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Eckausbildung für Hölztragwerke Die Erfindung betrifft eine Eckausbildung
für insbesondere lamelliert verleimte Holztragwerke, bei der zwischen die in einem
Winkel-zu verbindenden Träger ein Zwischenstück in voller Trägerhöhe, z.B. mittels
Keilzinkenverzahnung, eingeleimt ist.
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Derartige Eckausbildungen mit Zwischenstück ergeben eine polygonale
Brechung der Trägerachsen und des Faserverlaufs, wodurch gegenüber den unmittelbar
im Winkel -zueinander verleimen Eckverbindungen der Vorteil besteht, daß infolge
der Vergrößerung des Winkels an den Knickstellen ein günstigerer Spannungsverlauf
erzielt wird.
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Bei den bekannten Eckverbindungen dieser Art benutzte man als Zwischenstück
einen Trägerabschnitt, der im Querschnitt und der Ausbildung genau den von der Eckverbindung
abgehenden Trägern entsprach. Insbesondere wurde bei lamelliert ausgeführten Trägern
auch das Zwischenstück lamelliert ausgebildet. Diese bekannte Eckausbildung hat
im Tragverhalten mehrere Nachteile: Einmal wird nach der statischen Theorie für
gekrümmte Träger die aus Biegebeanspruchung resúltierende Spannungsverteilung so
verschoben, daß an dem zum Krumiungsmittelpunkt zugewandten Trägerrand xraftkonzentrationen
auftreten. Zum anderen wird
auf Grund der Anisotropie des Holzes
außerdem das Tragvermögen durch die im Faserwinkel zu übertragenden Schnittkräfte
vermindert und es können die sich einstellenden Querdruck- und Querzugspannungen
nur in geringer Größe aufgenommen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eckverbindung mit Zwischenstück
zu schaffen, die bezüglich der reproduzierbar erreichbaren Festigkeit und inbezug
auf die Spannungsübertragung gegenüber den bekannten Eckverbindungen wesentlich
verbessert ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Eckverbindung der
eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß das Zwischenstück in wenigstens zwei
sich schneidenden Achsen gleiche Festigkeitseigenschaften aufweist und daß das Zwischenstück
zwischen die von der Ecke ausgehenden Träger so eingefügt ist, daß diese Achsen
mit den Hauptspannungsrichtungen der Träger im wesentlichen zusammenfallen oder
nur einen kleinen Winkel gegenüber diesen einschließen.
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Während bei den herkömmlichen Eckverbindungen mit Zwischenstück die
Festigkeitseigenschaften des Zwischenstückes nur hinsichtlich einer Achse, nämlich
der parallel zu den Lamelllerungen verlaufenden Achse gleich war und demgemäß der
Winkel zwischen dieser Achse und den Hauptspannungsrichtungen relativ groß war,
kann nach der erfindungsgemäßen Ausbildung erreicht werden, daß dieser Winkel gleich
Null wird, d.h. daß die erwähnte Achse des Zwischenstücks ohne Knickstelle übergeht
in die Hauptbeanspruchungarichtung im anschließenden Träger. Wenn auf diese Weise
die Festigkeitseigenschaften in den genannten Achsen des Zwischenstückes gleich
sind den entsprechenden Festigkeitseigenschaften in Faserrichtung des Holzes der
abgehenden Träger, dann kann eine Schwächung der Festigkeitseigenschaften in der
Eckverbindung überhaupt vermieden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Material
für das Zwischenstück Sperrholz benutzt, dessen Festigkeitseigenschaften jeweils
in Richtung der sich kreuzenden Fasern zweier benachbarter Schichten verlaufen.
Der Einbau erfolgt dann beispielsweise durch Xeilzinkenverzahnung so, daß die Faserriehtungen
der Sperrholzschichten möglichst genau der Faserrichtung der beiden jeweils anschließenden
Träger entsprechen. Dies ist bei mit senkrechter Faserrichtung miteinander verleimten
Sperrholzschichten exakt der Fall, wenn die Eckverbindung einen Winkel von 90° einschließt.
Bei einem hiervon abweichenden Winkel ergibt sich bei senkrecht verleimten Sperrholzschichten
eine gewisse Abweichung, die bis zu einem gewissen Grade ohne wesentlichen Verlust
der Festi-gkeitseigenschaften annehmbar ist.
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Falls der von den abgehenden Trägern eingeschlossene Winkel weseitlich
von 900-abweicht, ist es zweckmäßig, Zwischenstücke zu verwenden, deren Festigkeitseigenschaften
bezüglich zweier Achsen gleich sind, die sich unter dem von der Eckverbindung gebildeten
Winkel schneiden. Dies kann z.B. durch entsprechend mit schräger Faserrichtung miteinander
verleimten Schichten geschehen oder durch Preßholz, das durch-geeignete Verarbeitung
in bestimmten Richtungen eine erhöhte Fe icSeit aufweist.
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Die-Wirkung der-erfindungsgemäJen-Eckverbindung beruht nicht auf einer
herkömmlichen Verstärkung der anzuschließenden Träger, sondern auf der Verschiedenheit
-der Materialkennwerte des ZwischenstUcks. Dieses besitzt einerseits einen größeren
Elastizitätsmodul quer zur Faser als das benachbarte Holz. Durch Einsetzen der durch
Belastung hervorgerufenen elastischen Formänderung findet dadurch eine erzwungene
Verschiebung der Spannungsverteilung statt, die eine Entlastung des inneren Randes
bewirkt.
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Gleichzeitig wird durch das in wenigstens zwei Achsrichtungen mit
gleichen Festigkeitseigenschaften ausgebildete Zwischenstück die Wirkung des die
Tragfähigkeit mindernden Holtfaserwinkels aufgehoben, da infolge der unterschiedlichen
Elastizität die Normalkräfte zunächst in Faserrichtung in das Zwischenstück eintreten
und erst in diesem umgelenkt Werden.
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Schließlich erfolgt durch das steifere Zwischenstück eine Konzentration
aller quer gerichteten Zug- und Druckkräfte, die von ihm weit besser als in benachbarten
Holz aufgenommen werden können.
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Hierdurch erhält die Eckausbildung nach der Erfindung eine wesentlich
höhere Tragfähigkeit gegenüber herkömmlichen Eckverbindungen. Gemäß durchgeführten
Versuchen beträgt die Steigerung etwa 50%. Wichtig dabei ist, daß die Wirkung unabhängig
vom Drehsinn des Biegemomentes ist. Daher ist die erfindungagemäße Eckausbildung
uneingeschränkt auch für Tragwerke geeignet, bei denen am inneren Rand Zugkräfte
auftreten, die mit bekannten Eckverbindungen schon wegen der auftretenden großen
QuerzugakrgRte nicht beherrscht wurden konnten.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine rechtwinkelige Eckverbindung mit
parallel flankigem Zwischenstück, Fig. 2 eine rechtwinkelige Eckverbindung mit einem
Zwischenstück mit nach innen konvergierenden Flanken, Fig. 3 eine stumpfwinkelige
Eckverbindung, Fig. 4 eine Eckverbindung dreier in einer Ebene liegender Träger.
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In sämtlichen Figuren ist mit dem Bezugszeichen 1 das Zwischen stück
bezeichnet, während das Bezugazeichen 2 die an der Ecke
abgehenden
bzw. zusammenstoßenden, lamelliert verleimten Holzträger bezeichnet.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Träger in Schichten lamelliert,
die senkrecht zur Zeichenebene verlaufen. Die Zwischenstücke 1 bestehen nach dem
Ausführungsbeispiel aus Sperrholz, dessen Schichten parallel zur Zeichenebene verlaufen.
Die Anordnung der Zwischenstücke 1 erfolgt so, daß die Faserrichtung der einen Gruppe
von Schichten des Sperrholzes in Richtung der Lamellierung der abgehenden Trager
2 bzw. in der Hclzfaserrichtung derselben verlauft, während die Holzfaserrichtung
der anderen Gruppe von Schichten des Sperrholzträgers mit der Faserrichtung des
anderen abgehenden Trägers übereinstimmt. Um im Eckverbindungsstück bei gleicher
uerschnittsbemessung die erforderlichen Kräfte übertragen ZU können, ist es zweckmäßig,
für das Eckverbindungsstück Material mit größeren FestigkeitseigenschaS-ten zu verwenden
als das Material der abgehenden TrEger-besitzt.
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So ist es beispielsweise zweckmäßig, bei aus Fichtenholz bestehenden
lamellierten Trägern für die Zwischenstücke Buchensperrholz zu verwendens In Fig.1
ist ein Zwischenstück mit parallelen Flanken dargestellt, wobei unter: "Planken"
jene Stirnflächen verstanden werden sollen, die durch Keilzinkenverzahnung od.dgl.
mit der Stirnseite des abgehenden Trägers verleimt werden Fig.2 zeigt eine Ausführung,
bei der das Zwischenstück von der inneren Ecke, wo es etwa die Abmessungen wie bei
Fig hat, nach der Außenecke hin divergiert.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist die Faserrichtung des Zwischenstückes
1 so angeordnet, daß die Fasern einer
Schichtengruppe mit dem nach
unten abgehenden Träger bzw. dessen Holzfas errichtung übereinstimmt, während die
Faserrichtung der anderen Gruppe einen kleinen Winkel gegenüber dem nach rechts
oben abgehenden Träger aufweist. Stattdessen könnte die Anordnung auch so getroffen
werden, daß die Übergänge nach beiden Seiten unter gleichen Winkeln erfolgen.
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Bei dem Ausführungsbei'spiel nach Fig.4 ist ein Zwischenstück 1 an
einem Knotenpunkt angeordnet und die von diesem Knotenpunkt abzweigenden Träger,
die senkrecht aufeinanderstehen, erstrecken sich mit ihrer Holzfaserrichtung in
Richtung der Holzfaserung Jeweils einer der Schichten des Sperrholzkörpers.
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Die erfindungsgemäße Eckausbildung ist nicht auf lamelliert ausgeführte
Holzträger beschränkt. Es können nach der Erfindung auch Vollhölzer an Eckstoßstellen
miteinander verbunden werden. Die Eckausbildung eignet sich für alle unter einem
Winkel zu stoßenden Holzteile, also z.B. auch für Stockwerksrahmen im Pertigbau
oder für die Ausbildung von Vierendel-Trägern bei Sheddächern.
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Gemäß den in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispielen liegen
die Schichtenebenen der Lamellierung senkrecht zu der durch die Träger bestimmten
Ebenes d.h. senkrecht zur Zeichenebene. Diese Anordnung der Lamellen ist im Holzleimbau
zurzeit vorherrschend. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art der Lamellierung
beschränkt.
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Das für das Zwischenstück verwendete Material zeichnet sich dadurch
aus, daß es in Achsrichtung der anzuschließenden Trägerteile mindestens diesen entsprechende
Festigkeitseigenschaften
aufweist und daß es außerdem höhere Querzug-und
-Druckkräfte aufnehmen kann. Aus diesem Grunde wird vorzugsweise bei dem derzeitigen
Edwicklungsstand hierfür Buchensperrholz verwendet. Dies erfüllt bereits in normaler
Ausführung mit rechtwinkelig zueinander verleimten Furnierlagen in albn Richtungen
der Plattenebene diese Bedingungen.
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Neben dem normalen Sperrholz, bei dem die Schichten mit sich senkrecht
kreuzenden Holzfasern angeordnet sind, gibt es auch noch solches, bei dem die Furniere
umlaufend unter 450 oder 600 miteinander verleimt sind, (Sternsperrholz).
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Hierdurch ergeben sich im wesentlichen in allen Richtungen gleiche
Zugwiderstandskräfte, so daß derartiges Sperrholz für Eckverbindungen besonders
geeignet ist, beiden die abgehenden Träger einen von 900 unterschiedenen Winkel
einschließen.
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Als Material fUr die Zwischenstücke kommen außer Sperrholz und Preßholz
auch noch Kunststoffe in Betracht, die den £nforderungen inbezug auf Zug- und Druckfestigkeit
genügen. Ebenso sind Zwischenstücke aus Metall, z.B. aus Aluminiumlegierungen, für
die erfindungsgemäße Ausbildung verwendbar. Die Profilierung der Anschlußzinken
kann hierbei bereits beim Guß der Teile erfolgen oder durch nachträgliches Präsen
wie dies bei den Holzzwischenstücken der Fall ist. Die Verleimung bzw. Verklebung
von Holz mit Kunststoffen oder Metallen ist mittels der heute zur Verfügung stehenden
Kleber, z.B. der Epoxydharzkleber, ohne weiteres möglich. Zu beachten ist hierbei,
daß die hierfür verwendeten Materialien etwa gleiche Ausdehnungskoeffizienten haben.
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Die Form der jeweils zur Verwendung gelangenden Zwischenstücke richtet
sich nach der Art der jeweils verwandten Konstruktion.
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Für eine einfach geknickte Stabführung wird im allgemeinen der Form
gemäß Fig.l der Vorzug zu geben sein, weil dabei das
Zwischenstück
das kleinste Volumen hat. Wenn drei Stäbe aufeinanderstoßen, ist die Ausführungsform
nach Fig.4 zu bevorzugen.
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In diesem Fall kann der Anschluß natürlich auch schiefwinkelig erfolgen,
wobei das Zwischenstück trapezförmig ausgebildet wird.
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Von Bedeutung ist noch die Tatsache, daß die Randzugspannung nach
der äußeren Ecke hin zunimmt. Ist die Zugfestigkeit des Zwischenstücks größer als
die des anstoßenden Holzes, kann man diesen Umstand zusätzlich ausnutzen und mit
einer ZwischenstUckausbildung nach Fig.2 oder 3 im Gesamtsystem größere Kräfte aufnehmen.
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Außerdem ergibt sich aus der Form nach Fig.5 ein kleinerer Verschnitt
im anzuschließenden Trägerteil, so daß je nach den Materialkosten des Zwischenstücks
diese Ausbildung wirtschaftlicher sein kann.
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Patentansprüche