Befestigungsanordnung, Baugerüst und Befestigungsanker hierfür

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 , ein Baugerüst mit einer derartigen Befestigungsanordnung und einen Befestigungsanker mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 11.

Im Zuge der zunehmenden Isolierung von Gebäuden mittels leichter Dämmplatten tritt vermehrt das Problem auf, hohe Lasten an derart geschaffenen Fassaden abzutragen. Da die Dämmplatten selbst nicht über die erforderliche Stabilität verfügen, muss eine Abstandsbefestigung durch die Isolierschicht hindurch erfolgen. Es müssen Befestigungsanordnungen geschaffen werden, die hohe Lasten abtragen können und die die Isolierschicht möglichst wenig beeinträchtigen.

Die Druckschrift DE 10 2005 022 449 A1 schlägt hierzu vor, zwei Befestigungsanker chemisch im Untergrund, also einem Mauerwerk oder Betonkörper, zu verankern. Die Befestigungsanker reichen weit in die Isolierschicht und werden jeweils durch eine Abstandshülse aus Kunststoff verlängert. Die Außenkante der Abstandshülse liegt in einer Ebene mit der auf die Isolierschicht aufgebrachte Putzschicht. Auf ihnen liegt eine zu befestigende Konsole auf. Mittels Schrauben ist die Konsole durch Löcher in der Konsole hindurch an den Abstandshülsen befestigt.

Insbesondere bei sehr hohen Lasten, wie sie beispielsweise bei der Befestigung schwerer Markisen oder hoher Gerüste auftreten können, stoßen derartige Befestigungsanordnungen jedoch an ihre Grenzen. Dabei sind in der Regel weniger die Zuglasten als die Querlasten kritisch, also senkrecht zur Längsachse der Befestigungsanker wirkende Kräfte. Wegen des zu überbrückenden Abstands resultieren große Biegemomente aus diesen Kräften. Deshalb müssten Befestigungsanker mit sehr großem Durchmesser und entsprechend großen Bohrlöchern für die Verankerung verwendet werden, damit die Durchbiegung der Befestigungsanker bzw. die Verschiebung der zu befestigenden Gegenstände in einem akzeptablen Rahmen bleibt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, derartige Abstandsbefestigungen dahingehend zu verbessern, dass höhere Querkräfte bei großem Abstand vom Untergrund mit geringeren Durchmessern der Befestigungsanker abgetragen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Befestigungsanker mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Beansprucht wird außerdem ein Baugerüst mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung.

Die Erfindung schlägt eine Befestigungsanordnung zur Abstandsbefestigung vor, wie sie insbesondere an der Fassade einer isolierten Gebäudewand zur Befestigung eines Baugerüstes zum Einsatz kommen könnte. Erfindungsgemäß weist die Befestigungsanordnung mindestens zwei Befestigungsanker auf, die jeweils in einem Untergrund, also beispielsweise einem Mauerwerk, Betonkörper oder dgl., verankerbar sind. Dabei kommen grundsätzlich sämtliche, für den jeweiligen Untergrund geeignete Arten von Befestigungsankern in Frage, also beispielsweise chemisch verankerte Ankerstangen, spreizend verankernde Stahldübel, Kunststoffspreizdübel mit Schraube oder Nagel sowie Anker für hinterschnittene Bohrlöcher. Auch könnten lediglich Schrauben, Stehbolzen und dgl. als Befestigungsanker dienen, die beispielsweise an einen Träger, eine Platte oder eine Schiene aus Stahl geschraubt oder geschweißt werden. Vorzugsweise sind beide Befestigungsanker gleich, doch ist dies nicht zwingend erforderlich. An jedem der mindestens zwei Befestigungsanker ist jeweils ein Abstandhalter angeordnet. Der Abstandhalter dient der Verlängerung des Befestigungsankers in Richtung vom Untergrund weg zur Übertragung von Kräften, die mit Abstand zum Untergrund wirken. Ein Verbindungselement ist erfindungsgemäß mit den mindestens zwei Abstandhaltern jeweils biegesteif verbunden. Die Verbindung von Verbindungselement und Abstandhalter kann also ein Biegemoment übertragen, welches um eine Achse wirkt, die senkrecht zur Längsrichtung des Abstandhalters steht. Das Verbindungselement kann beispielsweise platten- oder stabförmig und kann einstückig, fest oder demontierbar mit den Abstandhaltern verbunden sein. Am Verbindungselement können Lasten angebracht werden, die entsprechende Kräfte und Momente auf die Befestigungsanordnung bewirken. Beispielsweise kann ein Baugerüst am Verbindungselement befestigt werden. Das Verbindungselement kann auch selbst Teil eines zu befestigenden Gegenstands sein. Beispielsweise ist das Verbindungselement eine Konsole einer Markise. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Abstandhalter gelenkig mit einem Befestigungsanker verbunden. Dies bewirkt, dass zwischen dem Abstandhalter und dem Befestigungsanker kein Biegemoment um eine senkrecht zur Längsachse des Befestigungsankers wirkende Achse übertragen wird. Damit wirken bei einer Querkraft am Verbindungselement an dem Befestigungsanker lediglich Querkräfte, die nahe dem Untergrund übertragen werden können, wodurch sich die Biegebelastung auf den Befestigungsanker gegenüber dem bekannten Stand der Technik in erheblichem Maße reduziert. Dabei bedeutet „nahe dem Untergrund" aber nicht, dass die gelenkige Verbindung direkt am Untergrund angeordnet sein muss. Eine Reduktion der Biegebelastung auf den Befestigungsanker ergibt sich bei einer beliebigen Anordnung des Gelenks zwischen dem Verbindungselement und dem Untergrund, wobei die Biegebelastung auf den Befestigungsanker umso geringer ist, je kleiner der Abstand der gelenkigen Verbindung zum Untergrund ist. Hierdurch können Befestigungsanker mit deutlich kleinerem Durchmesser, also beispielsweise eine chemisch verankerte Gewindestange M 10 statt M 18, bei gleichen Querkräften am Verbindungselement verwendet werden. Das aus dem Abstand des Verbindungselements resultierende Moment wird durch die biegesteife Verbindung von Verbindungselement und Abstandhalter aufgenommen. Insbesondere sind beide Abstandhalter jeweils mit einem Befestigungsanker gelenkig verbunden. Vorzugsweise ist der Abstandhalter über ein Kugelgelenk mit dem Befestigungsanker verbunden. Dabei soll als Kugelgelenk in diesem Zusammenhang allgemein ein Gelenk mit sphärisch gekrümmten Lagerflächen verstanden werden. Alternativ könnte jede Art von Momentengelenk eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Kardangelenk. Kugelgelenke haben den Vorteil einer flächigen Anlage bei geringer Baugröße. Dies ermöglicht die Übertragung hoher Quer- aber auch Zugkräfte durch das Kugelgelenk bei einem insgesamt geringen Querschnitt. Außerdem kann aufgrund der relativ niedrigen Flächenpressung gegebenenfalls Kunststoff statt Metall eingesetzt werden, was die ensprechenden Bauteile kostengünstig und geometrisch flexibel gestaltbar macht. Kunststoff hat außerdem gegenüber Metall den Vorteil eines geringeren Wärmedurchgangs. Damit kann das Kugelgelenk gleichzeitig zur thermischen Trennung zwischen Befestigungsanker und Abstandhalter dienen, wodurch insbesondere Wärmeverluste verringert werden.

Das Kugelgelenk weist vorzugsweise einen Rotationskörper auf, der in zwei Schalen gelagert ist. Dabei weisen die Schalen zumindest abschnittsweise sphärisch geformte Lagerflächen auf. Sie müssen jedoch nicht schalenförmig im strengen Sinne sein, sondern können beispielsweise auch ringförmig sein. Die Schalen sind in axialer Richtung hintereinander am Befestigungsanker angeordnet und zwar insbesondere so, dass die Lagerflächen zueinander weisen und der Rotationskörper zwischen ihnen aufgenommen ist. Hierdurch kann der Rotationskörper gegenüber dem Befestigungsanker gekippt werden. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass die Kombination aus Befestigungsanker und Abstandhalter trotz Kugelgelenk sehr schlank gebaut werden kann. Alternativ könnte der Rotationskörper starr am Befestigungsanker angebracht sein und der Abstandhalter Lagerflächen aufweisen, doch dies würde größere Querschnitte erfordern, die beispielsweise in einer den Untergrund verkleidenden Isolierschicht ausgespart werden müssten.

Der derart beweglich am Befestigungsanker gelagerte Rotationskörper weist vorzugsweise im Bereich zwischen den Schalen ein Verbindungsmittel für den Abstandhalter auf. Hierbei kommen unterschiedlichste Verbindungsmittel, wie beispielsweise eine Verklipsung, Verklebung, ein Bajonettverschluss oder eine Verpressung, in Frage. Insbesondere bietet aber ein Gewinde die Möglichkeit einer einfachen Montage und Demontage. Gerade die Möglichkeit zur Demontage ist wichtig, wenn es um keine dauerhafte Befestigung geht, wie dies bei Baugerüsten in der Regel der Fall ist. So kann ein Abstandhalter, der im Bereich der Isolierschicht angeordnet ist, entfernt und die entsprechende Ausnehmung in der Isolierschicht geschlossen werden. Gegebenenfalls kann sogar der Befestigungsanker wieder entfernt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rotationskörper eine Durchgangsöffnung auf. Dies ermöglicht, dass die beiden Schalen von einem den Rotationskörper durchdringenden Element gehalten werden, der Rotationskörper also nicht umgriffen werden muss. Vorzugsweise erweitert sich die Durchgangsöffnung von der Mitte ausgehend jeweils nach außen, insbesondere im Wesentlichen doppelkegelig. Hierdurch wird bei der Montage eine Zentriermöglichkeit in der Mitte der Durchgangsöffnung geschaffen und der Rotationskörper erhält eine begrenzte Beweglichkeit, beispielsweise auf einer Gewindestange. Vorzugsweise ist das Kugelgelenk drehfest in Bezug auf eine Rotation um die Längsachse des Befestigungsankers. Dadurch kann eine Verbindung zwischen dem Kugelgelenk und dem Abstandhalter auf drehende Weise hergestellt und wieder gelöst werden, ohne dass das Kugelgelenk mitdreht. Insbesondere bei einem Kugelgelenk mit Rotationskörper und einem Gewinde als Verbindungsmittel ist dies von erheblichem Vorteil bei der Demontage des Abstandhalters. Um die Drehfestigkeit des Kugelgelenks möglichst einfach herstellbar umzusetzen, schlägt die Erfindung vor, dass der Rotationskörper im Bereich der Durchgangsöffnung ein Drehmitnahmemittel aufweist, beispielsweise eine Nut-Feder- Verbindung zwischen dem Rotationskörper und dem restlichen Befestigungsanker.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstandhalter zumindest abschnittsweise rohrförmig. Dies hat den Vorteil, dass bei geringem Materialeinsatz ein sehr großes Biegemoment übertragen werden kann, wie es durch die Abstützung von Querkräften am Befestigungsanker nahe dem Verbindungselement auftreten kann. Weiterhin ergibt sich ein einfacher Aufbau, wenn der Abstandhalter rohrförmig das Kugelgelenk am Befestigungsanker umfasst. Die Erfindung schlägt weiterhin vor, dass auch das Verbindungselement zumindest abschnittsweise rohrförmig ist und das Verbindungselement mit den Abstandhaltern über Rohrverbinder verbunden ist. Hierdurch kann auf preisgünstige, stabile Standardbauteile, wie sogenannte vorgesetzte Kreuzstücke oder Drehstücke, zurückgegriffen werden, die aus dem Gerüstbau bekannt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung;

Figur 2 den Bereich der Verbindung von Befestigungsanker und Abstandhalter in einer teilweise geschnittenen Darstellung; Figur 3 denselben Bereich ohne den Abstandhalter in einer teilweise geschnittenen Darstellung; und

Figur 4 das Kugelgelenk des erfindungsgemäßen Befestigungsankers in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.

Die in Figur 1 dargestellte Befestigungsanordnung 1 dient der Befestigung eines nicht dargestellten Baugerüsts an einer Fassade 2 eines Gebäudes. Die Fassade 2 weist eine Isolierschicht 3 beispielsweise aus Polystyrol auf, die zur thermischen Isolierung auf einen Untergrund 4 aus Beton aufgebracht ist. Aufgrund der geringen Festigkeit der Isolierschicht 3 kann die Befestigung nicht an ihr, sondern muss im Untergrund 4 erfolgen. Dazu weist die Befestigungsanordnung 1 zwei Befestigungsanker 5 mit einer Gewindestange 6 auf, die jeweils in einem Bohrloch 7 im Untergrund 4 chemisch verankert sind, das heißt, sie sind umgeben von einer ausgehärteten Verbundmasse 8. An ihren aus dem Bohrloch 7 herausragenden Enden weisen die Befestigungsanker 5 jeweils Kugelgelenke 9 auf, auf die im Weiteren anhand der Figuren 2 bis 4 noch näher eingegangen wird. Die Kugelgelenke 9 stellen die gelenkige Verbindung der Befestigungsanker 5 mit je einem rohrförmigen Abstandhalter 10 her. Die Abstandhalter 10 ragen durch die Isolierschicht 3 hindurch bis vor die Fassade 2 und sind dort jeweils biegesteif mit einem rohrförmigen Verbindungselement 11 verbunden. Die biegesteife Verbindung von Abstandhalter 10 und Verbindungselement 11 erfolgt mittels eines Rohrverbinders 12 in Form eines vorgesetzten Kreuzstücks. Durch das Verbindungselement 11 sind die beiden Abstandhalter 10 miteinander verbunden. An das Verbindungselement 11 können mittels Klemmen (nicht dargestellt) oder dergleichen weiter Objekte angebaut werden, beispielsweise klimatechnische Geräte, Balkone, Treppen und dergleichen. Alternativ könnte das Verbindungselement 11 selbst Teil eines zu befestigenden Objekts, insbesondere Teil eines Gerüsts sein.

Wirkt eine Querkraft Q, also eine senkrecht zur Längserstreckung des Befestigungsankers 5 gerichtete Kraft, an dem Verbindungselement 1 1 , so wird diese über die biegesteifen Verbindungen der Rohrverbinder 12 auf die Abstandhalter 10 übertragen und als reine Querkräfte Qi und Q ₂ durch die Kugelgelenke 9 auf die Befestigungsanker 5 übertragen. Da die Kugelgelenke 9 nahe dem Untergrund 4 angeordnet sind, resultiert hieraus ein minimales Biegemoment im jeweiligen Befestigungsanker 5, die entsprechend klein dimensioniert sein können. Da die Rohrverbinder 12 sich aufgrund des in ihnen wirkenden Biegemoments minimal biegen können, sind Ausnehmungen 13 in der Isolierschicht 3 im Durchmesser etwas größer als die Abstandhalter 10. Nach außen hin sind die Ausnehmungen 13 gegenüber den Abstandhaltern 10 daher mit einer ringförmigen Gummimanschette 14 gegen eindringendes Regenwasser und dergleichen abgedichtet. Da das Biegemoment, das sich aus dem Abstand der Querkraft Q vom Untergrund 4 ergibt, durch die steife, rahmenartige Kombination aus Verbindungselement 11 und Abstandhaltern 10 abgetragen wird, ist die Verschiebung im Bereich der Gummimanschette 13 minimal.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen den Bereich der gelenkigen Verbindung von Abstandhalter 10 und Befestigungsanker 5 genauer. Der Übersicht halber ist der Untergrund 4 nicht dargestellt, in den Figuren 3 und 4 darüber hinaus auch nicht der Abstandhalter 10 und in Figur 4 außerdem auch nicht die Gewindestange 6.

Das Kugelgelenk 9 weist einen Rotationskörper 15 aus Kunststoff auf, der die Grundform einer Kugel hat. Er ist mittig ausgenommen von einer Durchgangsöffnung 16, die sich von der Mitte ausgehend jeweils leicht konisch nach außen erweitert. Parallel zur Durchgangsöffnung 16 ist an der Außenseite ein Gewinde 17 angeordnet. Auf dieses Gewinde 17 ist der Abstandhalter 10 aufgeschraubt. Das Gewinde 17 dient somit als Verbindungsmittel 18 zum Abstandhalter 10. Der Abstandhalter 10 weist hierzu an seinem dem Befestigungsanker 5 zugewandten Ende ein Innengewinde 19 auf.

Der Rotationskörper 15 ist zwischen zwei ringförmigen Schalen 20 auf der Gewindestange 6 angeordnet. Die Gewindestange 6 durchdringt jeweils die Schalen 20 und den Rotationskörper 15. Die Schalen 20 weisen jeweils zueinander gewandte, sphärisch gekrümmte Lagerflächen 21 zum Halten des Rotationskörpers 15 auf. Über diese Lagerflächen 21 werden zwischen dem Abstandhalter 10 und der Gewindestange 6 wirkende Kräfte übertragen. Sie bewirken außerdem, dass sich der Rotationskörper 15 um eine senkrecht zur Längserstreckung der Gewindestange 6 stehende Achse schwenken kann. Um die Längsachse der Gewindestange 6 kann dagegen keine Drehbewegung erfolgen, da der Rotationskörper 15 im Bereich der Durchgangsöffnung 16 Drehmitnahmemittel 22 in Form von vier über den Umfang verteilten Kerben 23 aufweist. In diese Kerben 23 greift jeweils ein Wulst 24 einer Aufnahmebuchse 25 aus Kunststoff. Die Kerben 23 und Wulste 24 bilden zusammen jeweils eine Nut-Feder- Verbindung. Die Aufnahmebuchse 25 umhüllt eng die Gewindestange 6 und ist so lang, dass sie die beiden Schalen 20 und den Rotationskörper 15 durchdringt und aufnimmt.

Durch die doppelte Konizität der Durchgangsöffnung 16 kann der Rotationskörper 15 auf der Aufnahmebuchse 25 schwenken. Die Aufnahmebuchse 25 ist durch einen breiten Schlitz 26 in zwei Zungen 27 geteilt (siehe Figur 4), damit eine der beiden Schalen 20 bei der Montage durch leichtes Zusammendrücken der Zungen 27 über die Wulste 24 geschoben werden kann. An dem den Zungen 27 abgewandten Ende weist die Aufnahmebuchse 25 einen umlaufenden Kragen 28 auf. Er dient als Anschlag für die dem Untergrund 4 zugewandte Schale 20. Bei der Erstellung der Befestigungsanordnung 1 wird die Gewindestange 6 so weit in das Bohrloch 7 eingeschoben, bis der Kragen 28 am Untergrund 4 ansteht (siehe Figur 1 ). Nach dem Aushärten der Verbundmasse 8 werden der Rotationskörper 15, die Schalen 20 und die Aufnahmebuchse 25, welche gemeinsam das Kugelgelenk 9 bilden, mittels einer Mutter 29 auf der Gewindestange 6 gegen den Untergund 4 gespannt. Durch das Verklemmen des Kragens 28 zwischen Untergrund 4 und einer der Schalen 20, ist die Aufnahmebuchse 25 gegen Verdrehen gesichert. Dies ist wichtig, damit auch der Rotationskörper 15 drehgesichert ist. Da die Aufnahmebuchse 25 aus Kunststoff ist, wirkt sie außerdem auch als Feder und verhindert, dass die Schalen 20 zu sehr gegeneinander gespannt werden, wodurch die Schwenkbewegung des Rotationskörpers 15 behindert würde. Aufgrund des langen Hebels des Abstandhalters 10 ist es jedoch für die Funktion ausreichend, wenn die Bewegung schwergängig erfolgen kann. Alternativ zu der dargestellten chemisch verankerten Gewindestange 6 könnte der Befestigungsanker 5 beispielsweise einen Rahmendübel aus Kunststoff aufweisen, der mit seinem Schaft die Aufnahmebuchse 25 aufnimmt (nicht dargestellt).

Auch wäre die Anordnung dreier Befestigungsanker 5 möglich, insbesondere wenn weitere parallel zur Fassade 2, aber senkrecht zur Querkraft Q wirkende Kräfte abgetragen werden sollen (nicht dargestellt). In diesem Fall würden die Befestigungsanker 6 in einem Dreieck zueinander an der Fassade 2 positioniert werden und untereinander über ein oder mehrere Verbindungselemente verbunden werden.

Bezuaszeichenliste Befestigungsanordnung, Baugerüst und Befestigungsanker

1 Befestigungsanordnung

2 Fassade

3 Isolierschicht

4 Untergrund

5 Befestigungsanker

6 Gewindestange

7 Bohrloch

8 Verbundmasse

9 Kugelgelenk

10 Abstandhalter

11 Verbindungselement

12 Rohrverbinder

13 Ausnehmungen

14 Gummimanschette

15 Rotationskörper

16 Durchgangsöffnung

17 Gewinde

18 Verbindungsmittel

19 Innengewinde

20 Schale

21 Lagerfläche

22 Drehmitnahmemittel

23 Kerbe

24 Wulst

25 Aufnahmebuchse

26 Schlitz

27 Zunge

28 Kragen 29 Mutter

Q Querkraft am Verbindungselement 11 Q, , Q ₂ Querkräfte an den Befestigungsankern 5