Fachwerk sowie Stäbe für ein Fachwerk

Die Erfindung betrifft ein Fachwerk gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen Stab für ein solches Fachwerk. Als Grundstruktur für Gebäude werden häufig Fachwerke in Holzbauweise ausgewählt. Solche Fachwerke bestehen im Wesentlichen aus stab- förmigen Elementen aus Holz, wobei der Verbindungsbereich der Stäbe Knoten genannt wird.

Es sind bereits zahlreiche Fachwerke bekannt und gebräuchlich. So beschreibt beispielsweise die DE 83 22 539 Ul ein Fachwerk mit Stäben (bzw. Zargen) aus Holz und diese stirnseitig verbindenden, etwa würfelförmigen Knotenstücken. Pro Knoten ist jeweils ein Knotenstück vorgesehen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass einem solchen Fachwerk hinsichtlich statischer Belastbarkeit Grenzen gesetzt sind. Insbesondere wäre es für grossere, insbesondere mehrstöckige Gebäude wenig geeignet.

Die DE 83 22 539 Ul selbst beschreibt eine Verbindungsanordnung, mit deren Hilfe die Stäbe mit den Knotenstücken verbunden werden. Dazu wird am Ende des Stabes ein Keilbolzen eingesetzt, der axial in diesem in Längsrichtung verschiebbar geführt ist. Für die Montage ist ein Durchbruch im Stab vorgesehen, durch den ein Montagewerkzeug radial in den Keilbolzen einsteckbar ist. Dieser Keilbolzen ist verhältnismässig kompliziert ausgestaltet und entsprechend teuer. Die Montage des Fachwerks kann nur mit speziellen Montagewerkzeugen erfolgen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere ein Fachwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch eine hohe statische Stabilität und Belastbarkeit auszeichnet. Das Fachwerk soll weiter auf einfache Art und Weise aufgestellt und montiert

sowie demontiert werden können. Insbesondere sollen auch die einzelnen Komponenten des Fachwerks, insbesondere die metallischen Komponenten, einfach herstellbar sein und bevorzugt einen einfachen Aufbau aufweisen. Diese Aufgaben werden erfindungsge- mäss mit einem Fachwerk gelöst, das die Merkmale in Anspruch 1 aufweist .

Durch die Anordnung von wenigstens zwei Verbindungsteilen pro Knoten können statisch stabile Fachwerke erstellt werden. Insbesondere können so Stäbe verwendet werden, die im Querschnitt eine abgeflachte Konfiguration aufweisen (grossere Höhe als Breite) . Stäbe aus Holz und/oder Holzfaserwerkstoffen eignen sich durch ihr geringes Eigengewicht auch für weitgespannte Konstruktionen. Die Erfindung ist grundsätzlich auf ein Fachwerk in Holzbauweise gerichtet. Selbstverständlich ist es aber auch vorstellbar, die Stäbe - anstatt aus Holz und/oder Holzfaserwerkstoffen - aus Faserverbundwerkstoffen herzustellen.

Im Bereich der Enden des Stabes können für die Befestigungsmittel Montageöffnungen vorgesehen sein, die in einem Abstand von der Anschlagfläche zum Anschlagen der Verbindungsteile angeordnet sind. Dadurch wären die Befestigungsmittel auf einfache Art und Weise durch die Montageöffnung einführbar und/oder mittels eines Montagewerkzeugs beaufschlagbar. Derartige Montageöffnungen erleichtern sowohl den Aufbau als auch einen allfälligen Abbau des Fachwerks wesentlich.

Das Befestigungsmittel kann eine Schraubverbindung sein. Die Schraubverbindung kann dabei Schrauben mit einem Schraubenschaft und einem Schraubenkopf enthalten. Besonders geeignet dazu sind handelsübliche Schrauben, die einfach und in grosser Zahl zu günstigen Preisen auf dem Markt erhältlich sind. Auf diese Weise können die Baukosten für die Bauten erheblich reduziert werden.

Zwischen Anschlagfläche und Montageöffnung kann eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme des Schraubenschaftes der Schraube angeordnet sein. Die Montageöffnung ist deshalb bevorzugt eine in Richtung der Durchgangsbohrung verlaufende längliche Aussparung. Diese Anordnung kann auf einfache Art und Weise mit Hilfe von herkömmlichen Fräs- und/oder Bohrvorrichtungen hergestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform können die Stäbe im Querschnitt I-förmige Profile mit einem Steg und zwei Gurten sein. Solche Stäbe zeichnen sich durch besonders günstige statische Eigenschaften aus.

Ein Fachwerk besteht im Wesentlichen aus vertikal verlaufenden Stützen und horizontal verlaufenden Trägern. Bei Stäben für Träger verläuft die Anschlagfläche für das Verbindungsteil rechtwinklig zur Längsrichtung des Stabes. Somit sind diese Stäbe stirnseitig durch die Verbindungsteile miteinander verbindbar. Für die als Stützen vorgesehenen Stäbe kann die Anschlagsfläche für das Verbindungsteil eine in Längsrichtung des Stabes verlaufende Flankenfläche sein. Somit würden die Durchgangsbohrungen und zugehörigen Montageöffnungen quer bzw. rechtwinklig zur Längsrichtung des Stabes verlaufen. Die Flankenfläche ist dabei im Bereich wenigstens eines Endes des Stabes angeordnet. Für bestimmte Einsatzzwecke kann es vorteilhaft sein, wenn beide Enden des Stabes solche Flankenflächen für Verbindungsteile aufweisen. Für eine vorteilhafte Verbindung von Stützen miteinander kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens einer der dazu vorgesehenen Stäbe im Bereich eines der Enden Flankenflächen für die Verbindungsteile (Durchgangsbohrung und Montageöffnung verlaufen quer bzw. rechtwinklig zur Längsrichtung des Stabes) und im Bereich des anderen Endes des Stabes Stirnflächen für die Verbindungs-

teile (d. h. Durchgangsbohrung und Montageöffnung verlaufen in Längsrichtung) aufweist.

Für einen Knoten aus Trägern ist es vorteilhaft, wenn der Knoten zwei Verbindungsteile aufweist. Sind die Stäbe als I-förmige Profile ausgestaltet, so ist es besonders vorteilhaft, wenn dabei je ein Verbindungsteil jeweils im Bereich des Gurtes positioniert ist. Ein derartiges Fachwerk zeichnet sich durch eine schlanke Konstruktion aus und weist besonders günstige statische Eigenschaften auf.

Ein Knoten von Trägern und Stützen kann vier Verbindungsteile aufweisen. Dabei können jeweils zwei Verbindungsteile an je einer der beiden Flankenflächen der Stäbe für die Stützen angeordnet sein. Solche Flankenflächen, an welchen die Verbindungsteile angeordnet werden, können wie vorgängig beschrieben entweder nur im Bereich eines der Enden des Stabes für die Stütze oder im Bereich beider Enden des Stabes für die Stütze vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungsteil quaderförmig, insbesondere würfelförmig ausgebildet. Dabei kann auf jeder Seite des Verbindungsteils eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Schraube vorgesehen sein. Somit können die Stäbe besonders einfach miteinander verbunden werden. Ein solcher Verbindungswürfel könnte beispielsweise auf einfache Art und Weise aus Stahl, insbesondere Edelstahl hergestellt werden.

Zur weitern Stabilisierung des Fachwerks kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen zwei Verbindungsteilen in einem Knoten ein Versteifungselement aus Metall vorgesehen ist. Im Falle eines Knotens von Trägern und Stützen, bei welchen vier Verbindungsteile vorgesehen sind, wären die Versteifungselemente jeweils an einer der Flankenflächen der als Stützen vorgesehenen Stäbe an-

geordnet. Diese Versteifungselemente sollen insbesondere zur Aufnahme von Scherkräften dienen.

Zur Aufnahme der Scherkräfte kann das Versteifungselement wenigstens eine umlaufende Schulter aufweisen, die formschlüssig in eine korrespondierende Aussparung in den angrenzenden Stäben eingreift. Eine derartige Aussparung kann eine Nut sein, die je nach Verwendungszweck des Stabes entweder im Bereich der Stirnfläche oder im Bereich der Flankenflächen am Ende des Stabes angeordnet ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Versteifungselement im Wesentlichen aus einem quaderförmigen Grundkörper und stirnseitig an diesem angeordneten Platten bestehen. Diese Platten bilden Schultern für den Formschluss mit den Stäben. Die Platten und/oder der Grundkörper können in der Draufsicht quadratisch ausgebildet sein. Dabei wäre es vorteilhaft, wenn der Grundkörper und die Platten eine gemeinsame Achse aufweisen würde.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Stab aus Holz und/oder Holzfaserwerkstoffen für ein Fachwerk der vorgängig genannten Art. Ein solcher Stab weist die Merkmale in Anspruch 13 auf. Die Stäbe sind vorzugsweise vorgefertigt und erlauben die rationelle Herstellung der vielfältigsten Bauform von Fachwerken.

Der Stab kann für Träger Durchgangsbohrungen und zugehörigen Montageöffnungen aufweisen, die in Längsrichtung verlaufen und die jeweils einem Gurt zugeordnet sind. Der Stab für die Stütze kann Durchgangslöcher und zugehörige Montageöffnungen an wenigstens einem Ende des Stabes aufweisen, die quer bzw. senkrecht zur Längsrichtung verlaufen. Je nach Einsatzzweck können quer

verlaufende Durchgangslöcher und Montageöffnungen an beiden Enden des Stabes angeordnet sein. Stäbe für Stützen können aber auch an einem Ende nur quer und am andern Ende nur längs verlaufende Durchgangslöcher und Montageöffnungen aufweisen. Somit würde ein Bausatz für ein Fachwerk vorteilhaft die vorgängig genannten drei Typen von Stäben aufweisen. Solche Profile können kostengünstig hergestellt werden.

Das Profil für den Stab kann aus mehreren miteinander verleimten Schichten bestehen. Die Schichten können aus verschiedenen Holzarten oder Holzfaserwerkstoffen zusammengesetzt sein. Durch entsprechende Wahl der Schichten können die Eigenschaften der Stäbe je nach Einsatz- und Anwendungszweck optimiert werden.

Vorteilhaft ist es, wenn auf jeder Seite im Bereich der Gurte eine Leiste angeordnet ist. Auf diese Weise kann besonders einfach ein I-förmiges Profil gebildet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Brett aus Sperrholz oder Schichtholz besteht und die Leisten aus Massivholz, insbesondere aus Eschenholz oder einer anderen hochbiegsamen und tragfähigen Holzart bestehen. Ein solcher Stab hat verschiedene Vorteile. So zeichnet er sich durch besonders günstige statische Eigenschaften aus. Weiter weist er ein günstiges Schwindverhalten auf. Sodann ist das Profil maschinell einfach bearbeitbar.

Am Ende des Stabes kann dieser in der Draufsicht auf jeder Seite eine Gehrungsfläche aufweisen. Die Gehrung hat den Vorteil, dass bei einer bestimmten Profildicke, insbesondere im Bereich der Gurte, verhältnismässig kleine Verbindungsteile und eventuell auch entsprechend kleine Versteifungselemente verwendet werden können .

Zur Gewichtsreduktion können im Bereich des Stegs Durchbrüche vorgesehen sein, die in einer in Längsrichtung verlaufenden Reihe angeordnet sind. Diese können vorzugsweise kreisförmig ausgestaltet sein.

Weitere Einzelmerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und aus den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Fachwerks,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Fachwerk gemäss Fig. 1,

Fig. 3 einen Stab für ein Fachwerk zur Verwendung als Träger,

Fig. 3a eine Stirnansicht/Draufsicht auf den Stab gemäss Fig. 3 und 3b

Fig. 4 einen Profilquerschnitt durch den Stab gemäss Fig. 3 (Schnitt B-B) ,

Fig. 5 einen Profilquerschnitt durch den Stab gemäss Fig. 3 (Schnitt C-C) ,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Knoten aus Trägern,

Fig. 7 ein Verbindungsteil für ein Fachwerk,

Fig. 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Endes eines Stabes mit zugehörigen Verbindungsteilen und Versteifungselementen,

Fig. 9 eine Ansicht eines Endes eines Stabes zur Verwendung als Stütze,

Fig. 9a eine Draufsicht des Stabes gemäss Fig. 9

Fig. 10 den Stab gemäss Fig. 9 mit Verbindungsteilen und Versteifungselementen,

Fig. 10a eine Draufsicht auf den Stab gemäss Fig. 10,

Fig. 11 eine vergrösserte Darstellung des Versteifungselements aus Fig. 10 und

Fig. 12 einen vergrösserten Teilausschnitt des Fachwerks gemäss Fig. 1 (Ausschnitt D) .

Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält ein allgemein mit 1 bezeichnetes Fachwerk im Wesentlichen horizontal verlaufende Träger 6 und vertikal verlaufende Stützen 3 und 4. Ein derartiger Aufbau ist insbesondere für Gebäude wie beispielsweise mehrstöckige Häuser oder andere Gebäude geeignet. Andere Bauten sind aber auch vorstellbar. Als Träger und Stützen werden vorgefertigte Stäbe verwendet. Diese Stäbe sind mit Hilfe von lösbaren Befestigungsmitteln durch Verbindungsteile 5 miteinander verbunden. Dabei werden vorzugsweise Befestigungsschrauben verwendet. Diese können durch Montageöffnungen 6 und 7 jeweils in ein entsprechendes Loch eingeführt und mittels eines Montagewerkzeugs angezogen werden.

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, ist das Fachwerk 1 grundsätzlich orthogonal aufgebaut. Selbstverständlich ist es denkbar, je nach Anwendungszweck einen anderen, etwa einen polygona-

len Aufbau zu wählen. Das Fachwerk besteht im Wesentlichen aus den folgenden drei Komponenten: Stäbe 2 als Träger für Decken, Stäbe 3 oder 4 für Stützen sowie aus Verbindungsteilen 5, die jeweils in den Knoten angeordnet sind und die Stäbe miteinander verbinden. Zur Herstellung einer Aussenwand sind ferner noch Distanzelemente 8 vorzusehen.

Für ein einfach ausgebildetes Fachwerk 1 genügen demnach drei Arten von Stäben. Die Stäbe 2 für die Träger sind ersichtlicherweise alle gleich ausgebildet. Als Stützen kommen zwei verschiedene Ausführungen von Stäben zur Anwendung: beim Stab 3 sind beide Enden auf gleiche Weise ausgebildet; beim Stab 4 sind die Enden verschiedenartig ausgebildet, wobei eines der Enden in etwa einem Ende des Stabes 2 entspricht.

Ein Knoten aus Trägern 2 weist zwei Verbindungsteile 5 auf. Ein Knoten von Trägern 2 und Stützen 3 und/oder 4 weist hingegen vier Verbindungsteile 5 auf. Die Verbindungsteile 5 sind am Ende eines Stabes in einem Abstand zueinander angeordnet und jeweils einer Anschlagfläche des Stabes zugeordnet. Diese Anschlagfläche kann entweder eine Stirnfläche oder eine Flankenfläche sein. Diese Verbindungsteile 5 sind dabei vorzugsweise alle gleich ausgebildet .

Die Fig. 3 zeigt einen Stab 2 für einen Träger. Dieser Stab 2 weist an jedem Ende zwei Durchgangsbohrungen 12 für Schrauben auf. An die Durchgangsbohrung 12 schliesst eine ebenfalls in Längsrichtung sich erstreckende Montageöffnung 6 an, durch die die Schraube einführbar und mittels eines Montagewerkzeugs anziehbar ist. Vorzugsweise ist dabei die öffnung 6 durchgängig ausgestaltet .

Wie aus der Stirnansicht gemäss Fig. 3a des Stabes 2 hervorgeht, ist der Stab als I-förmiges Profil ausgestaltet. Jeweils mittig im Bereich der Gurte 14 sind die Durchgangsbohrungen 12 angeordnet. Wie aus Fig. 3b hervorgeht, ist der Stab auf jeder Seite auf Gehrung geschnitten. Neben den Gehrungsflächen 15 sind stirnseitig Stirnflächen 10 angeordnet, an welchen die Verbindungsteile zum Anschlag kommen. Wie Fig. 3 weiter zeigt, sind an beiden Enden zur Verstärkung Endstücke 23 angeordnet.

Die Fig. 4 und Fig. 5 zeigen den grundsätzlichen Aufbau eines Profils für einen Stab 2. Dieser Aufbau wird im übrigen auch für die Stäbe für die Stützen verwendet. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, besteht das Profil 19 im Wesentlichen aus einem sich über die gesamte Höhe H erstreckenden mittleren Brett 20 sowie aus Leisten, die im Bereich der Gurte 14 auf jeder Seite des Bretts 20 angeordnet sind. Um eine hohe mechanische Festigkeit und Belastbarkeit zu gewährleisten hat sich gezeigt, dass die Leisten aus Eschenholz oder einem anderen geeigneten Massivholz und das Brett 20 aus Sperrholz besteht. Ein solches Profil zeichnet sich durch einfache und kostengünstige Herstellbarkeit aus . Selbstverständlich können auch andere Materialien gewählt werden. Das Profil 19 im Endbereich des Stabes weist zusätzlich die Endstücke 23 auf. Diese können - wie die Leisten - aus Massivholz bestehen.

Die Fig. 6 zeigt einen Knoten aus Stäben 2 für Stützen. Ersichtlicherweise sind die Abmessungen des Verbindungsteils 5 den Stirnflächen 10 angepasst. Die Gehrung bewirkt, dass verhältnis- mässig kleine Verbindungsteile 5 gewählt werden können.

Ein solches Verbindungsteil ist in Fig. 7 vergrössert dargestellt. Auf jeder Seite des Würfels ist eine Gewindebohrung 17 zur Aufnahme einer Schraube vorgesehen. Es besteht vorzugsweise

aus Metall, besonders bevorzugt aus Stahl. Das Verbindungsteil 5 ist würfelförmig ausgebildet. Je nach Ausgestaltung der Stäbe können die Verbindungsteile auch quaderförmig ausgebildet sein. Für bestimmte Anwendungszwecke sind sogar in der Draufsicht polygonale Formen denkbar.

In Fig. 8 ist gezeigt, wie ein Knoten aufgebaut werden kann. Um einen Knoten aus Trägern zu bilden, werden an einen Stab an jeweils einem Ende zwei Verbindungsteile 5 im Bereich der Gurte 14 angeordnet. Die an die Stirnflächen 10 angelegten Verbindungsteile 5 werden mit Hilfe von Schrauben 18 stirnseitig an den Stab 2 befestigt. Vorteilhaft werden dazu gängige Schrauben 18 mit einem Schraubenschaft 26 und einem Schraubenkopf 27 verwendet. Um ein leichtes Einführen der Schrauben 18 zu gewährleisten, müssen die Länge und die Höhe der Montageöffnung der Schraube sowie den Montagewerkzeugen zum Anziehen der Schrauben angepasst werden.

Zwischen den Verbindungsteilen wird zusätzlich ein Versteifungselement 9, welches zur Aufnahme von Scherkräften vorgesehen ist, stirnseitig an die Stäbe 2 eingesetzt. Wie die Verbindungsteile 5 besteht auch das Versteifungselement 9 vorteilhaft aus Metall, insbesondere aus Stahl. Das Versteifungselement 9 enthält einen Grundkörper 31, an dessen Stirnseiten Platten 32 zur Bildung einer Schulter 30 angeordnet sind. Diese Schultern 30 sind in korrespondierende Aussparungen 16 am Ende des Stabes 2 aufnehmbar.

Wie aus den Fig. 9 bis 10a hervorgeht, ist ein Knoten für den Anschluss einer Stütze im Wesentlichen gleichartig - wie vorhergehend beschrieben - aufgebaut. Im Unterschied zu einem Knoten nur aus Trägern weist ein Knoten von Trägern und Stützen jedoch vier Verbindungsteile 5 sowie entsprechend zwei Versteifungselemente 9 auf (vgl. z.B. Fig. 10).

Ein Stab 3 bzw. 4 weist wenigstens ein Ende auf, das gegenüber der schmalen Längsseite nach innen versetzte Flankenflächen 11 hat. Diese Flankenflächen 11 dienen als Anschlagflächen für die Verbindungsteile 5. Die Durchgangsbohrungen 12 sowie die Montageöffnungen 7 verlaufen demzufolge quer zur Längsrichtung. Durch dieses Nach-Innen-Versetzen weist ein Endbereich des Stabes 3 bzw. 4 eine Höhe h auf, die kleiner als die gesamte Höhe ist. Dabei ist die Höhe h derart zu wählen, dass die angelegten Verbindungsteile nicht über die Umrisslinien des Stabes hinausragen (H - h entspricht also ungefähr Seitenlänge des Würfels 5) .

Die Fig. 12 verdeutlicht nochmals, dass für ein Fachwerk grundsätzlich nur drei Typen von Stäben verwendet werden müssen. Für Träger werden Stäbe 2, für Stützen Stäbe 3 und 4 verwendet. Auf den Trägern können Deckenelemente 28 angeordnet werden. Die genaue Ausgestaltung derartiger Stäbe wurde bereits vorgängig genau beschrieben. Der Stab 3 für die untere Stütze 3 weist an beiden Enden quer verlaufende Montageöffnungen und Durchgangsbohrungen für Schrauben 18 auf. Eine solche Anordnung wurde vorgängig anhand der Fig. 9 - 10a beschrieben. Der Stab 4 für die obere Stütze weist am unteren Ende in Längsrichtung des Stabes verlaufende Durchgangsöffnungen und Montageöffnungen auf. Das Ende des Stabes 4 ist gleich wie das Ende des Stabes 2 ausgestaltet. Diese Anordnung wurde bereits anhand der Fig. 3 eingehend beschrieben. Das obere (nicht sichtbare) Ende des Stabes 4 wäre gleich wie die Enden des Stabes 3 ausgestaltet.