These 1 Holz Kreuzverbindungen

These 1
Christian Estermann / 24.04.2014 / Stru+Mat
Holz - Kreuzverbindungen
These
„Eine einfache Holzverbindung als Überkreuzung von zwei halb eingeschnittenen Hölzern erhält durch
ein drittes Klammerholz eine biegesteife Ecke. Diese kann aber nur bei Winkeln von 75 bis 105 Grad
optimal genutzt werden.“
In meinem Projekt habe ich eine Kreuzverbindung von drei Hölzern benutzt. Deswegen möchte ich
auch mehr darüber forschen.
Abbildung 1
Ich möchte zuerst erklären, dass eine Kreuzverbindung nur möglich ist, wenn zwei Sägeschnitte im
Abstand der Holzbreite (die Tiefe der Fuge entspricht der halben Holzstärke) erfolgen (Schnitt A und
Schnitt B in Abbildung 1). Aber eine Kreuzverbindung muss auch einen Zwischenraum tragen, der von
aussen mit dem Stechbeitel schichtweise abgetragen wird (Abbildung 2).
Einer der Vorteile dieser Art von Holzverbindung besteht darin, dass sie ausgesprochen gut dafür geeignet ist, um Schwellen zu verbinden. Die Verbindung ist
leicht herzustellen und hat den Vorteil, dass die beiden
Balken nicht zerteilt werden müssen. Die Stabilität
des Kreuzblattes entspricht zwar nur jener der halben
Balkenstärke, die Verbindung hat aber dafür den Vorteil, dass jeder Balken nur an einer Stelle geschwächt
wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass man hier ohne Holznagel auskommt und sich deshalb keine Feuchtigkeit
im Bohrloch sammeln kann.
Abbildung 2
Auch noch ein grosser Vorteil, den man beobachten kann, ist, dass die Herstellung einfach ist: Die
Verbindung wird an beiden Bauteilen angezeichnet. Schnitt A + B (siehe Abbildung 1) werden rechtwinklig zum Balken ausgeführt. (Schnitttiefe 0.5 der Balkenstärke (Abbildung 3).
Es gibt verschiedene Arten von Kreuzverbindungen; die wichtigsten sind das Kreuzblatt, die Verkämmung, die Verschränkung und die Überschneidung.
Beim Kreuzblatt sind das Oberblatt und Unterblatt beliebig geschnitten, obwohl sie meistens bis zur
Hälfte eingeschnitten sind. Diese zwei Hölzer verbinden sich und ermöglichen so eine starke Verklammerung, sind aber relativ schwach gegen das Abheben. Diese Verbindung kann auch beliebige
Winkel ergeben und weitere Verbindungen mit stehenden oder liegenden Hölzern ermöglichen.
Die Verkämmung ist eine Kreuzverbindung,
bei der das Kantholz im Einstieg zur Hälfte
eingeschnitten wird und so eine ineinander
geschichtete Struktur hervorbringt. Für eine
massive Struktur ist dieser Knoten sehr geeignet, aber für den Filigranbau ist sie fast unmöglich, weil seine Stabilität von ihrer Anzahl
abhängt.
Eine Verbesserung der Verkämmung ist die
Verschränkung, bei der das Kantholz bis zu
einem Viertel der Holzstärke beidseitig eingeschnitten wird. Obwohl es nur ein Viertel ist,
bleibt das übrige Holz gleich und bildet trotzAbbildung 3
dem eine stärkere Struktur, die sehr geeignet
für den Blockbau ist. Der Nachteil besteht aber darin, dass es zur Kraftübertragung bei der Verschränkung eine Vorholzlänge braucht.Die andere wichtige Kreuzverbindung ist die Überschneidung.
Bei diesem Knoten wird das obere übergreifende Holz zur Hälfte eingeschnitten, und das untere
Kantholz bleibt ungeschwächt.
Ein Vorteil dieses Knotens ist, dass er Druck und Zugkräfte im Bereich des oberen Holzes aufnehmen
kann, aber von Nachteil ist, nicht gegen Seitendruck und Abheben gesichert zu sein (Abbildung 3).
Die Kreuzverbindung ist eigentlich eine sehr einfache, aber effiziente Art und Weise, Hölzer zu verbinden. Deswegen wird sie so oft beim Bau benutzt. Ich vertrete aber die Meinung, dass es besser ist,
verschiedene Arten von Verbindungen zu kombinieren oder zu multiplizieren.
In meinem Projekt habe ich ein einfaches Kreuzblatt gewählt, die Vorteile und Nachteile (wie oben
erwähnt) analysiert und so einen Knoten erfunden, bei dem die erwähnten Vorteile bleiben, aber die
Nachteile nicht mehr da sind. Ich habe ein Kantholz in zwei Richtungen bis zur Mitte eingeschnitten.
Das dritte Holz verklemmt sich ebenfalls mit den beiden anderen, die zuvor entsprechend erstellt
wurden. Mit diesem Knoten gibt es nicht mehr nur ein flaches Element, sondern es hat auch eine Tiefenwirkung (dreidimensional), um so die ganze Struktur gegen das Drehmoment, die Druckkraft und
Zugkraft zu stabilisieren.
Das Geheimnis des Konzepts dieses Knotens besteht aber darin, dass sich diese Hölzer etwas über
den Knoten hinaus erstrecken, sodass sich der Knoten gut verklemmen kann. Dies ist nur ein Beispiel, wie mit der Kombination. verschiedener Knoten ein neue, aber bessere Knoten erzeugt werden
kann.
Bauart
Man schneidet zuerst 3 Hölzer in der gewünschten Länge, Breite und Höhe. Für Ober- und Unterblatt werden zwei Hölzer bis zur Hälfte eingeschnitten (1). Diese zwei Hölzer klemmt man zusammen,
bis die Oberfläche mit jener des anderen Holzes übereinstimmt; so bekommen wir ein Kreuzblatt (2).
Das dritte Holz, das wir von zwei Seiten bis zur Hälfte eingeschnitten haben, legen wir auf das Kreuzblatt, bis es richtig zusammengeklemmt ist (3). Dieses gleiche Verfahren muss man so oft wiederholen, bis man die gewünschte Struktur hat (4). (Abbildung 4).
1
2
3
4
Abbildung 4
Knoten mit verschiedenen Winkeln.
Wenn man nur diesen Knoten in einer
Struktur benutzt, sind die Möglichkeiten sehr beschränkt, weil er nur in einer
Struktur vorkommen kann, wo es immer
einen Winkel von 90 Grad oder fast 90
Grad gibt (Abbildung 5).
Abbildung 5
Je kleiner oder grösser als 90 Grad dieser Winkel ist, desto schwächer dieser Knoten ist (siehe Abbildung 6). Wenn dieser Knoten einen grösseren Winkel als 90 Grad hat, gibt es im freistehenden Holz
weniger Fläche, um die anderen beiden Hölzer in der Schrägverbindung zusammenzuklemmen.
Beispielsweise in Abbildung 6 können wir sehen, dass es bei 140 Grad nur noch 60% der Fläche des
freistehenden Holzes gibt, um die beiden anderen Hölzer zusammenzuklemmen; dies ist aber deutlich zu wenig und macht diesen Knoten ineffizient.
Wenn wir aber einen kleineren Winkel haben, besteht das Problem darin, dass die Fläche, um diese
beiden Hölzer zusammenzuklemmen, zu gross ist, weil die übrigen Teile zu klein sind, und so kann
das freistehende Holz schneller brechen.
In Abbildung 6 sehen wir einen solchen Knoten von 60 Grad; dieser hat nur 10% der Fläche übrig, um
die ganze Konstruktion zusammenzuhalten, was deutlich zu wenig ist. Deshalb ist dieser Knoten
denn auch ineffizient. Winkel von 75 bis 105 Grad sind bei dieser Art von Knoten geeignet, aber ein
Winkel mit einem kleinerer oder grösserer Grad ist nicht mehr effizient (Abbildung 6).
Um diesen Knoten effizienter zu machen, gibt es auch die Möglichkeit, dem freistehenden Holz einen
Winkel zu geben, der genau gleich ist wie der Winkel des Knotens, wie wir das in Abbildung 6 sehen
können (blau). Diese Art und Weise ist aber sehr schwierig herzustellen, lässt keine weitere Verbindung zu und ist meiner Meinung nach keine schöne Lösung.
Abbildung 6
Lösung
Bei meiner Konstruktion brauchten wir beispielsweise einen Knoten mit einem Winkel von 135 Grad.
Mit diesem System ist er sehr ineffizient, wie vorher schon erwähnt. Deswegen habe ich einen neuen
Knoten entwickelt, um so mit diesem Konzept alle möglichen Winkel in einem Knoten zusammenzubringen.
Obwohl dieser Knoten viel komplizierter ist, ist er doch sehr einfach herzustellen, obwohl er 5 bis 6
Verbindungen beinhaltet. Ein anderer Vorteil ist, dass er sehr ästhetisch aussieht.