Balken-Wand Verbindung

[bluezomo]

Ich muss einen Balken mit der Steinwand (Zement) verbinden. Da der lokale Händler keine versteckten Balkenverbinder anbot, habe ich mich für die Stütze entschieden. 10mm Schraube, hält perfekt, aber ist es genügend?
Beim Verschrauben des Balkens ist natürlich noch der Dilettanten-Spalt entstanden (Wand Balken Abstand). Nun frage ich mich, ob ich den Spalt kaschieren kann oder den Balken selber doch noch an der Wand befestigen soll. Das Minimum wäre eine weitere 10mm Schraube auf der Wandseite und ein Loch, ca. 20-30 mm in den Balken. Besser ein unsichtbarer Balkenschuh.
Ist die Verankerung notwendig oder reicht die Stütze?
Auf den Balken kommen 30mm Dielen, die Distanz von Balken zur Wand hinten beträgt 1m, die Fläche beträgt somit 2.7m² und ist nur als Stauraum gedacht.
Der Balken hat 70x110 mm

[Rudi O]

Die "Stütze", also das Holz in 45° Lage nennt man Kopfband. Das wird nicht als Stütze eingesetzt sondern soll seitliche Verschiebungen verhindern. Statisch korrekt wäre ein Balken der an der Wand lang bis zum Boden geht. Aus welchem Material ist die Wand?

Ob der Querschnitt des Balkens den Stauboden tragen kann hängt auch davon ab welche Last er tragen soll.

[bluezomo]

Die Wand ist aus Stein und Zement, typisch für baite (Berghaus).
Der Stauboden sollte sein Eigengewicht, "Stauzeug" plus das Gewicht eines Menschen tragen können, i.e. ich werde dort Kisten lagern und dafür mit der Leiter hinaufsteigen.

[Rudi O]

Ich vermute Naturstein und Zement. Kannst du da vernünftig reinbohren? Wenn ja, mein Tipp: Nimm das Kopfband ab, Das ist statisch ungünstig um Last zu tragen. Die Scherkräfte die auf die Schraube wirken passen nicht. Besser wäre ein Balken an der Wand oder, wenn du vernünftig bohren kannst und Dübel gut halten ein Kurzes Balkenstück von ca. 40 cm lotrecht unter den Balken. Den mit zwei, drei Schrauben in der Wand befestigen. Die Schrauben sollten dem Balken Querschnitt entsprechen tief in der Wand sein. Also 10 cm Balken, 10 cm Schraube in der Wand. Bei 110 mm Balken höhe und geschätzten 3 Meter Balkenlänge hält der Balken. Wobei ich vermute das es sich um Nadelholz handelt. Bei Tanne und Fichte, die sehr flexibel sind, könnte der Balken sich mit der Zeit unter Belastung, wenn diese zu hoch ist, durchbiegen.

[bluezomo]

Besser wäre ... ein Kurzes Balkenstück von ca. 40 cm lotrecht unter den Balken.

Oje, genau das wollte ich ursprünglich machen, doch aus ästhetischen Gründen habe ich mich für das Kopfband entschieden. Ein lotrechtes Balkenstück anzubringen wäre wesentlich einfacher.

Um die Sache zu retten werde ich wohl zu einem Balkenträger greifen (e.g. https://www.galaxus.ch/de/s4/product/si ... r-10879818)

Oder eine grosse Schraube 45° von oben in den Balken und dann in die Wand. Es ist ja keine Fläche, die viel tragen muss.

[Rudi O]

Stellen wir mal einige Überlegungen an warum der Balken an der Wand hält:

Die Antwort - Reibung. Die Reibung die zwischen Wand und Balken entsteht wenn die Schrauben den Balken an die Wand ziehen.

Wie wirkt eine Schraube? Die ist Konstruiert das sie auf Zug am stabilsten ist. Scherkräfte und Biegekräfte sowie Drehkräfte können Schrauben nur bedingt aufnehmen. Es ist erstaunlich wie leicht man einer Schraube die mit 120 nM angezogen werden soll den Kopf abdrehen kann wenn sie fest sitzt.

Eine Schraube von oben durch den Balken in die Wand würde ich nicht empfehlen, da zweifel ich an der Belastbarkeit. Auch der Versteckte Balkenaufhängung dürfte nich geeignet sein. Diese ist für Verbindungen zwischen hölzern vorgesehen. Dort kann sie mit entsprechenden Schrauben tragfähig verankert werden. Die Löcher die Du zur Befestigung an der Wand nehmen würdest erscheinen recht klein. Da dürften maximal 5 mm starke Schrauben durchgehen. Ob die lang genug sind um in deiner Wand ordentlichen Halt zu finden ist fraglich. Die Schrauben müssen in die Wand und nicht nur in den Putz.

[bluezomo]

Eine Schraube von oben durch den Balken in die Wand würde ich nicht empfehlen, da zweifel ich an der Belastbarkeit.

Aus meiner Sicht: Auf die 45° Schraube wirken (vereinfacht) zwei Kräfte: die Druckkraft wird auf die Wand umgeleitet. Das sollte die Schraube locker aushalten. Die andere Kraft versucht, die Schraube zu biegen, so dass Schraube (Metall) als auch die Wand (Zement, Stein) diese Kraft abgekommen, i.e. die Schraube könnte abbrechen oder das Loch in der Wand aufbrechen.

Ich schätze jedoch, dass eine 10mm Schraube die tatsächlich zu erwartenden Kräfte des Stauraums gut aushalten sollte. Die Dielen wiegen ca. 30kg, eine Person mit 100kg, die sich bewegt ... ergibt max. ca 2000N. 200kg auf Kopfband und Schraube verteilt, Kraft aufgeteilt ... ergibt 50kg auf die Schraube.
Sollte die Schraube aushalten.

[Rudi O]

Du hast aber dann im Balken eine Belastung seitlich zur Holzfaser. Genau die Richtung in der das Holz am schnellsten ausreißt. Daher wird in der Zimmerei so Konstruiert das Druck auf die Verbindungen kommt und kein Zug. Holz ist bei Belastung auf Zug eigentlich stabiler als auf Druck. Die Schwachstellen sind die Verbindungen. Kopfbänder im Dachstuhl oder einer großen Scheune widerstehen der Belastung durch Wind nur wenn das Kopfband gestaucht / auf Druck belastet wird. Bei Kopfbändern die Auf Zug belastet würden und kein Gegenstück im Gebälk haben würden die Zapfen aus ihren Löchern reißen. Zudem kommt hinzu das dein Balken sich je nach Feuchtigkeit dehnt oder schrumpft. Das Macht eine von vorne herein zu schwache Verbindung auf die Zeit noch schwächer.....

[Claus P]

Mir gefällt die Lösung, so wie sie momentan ist auch nicht.

Die Lösung mit dem Balkenschuh finde ich gut. Löcher aufbohren und in die Wand (nicht in den Putz) bohren. Dann mit Klebeanker arbeiten z. B. von Upat. Gibts hier:

https://www.ebay.de/itm/265520408662?_s ... 5324316494

Oder Injektionsmörtel geht auch. 4 Stück 8er oder 10er Gewindestangen (8.8er Güte) eindrehen und das hält. Keine Gewindestangen vom Baumarkt. Die sind weich (4.6) und halten nicht. Die reißen ab.

Dann hast du was vernünftiges.

Die Vorredner haben schon alles geschrieben. Das Kopfband nimmt normalerweise nur den Schub auf. Wenn der Balken von oben belastet wird, bekommt er Biegung und die zur Folge die Schraube im Kopfband auf Zug belastet. Unterschätze das nicht, da kommen gleich mal ein paar Newton zuammen. Noch dazu wenn Menschen darauf gehen sollen, würde ich auf Nummer Sicher gehen.

[bluezomo]

An das Aufbohren der Löcher der Balkenverbindung dachte ich auch, die kleinen Löcher sind ja definitiv für Holz gedacht. Aber anstelle der chemischen Bindung tendiere ich eher auf Hochleistungs-Dübel (e.g. https://www.galaxus.ch/de/s4/product/fi ... l-18458315)

Geht das?

Die Newtons gehen hoch, wenn eine Person sich auf dem Boden hüpft, aber da der Stauraum nur 80cm hoch ist, ist die Bewegung ist dort deutlich eingeschränkt. Da kann man nicht einmal stehen, nur kriechen. Die Dielen werden auf der hinteren Seite durch die Wand gestützt, also ca. 50%. Nur wenn ich e.g. auf einen Stuhl davorstehe und mich dann mit Schwung nach oben katapultiere, wird ein Mehrfaches meines Körpergewichts auf den Balken wirken, bis ~2000N. Mehr als 250kg muss aus meiner Sicht die Balkenaufhängung insgesamt nicht aushalten.
Oder irre ich mich da?