außenkontur) auf, welche in eine Bohrung im Endbereich des Spannschlosses bzw. eines Rohrstückes des Spannschlosses eingesetzt ist (und in dieser durch eine Schweißnaht eingeheftet oder durch vieleckige Form gesichert wird), dessen gegenüberliegendes Ende mit einer mit Gewinde versehenen Axialbohrung versehen ist. Bei der Montage legt der Monteur das Spannschloß zunächst in die U-förmige Schiene ein und führt die Schraube durch die erste Bohrung der Schiene. Durch den anfangs geringen Durchmesser der Schraube ist es möglich, diese gegenüber der Bohrungsachse stark zu neigen und schnell die Schraubbohrung des Spannschlosses zu finden. Beim weiteren Einrauben der Schraube richtet diese sich dann beim Durchlaufen der konischen Verjüngung in Richtung der Bohrungsachse aus und tritt schließlich zentriert in die gegenüberliegende Bohrung der Schiene ein. Eine zusätzliche Sicherung kann durch einen Splint oder Sprengring erfolgen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Knotenpunktes eines Fachwerkes;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines weiteren Knotenpunktes eines Fachwerkes;

Fig. 3a, b eine erfindungsmäße Schraube und eine erfindungsgemäße Montagevorrichtung;

Fig. 4a-c den Montagevorgang anhand eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles; und

Fig. 5 eine weitere perspektivische Ansicht der in einem Knotenpunkt der Fachwerkes zusammenzusetzenden Elemente.

Fig. 1 zeigt einen Knotenpunkt 1 einer Fachwerkkonstruktion, wie sie beispielsweise in Holzbauweise beim Hallenbau (z. B. Sport- oder Lagerhallen) zur Realisierung der Dachkonstruktionen Verwendung findet. Im vorliegenden Fall ist im Knotenpunkt 1 ein Binder 2 mit zwei Stäben 3a, 3b nach herkömmlicher Art (oder z. B. nach Art der gattungsgemäßen EP 0 667 426) verbunden. Der Binder 2 und der Stab 3 bilden das eigentliche Fachwerk. Auf eine der Seiten des Binders 2 sind beidseits des Stabes 3b zwei Befestigungsvorrichtungen 4 bzw. die Grundseiten einer mehrseitigen, U-förmigen Schiene 5 aufgesetzt, die mit mehreren Bohrungen 6 versehen sind.

Die Erfindung umfaßt ferner eine durch die Bohrungen 6 der mehrseitigen Schiene 5 führbare, selbstausrichtende Schraube 7 und eine Spannschloßvorrichtung 8, deren eines Ende 8a mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung 9 versehen ist, in welche die Schraube 7 eingedreht werden kann und deren anderes Ende mit einer Axialbohrung 10 versehen ist, in welche eine Spannstange 11 einschraubbar ist. Das hier nicht sichtbare, andere Ende der Spannstange 11 endet in einer weiteren Spannschloßvorrichtung 8 eines weiteren Knotenpunktes 1, deren Bohrung 10 eine Gewinderichtung aufweist, welche zu der des gegenüberliegenden Spannschloßvorrichtung entgegengesetzt ist. Durch Drehen der metallischen Spannstange 11 kann damit die Spannung zwischen zwei Knotenpunkten 1 auf einfache Weise erhöht oder herabgesetzt werden.

Anhand der Ansicht der perspektivischen Darstellung der Fig. 2 wird das Zusammenspiel der Elemente am Knotenpunkt 1 besonders anschaulich. Die Schiene 8 ist U-förmig und weist zwei zueinander parallele Seiten 8a, 8b und die die parallelen Seiten verbindende Grundseite 8c auf. Dabei sind die zueinander parallelen Seiten 8a, 8b der U-förmigen Schiene 8 mit den gegenüberliegenden Bohrungen 6 versehen und der Grundschenkel der U-förmigen Schiene ist mit einer Schraube 12 an den Binder 2 angeschraubt.

Fig. 3a zeigt eine erfindungsgemäße Schraube 7, welche einen Sechskant- Schraubenkopf 7a, einen an den Schraubenkopf angeformten zylindrischen Abschnitt 7b, einen sich an den zylindrischen Abschnitt anschließenden, sich konisch verjüngenden Abschnitt 7c, einen sich an den sich konisch verjüngenden Abschnitt anschließenden, weiteren zylindrischen Abschnitt 7d, und eine sich konisch verjüngende Suchspitze 7e aufweist. Der sich an den konisch verjüngenden Abschnitt 7c anschließende, weitere zylindrische Abschnitt 7d ist dabei teilweise mit einem Schraubgewinde 7f versehen.

In Fig. 3b ist zu erkennen, wie die Schraube in die U-förmige Schiene 5 eingesetzt ist und mit dem Spannschloß 8 zusammenwirkt. In dem abgeflachten Ende 8a des Spannschlosses 8 ist eine runde oder vieleckige Hülse 13 mit Innengewinde 9 befestigt, die im Spannschloß angeschweißt oder durch Vieleckform gegen Verdrehen gesichert ist. Zu beachten ist, daß die Schraube 7 in die Bohrungen nicht etwa eingeschraubt wird, sondern jeweils im Abschnitt 7b und im unteren Bereich des Abschnittes 7f gewindefrei ist und somit mitsamt dem Spannschloß 8 gegenüber der Schiene 8 verschwenkt werden kann.

Fig. 4a-c veranschaulichen skizzenhaft die Funktion der Erfindung. Durch die gestufte Ausbildung mit konischen Übergängen kann die Schraube beim Einsetzen in die Bohrung 6 besonders stark gegenüber der Bohrungssenkrechten S verschwenkt werden (Fig. 4a). Die Suchspitze 7e - mit einem Sicherungselement nach Art einer Bohrung 15 für einen Splint oder Sprengring (Alternative: Nute) - läßt sich damit leicht in die trichterförmige, konische Öffnung der Bohrung 9 einführen, deren innere Geometrie an die Schraubenform angepaßt ist. Beim Einschrauben der Schraube 7 in die Hülse 13 in der Bohrung 14 richtet sich die Schraube aufgrund ihrer abgestuften Form mehr und mehr in Richtung der Bohrungsachse S aus (Fig. 4b) und tritt schließlich von selbst in die der Bohrung 6 gegenüberliegende Bohrung 6' mit ihrer Suchspitze 7e und dann mit dem Abschnitt 7f ein. Beim weiteren Einschrauben zieht sich schließlich die Hülse 13 auf der Schraube nach oben, bis sie mit ihrer Schulter 13' an die Innenwandung der U-förmigen Schiene anschlägt. Dabei wird die Spannstange 11 in die gewünschte Position verschwenkt und dann der Schraubbolzen 7 - soweit nötig - festgezogen.

Fig. 5 verdeutlicht in Ergänzung zu Fig. 1 perspektivisch das Zusammenwirken der Elemente des Knotenpunktes 1 des Fachwerkes aus Fig. 1. Der Stab 3 wird in einen metallischen Aufnahmeschuh 16 gesetzt, welcher am Binder 2 angeordnet ist. Aus Fig. 5 wird besonders deutlich, daß mit der Erfindung nur das unkomplizierte Zusammenschrauben weniger Elemente nötig ist, um eine stabile Fachwerkkonstruktion aufzubauen.

Bezugszeichenliste

1

Knotenpunkt

2

Binder

3

Stäbe

4

Befestigungsvorrichtung

5

Schiene

6

Bohrungen

7

Schraube

8

Spannschloßvorrichtung

9

Bohrung

10

Axialbohrung

11

Spannstange

12

Schraube

13

Hülse

14

Bohrung

15

Bohrung

16

Aufnahmeschuh

Claims (11)

1. Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von Trägern, insbesondere Bindern (2) und Stäben (3), eines Fachwerkes, mit

• a) einer mehrseitigen Schiene (5), die mit mehreren Bohrungen (6) versehen ist und die an einem der Träger des Fachwerkes befestigbar ist,
• b) einer durch die Bohrungen (6) der mehrseitigen Schiene (5) führbaren, selbstausrichtenden Schraube (7), die einen Schraubenkörper aufweist, der sich wenigstens einfach, vorzugsweise mehrfach, konisch verjüngt, und
• c) einer - vorzugsweise runden oder vieleckigen - Spannschloßvorrichtung (8), deren eines Ende (8a) mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung (9) versehen ist, in welche die Schraube (7) eingedreht werden kann, wobei
• d) die Spannschloßvorrichtung (8) derart ausgelegt ist, daß mit ihr ein Spannelement (11) zur Verbindung zweier Knotenpunkte des Fachwerkes anzieh- und lösbar ist.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (7) einen an einen Schraubenkopf (7a) angeformten, ersten zylindrischen Abschnitt (7b), einen sich an den ersten zylindrischen Abschnitt anschließenden, konisch verjüngenden Abschnitt (7c), einen sich an den sich konisch verjüngenden Abschnitt (7c) anschließenden, zweiten zylindrischen Abschnitt (7d), und eine sich konisch verjüngenden Suchspitze (7e) aufweist.

3. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (5) im wesentlichen U-förmig ist und zwei zueinander parallele Seiten (5a, b) und eine zu diesen senkrecht ausgerichtete, die parallelen Seiten verbindende, Grundseite (5c) aufweist.

4. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Seiten (5a, b) der U- förmigen Schiene (5) mit einander gegenüberliegenden Bohrungen (6) versehen sind.

5. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Bohrungen (6, 6') unterschiedliche, an die Durchmesser der zylindrischen Abschnitte der Schraube (7) angepaßte, Durchmesser aufweisen.

6. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannschloß (8) eine auf die Schraube aufdrehbare Gewindehülse (13) aufweist, welche in eine Öffnung oder Bohrung (14) im Endbereich eines Rohrstückes (8) eingesetzt ist, dessen gegenüberliegendes Ende (8b) mit einer mit Gewinde versehenen Axialbohrung (9) versehen ist.

7. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung oder Bohrung (14) in der Gewindehülse (13) eine an die Außenkontur der Schraube (7) angepaßte Geometrie aufweist.

8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde in der Axialbohrung (10) ein Rechts- oder ein Linksgewinde ist.

9. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandungen der Schiene (5) abschnittsweise eingeschnitten und in Richtung der Grundseite der Schiene (5) abgebogen sind. 10. Schraube mit

• a) einem Schraubenkopf (7a),
• b) einem an den Schraubenkopf (7a) angeformten, ersten zylindrischen Abschnitt (7b),
• c) einem sich an den ersten zylindrischen Abschnitt (7b) anschließenden, sich konisch verjüngenden Abschnitt (7c),
• d) einem sich an den sich konisch verjüngenden Abschnitt (7c) anschließenden, zweiten zylindrischen Abschnitt (7d), und
• e) einer sich konisch verjüngenden Suchspitze (7e), insbesondere mit einem Sicherungselement für einen Splint oder Sprengring.

11. Schraube nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an den sich an den konisch verjüngenden Abschnitt (7c) anschließende weitere zylindrische Abschnitt (7d) teilweise mit einem Schraubgewinde (7f) versehen ist.

12. Schraube nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube als Sechskantschraube ausgebildet ist.