Befestigungselement

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Zur Verankerung von Bauteilen in einem Untergrund sind verschiedenste Befestigungselemente bekannt. Beispielsweise zeigen die Druckschriften DE 10 2004 053 255 A1 , DE 10 2006 053 226 A1 , DE 10 2005 058 391 A1 , DE 101 29 733 A1 und EP 1397601 A1 Bolzenanker, Hülsenanker, Betonschrauben,

Rahmendübel und Anker, die mittels einer Klebermasse in Bohrlöchern verankert werden. Die Befestigungselemente sind derart ausgestaltet, dass sie relativ große Kräfte von einem Anbauteil in den Untergrund übertragen können. Aus diesem Grund sind die genannten Befestigungselemente zum überwiegenden Teil aus Metallwerkstoffen wie Stahl oder Edelstahl hergestellt.

Derartige Befestigungselemente werden beispielsweise zur Befestigung von Fassadenelementen an Gebäuden eingesetzt, wobei die Befestigungselemente in einem tragenden Untergrund befestigt werden und dabei die Dämmung des Gebäudes durchdringen, was zu unerwünschten Wärmeverlusten führt. Aus der Druckschrift

DE 10 2006 052 648 A1 ist ein Befestigungselement zur Befestigung von Fassadenelementen bekannt, mit einem langgestreckten Verankerungsabschnitt, der in einem Bohrloch mittels einer Klebermasse befestigbar ist, und einem Tragabschnitt zur Befestigung eines Bauteils. Der als Muffe ausgestaltete Tragabschnitt ist mit dem Verankerungsabschnitt verpresst. Zur Reduktion der Wärmeverluste ist der

Verankerungsabschnitt teilweise mit einer Schicht aus Kunststoff umhüllt. In der Anlagefläche zwischen Tragabschnitt und Verankerungsabschnitt bildet diese Umhüllung eine Zwischenschicht, die den Wärmefluss durch den Anker behindert und dadurch die Wärmeverluste reduziert. Auf das Befestigungselement wirkende Kräfte werden kraftschlüssig von dem Tragabschnitt auf die Zwischenschicht, von der Zwischenschicht auf den Verankerungsabschnitt und von diesem über die Klebermasse in den Untergrund übertragen. Eine direkte Befestigung des Tragabschnitts mit dem Verankerungsabschnitt erfolgt nicht. Ein Kontakt zwischen Tragabschnitt und Verankerungsabschnitt soll gerade vermieden werden. Nachteilig an diesem Befestigungselement ist, dass Kräfte nur dann sicher vom Tragabschnitt in den Untergrund eingeleitet werden können, wenn die Zwischenschicht die Kräfte vom

Tragabschnitt auf den Verankerungsabschnitt überträgt. Kommt es beispielsweise durch eine Brandeinwirkung zum Verlust der Zwischenschicht, so ist der Tragabschnitt nicht mehr mit dem Verankerungsabschnitt verbunden. Der Tragabschnitt kann sich vom Verankerungsabschnitt lösen, ein Versagen der Fassadenkonstruktion ist die Folge.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Befestigungselement mit reduzierten Wärmeverlusten zu schaffen, das Kräfte dauerhaft und sicher in den Untergrund übertragen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Befestigungselement, das insbesondere zur Verankerung von

Fassadenelementen verwendet wird, weist einen Verankerungsabschnitt zur Verankerung in einem Untergrund und einen Tragabschnitt mit einem Lastangriffsmittel auf. Der Verankerungsabschnitt umfasst einen Verbindungsbereich, mit dem der Verankerungsabschnitt mit dem Tragabschnitt verbunden ist. Der Verankerungsabschnitt ist von dem Tragabschnitt durch eine Zwischenlage getrennt, wobei die Zwischenlage den Verankerungsabschnitt im Verbindungsbereich und an seinem hinteren Ende vollständig umhüllt. Mit „hinterem Ende" ist das in Einsteckrichtung in den Untergrund hintere, also das vom Untergrund abgewandte Ende des Befestigungselements gemeint. Die Zwischenlage erfüllt hierbei eine isolierende und trennende Funktion. Alternativ oder ergänzend kann die Zwischenlage den

Tragabschnitt im Verbindungsbereich vollständig umhüllen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Verankerungsabschnitt relativ kurz ist, also nur geringfügig über den Untergrund hinaus ragt und der Tragabschnitt relativ weit in die Dämmung hinein ragt. Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Befestigungselement ist, dass der Verankerungsabschnitt und der Tragabschnitt formschlüssig miteinander verbunden sind. Die formschlüssige Verbindung ist derart ausgestaltet, dass sie auch dann noch Kräfte zwischen Tragabschnitt und Verankerungsabschnitt übertragen kann, wenn die Zwischenlage nicht mehr vorhanden ist, wie dies beispielsweise bei einem Brandereignis der Fall sein kann. Der Tragabschnitt kann sich auch dann nicht vom Verankerungsabschnitt lösen. . .

Zur formschlüssigeπ Verbindung von Tragabschnitt und Verankerungsabschnitt weist der Verankerungsabschnitt in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements im Verbindungsbereich eine erste Querschnittsänderung auf, die von einer korrespondierenden zweiten Querschnittsänderung des Tragabschnitts hintergriffen wird. Die Form der

Querschnittsänderungen ist dabei frei wählbar, solange sie derart miteinander korrespondieren, dass der Tragabschnitt und der yerankerungsabschnitt formschlüssig verbindbar sind. Die Querschnittsänderungen sind derart ausgestaltet, dass bei fehlender Zwischenschicht der Tragabschnitt über einen begrenzten Bereich relativ zum Verankerungsabschnitt bewegt werden kann. Ein Lösen des Tragabschnitts vom

Verankerungsabschnitt ist aber ausgeschlossen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements ist mindestens eine Querschnittsänderung als nutartige Vertiefung ausgestaltet. Die nutartige Vertiefung kann am Tragabschnitt oder am Verankerungsabschnitt angeordnet sein. Natürlich können auch mehrere nutartige Vertiefungen am Tragabschnitt oder am Verankerungsabschnitt oder an beiden Abschnitten vorhanden sein. In die nutartigen Vertiefungen können korrespondierende Flächen des jeweils anderen Abschnitts zur formschlüssigen Kraftübertragung zwischen Trag- und Verankerungsabschnitt eingreifen.

Die nutartige Vertiefung weist in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements eine Tiefe auf, die größer als die Dicke der Zwischenlage ist. Somit ist gewährleistet, dass die zur nutartigen Vertiefung korrespondierende Fläche so weit in die nutartige Vertiefung eingreifen kann, dass auch bei fehlender Zwischenlage der Tragabschnitt und der Verankerungsabschnitt formschlüssig und unlösbar miteinander verbunden sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements ist eine Querschnittsänderung als federartige Erhöhung ausgestaltet und die erste Querschnittsänderung und die zweite Querschnittsänderung sind derart gestaltet, dass sie in der Art einer Nut- und Federverbindung ineinander greifen. Vorzugsweise entspricht die Höhe der Feder im Wesentlichen der Tiefe der korrespondierenden Nut. Somit kommt es auch bei fehlender Zwischenschicht zu einer Verzahnung zwischen der Nut und der Feder. Vorzugsweise ist die Zwischenlage zwischen Verankerungsabschnitt und Tragabschnitt im Wesentlichen vollflächig ausgebildet. Somit wird verhindert, dass es im Verbindungsbereich, also über die Kontaktfläche zwischen Tragabschnitt und Verankerungsabschnitt, zu einem Wärmefluss kommt. Wäre die Zwischenlage nicht vollflächig ausgebildet, so könnten sich der Trag- und der Verankerungsabschnitt berühren, wodurch ein Wärmefluss über die Berührungsfläche der beiden Bauteile aus Metall möglich wäre, was zu erhöhten Wärmeverlusten führen würde.

Ebenso würde eine lokale Verringerung der Dicke der Zwischenlage im Verbindungsbereich zu einem erhöhten Wärmefluss führen. Eine lokale Verringerung der Dicke der Zwischenlage, also eine Querschnittsschwächung, kann beispielsweise ungewollt beim Verpressen des Tragabschnitts mit dem Verankerungsabschnitt verursacht werden, da durch das Verpressen die Isolierschicht lokal zusammengedrückt werden kann. Daher wird ein erfindungsgemäßes Befestigungselement bevorzugt, bei dem die Zwischenlage im Verbindungsbereich, insbesondere im Bereich der

Querschnittsänderungen, im Wesentlichen mit konstanter Dicke ausgebildet ist. Durch die formschlüssige Verbindung von Trag- und Verankerungsabschnitt kann dies gewährleistet werden, da die korrespondierenden Querschnittsänderungen derart aufeinander abgestimmt werden können, dass der Tragabschnitt im montierten Zustand im Wesentlichen passgenau mit dem Verankerungsabschnitt verbunden ist, ohne dass dabei die Zwischenlage gestaucht oder beschädigt wird.

Um eine möglicht große Reduktion der Wärmeverluste zu erreichen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements die isolierende Zwischenlage wärmeisolierend. Beispielsweise ist sie aus Kunststoff hergestellt. Idealerweise weist die Zwischenlage einen Wärmedurchgangskoeffizient auf, der kleiner oder gleich dem Wärmedurchgangskoeffizienten einer Umhüllung aus Kunststoff ist. Der Wärmedurchgangskoeffizient für Kunststoff liegt im Bereich von 0,20 - 0,40 W/(mK). Zur Verringerung von Wärmeverlusten ist eine möglichst große Dicke der Zwischenschicht sowie eine großflächige Umhüllung des Verankerungsabschnitts durch die Zwischenschicht von Vorteil. Eine komplette Umhüllung des Verankerungsabschnitts ist möglich.

Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist nicht ausschließlich dann einsetzbar, wenn Wärmeverluste aus einem Gebäude auf Grund von Befestigungselementen verringert oder verhindert werden sollen. Auch für den umgekehrten Fall, ein Eindringen von Wärme in ein gekühltes Gebäude oder einen Kühlraum zu verhindern, ist das erfindungsgemäße Befestigungselement verwendbar.

Zur Verbesserung der Isolation umhüllt die Zwischenlage bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Befestigungselements nicht nur den

Verbindungsbereich und das hintere Ende des Verankerungsabschnitts, sondern auch noch mindestens einen Teil des Verankerungsabschnitts zwischen dem in Einsteckrichtung vorderen Ende des Befestigungselements und dem Verbindungsbereich. Vorzugsweise ist der Verankerungsabschnitt von der Zwischenlage vollständig umhüllt. Damit ist der Verankerungsbereich durch die Zwischenlage vollständig von den das Befestigungselement umgebenden Medien und Stoffen getrennt. Hinsichtlich der wärmeisolierenden Wirkung hat dies den Vorteil, dass nicht nur ein direkter Wärmeübergang von dem Tragabschnitt auf den Verankerungsabschnitt, sondern beispielsweise auch von der umgebenden Außenluft auf den aus Metall bestehenden Verankerungsabschnitt des Befestigungselements, verhindert wird.

Ergänzend oder alternativ kann der Tragabschnitt vollständig von der Zwischenlage umhüllt sein.

Ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen, kann die Zwischenlage auch andere isolierende Funktionen übernehmen. Beispielsweise kann sie schalldämmend sein. Dies ist ergänzend oder an Stelle zu ihrer wärmeisolierenden Funktion möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein erstes erfindungsgemäßes Befestigungselement in einem Untergrund mit einem Bauteil in einer Schnittdarstellung;

Figur 2 der Verbindungsbereich zwischen Tragabschnitt und

Verankerungsabschnitt eines zweiten erfindungsgemäßen Befestigungselements in einer Schnittdarstellung; und

Figur 3 der Verbindungsbereich zwischen Tragabschnitt und Verankerungsabschnitt eines dritten erfindungsgemäßen

Befestigungselements in einer Schnittdarstellung. In Figur 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Befestigungselement 1 dargestellt, mit dem ein Fassadenelement 2 als Bauteil in einem Untergrund 3 verankert ist. Das Befestigungselement 1 durchdringt dabei eine Dämmung 4, die zur Wärmeisolierung eines nicht dargestellten Gebäudes zwischen einem Luftspalt 5 und dem Untergrund 3 angeordnet ist. Das Befestigungselement 1 mit einem entlang seiner Längsachse lang gestreckten Verankerungsabschnitt 6 zur Verankerung in dem Untergrund 3 und einem Tragabschnitt 7 mit einem Lastangriffsmittel 8 weist einen Verbindungsbereich 9 auf, mit dem der Verankerungsabschnitt 6 mit dem Tragabschnitt 7 verbunden ist. Das Lastangriffsmittel 8, in Form einer quer zur Längsachse des Befestigungselements 1 verlaufenden Bohrung 21 , nimmt einen Dorn 22 auf, der mit dem Fassadenelement 2 verbunden ist und Kräfte aus dem Fassadenelement 2 in das Befestigungselement 1 überträgt.

Das Befestigungselement 1 weist eine Zwischenlage 14 auf, die den

Verankerungsabschnitt 6 vollständig umhüllt. Die Zwischenlage 14 ist wärmeisolierend als thermische Trennschicht ausgeführt und besteht beispielsweise aus einem Kunststoff, möglichst mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Die Zwischenlage 14 kann auch andere isolierende Funktionen, wie zum Beispiel die einer Schalldämmung, übernehmen. Das Befestigungselement 1 ist in einem Bohrloch 10 im Untergrund 3 mit einer Klebermasse 1 1 befestigt. Um in der Klebermasse 11 möglichst große Kräfte übertragen zu können, weist das Befestigungselement 1 an seinem in Einsteckrichtung vorderen Ende 12 einen zylindrischen Bereich 15 mit einem sich entgegen der Einsteckrichtung daran anschließenden konischen Bereich 13 auf, dessen Querschnitt sich entgegen der Einsteckrichtung verjüngt. Der Verankerungsabschnitt 6 des

Befestigungselements 1 ist durch die Klebermasse 11 formschlüssig mit dem Untergrund 3 verbunden. Der zylindrische Bereich 15 ist dabei derart gestaltet, dass sein Durchmesser D ₁ ohne Zwischenlage größer ist als der kleinste Durchmesser D ₂ des konischen Bereichs 13, wobei im Durchmesser D ₂ die Dicke d der Zwischenlage 14 beinhaltet ist. Dadurch ist das Befestigungselement 1 auch dann noch sicher im

Bohrloch 10 verankert, wenn die Zwischenschicht 14 nicht mehr vorhanden ist, was beispielsweise durch die Einwirkung von Feuer und Hitze im Falle eines Gebäudebrandes möglich wäre.

Der Verankerungsabschnitt 6 ist zudem an seinem in Einsteckrichtung hinteren Ende 16 und im Verbindungsbereich 9 durch die Zwischenlage 14 vollständig umhüllt. Im Verbindungsbereich 9 sind der Verankerungsabschnitt 6 und der Tragabschnitt 7 formschlüssig miteinander verbunden. Hierzu weist der Verankerungsbereich 6 des Befestigungselements 1 eine erste Querschnittsänderung 17 in Form eines Bunds 18 auf. Der Verbindungsbereich 9 ist ebenfalls von der Zwischenlage 14 umhüllt, ebenso wie das sich an den Verbindungsbereich 9 anschließende hintere Ende 16 des

Verankerungsabschnitts 6. Der Tragabschnitt 7 weist eine zweite korrespondierende Querschnittsänderung 19 in Form von abgewinkelten Stegen 20 auf, die den Bund 18 hintergreifen. Der Durchmesser D ₃ des Bunds 18 ist der größer als der lichte Abstand D ₄ zwischen den Stegen 20. Somit wird verhindert, dass sich bei fehlender Zwischenlage 14 der Tragabschnitt 7 im Verbindungsbereich 9 vom Verankerungsabschnitt 6 lösen kann. Der Tragabschnitt 7 lässt sich im Fall eines Verlustes der Zwischenlage 14 relativ zum Verankerungsabschnitt 6 verschieben, ist aber weiterhin unlösbar mit diesem verbunden. Dies verhindert beispielsweise im Falle eines Brandes, dass sich das Fassadenelement 2 vom Verankerungsabschnitt 6 löst und von dem Gebäude herunterfällt, wodurch Personen gefährdet würden. Durch das Befestigungselement 1 können somit Kräfte dauerhaft und sicher in den Untergrund 3 übertragen werden.

Figur 2 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Befestigungselement V mit einem Verbindungsbereich 9', der an einem hinteren Ende 16' eines Verankerungsabschnitts 6' angeordnet ist. Der Verankerungsabschnitt 6' weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, mit einer als nutartige Vertiefung 23 ausgestalteten ersten Querschnittsänderung 17' im Verbindungsbereich 9', deren Tiefe t, größer als eine Dicke d einer isolierenden Zwischenlage 14' ist. Die Nut 23 ist als umlaufende Nut ausgebildet, mit einem ausgerundeten Nutengrund 24. Das hintere Ende 16' des Verankerungsabschnitts 6' sowie der Verbindungsbereich 9' sind vollständig durch die Zwischenlage 14' aus

Kunststoff umhüllt. Im Verbindungsbereich 9' ist die Zwischenlage 14' im Wesentlichen vollflächig ausgebildet, ohne dass ihre Dicke d, im Vergleich zu der Dicke d ₂ im übrigen Verankerungsabschnitt 6' reduziert wäre. Im Verbindungsbereich 9' ist ein Tragabschnitt T mit Lastangriffsmitteln 8' angeordnet. Der Tragabschnitt T umgreift den Verankerungsabschnitt 6' und weist eine federartige Erhöhung 25 als zweite

Querschnittsänderung 19' auf, deren Höhe t ₂ im Wesentlichen der Tiefe t, der korrespondierenden Nut 23 entspricht. Die erste Querschnittsänderung 17' und die zweite Querschnittsänderung 19' korrespondieren miteinander und greifen in der Art einer Nut- und Federverbindung ineinander. Somit ist gewährleistet, dass auch bei fehlender Zwischenlage 14' der Tragabschnitt T formschlüssig mit dem

Verankerungsabschnitt 6' verbunden ist. Durch das Befestigungselement 1 ' können . .

somit Kräfte dauerhaft und sicher in den nicht dargestellten Untergrund übertragen werden. Der Tragabschnitt T ist als Hülse 26 mit einem Außengewinde 27 als Lastangriffsmittel 8' ausgebildet. Die Hülse 26 ist beispielsweise ein gestanztes Teil aus Stahlblech, das durch Biegen und Verpressen formschlüssig am Tragabschnitt T befestigt wird.

Figur 3 zeigt einen Verbindungsbereich 9" eines weiteren erfindungsgemäßen Befestigungselements 1 ". Der wesentliche Unterschied zu dem in Figur 2 dargestellten Verbindungsbereich 9' ist, dass der Verankerungsabschnitt 6" zwei nutartige Vertiefungen 23" aufweist, in die federartige Erhöhungen 25" des Tragabschnitts 7" eingreifen und den Tragabschnitt 7" und den Verankerungsabschnitt 6" formschlüssig miteinander verbinden. Auch in diesem Fall ist die Tiefe t," der Nut 23" größer als die Dicke d," der Zwischenlage 14", wobei die Zwischenlage 14" im Verbindungsbereich 9" und am hinteren Ende 16" des Verankerungsabschnitts 6" im Wesentlichen vollflächig ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann die Zwischenlage den Verankerungsabschnitt 6" auch in einem Bereich zwischen hinterem Ende 16" und Verbindungsbereich 9" umhüllen. Die Dicke d," entspricht im Wesentlichen der Dicke d ₂ " der Zwischenlage 14" außerhalb des Verbindungsbereichs 9" des Verankerungsabschnitts 6". Die Tiefe t," der Nut 23"entspricht im Wesentlichen der Höhe t ₂ " der federartigen Erhöhung 25", so dass eine Art Nut- und Federverbindung entsteht, wodurch der Tragabschnitt 7" und der

Verankerungsabschnitt 6" durch diese ersten und zweiten Querschnittsänderungen 17" und 19" formschlüssig miteinander verbunden sind. Auch in diesem Fall ist als Lastangriffsmittel 8" ein Außengewinde 27" vorgesehen.

Ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen, kann die formschlüssige Verbindung zwischen Tragabschnitt 7, 7', 7" und Verankerungsabschnitt 6, 6', 6" über weitere Elemente erfolgen, beispielsweise über einen Stift, der in eine Bohrung am Tragabschnitt 7, 7', 7" und am Verankerungsabschnitt 6, 6', 6" eingesetzt und mit einer isolierenden Umhüllung, ähnlich der Zwischenlage 14, 14', 14", versehen ist.