Holzbauelement und dessen Verwendung Die Erfindung betrifft ein verstärktes Holzbauele ment und dessen Verwendung.
Trotz dem Fortschritt im Eisen-, Beton- und Kunststoffbau ist Holz als Baustoff immer noch sehr begehrt. Es wurde bereits versucht, einen der Haupt nachteile des Holzes, die geringe Festigkeit bezüglich der Zugkräfte, durch Einlegen von Metall-Lamellen oder Metalldrähten zu verbessern. Die heutige Leim technik lässt aber fabrikationsmässig eine gute Ver bindung zwischen Metall und Holz nicht zu. Zudem erhält man auch nie ein gutes Abschmiegen der bei den Teile gegeneinander, da diese schwer deformier bar sind.
Die Unebenheiten müssen mit dem Leim ausgeglichen werden oder es entstehen Hohlräume. Nach einer nur rohen Bearbeitung des Holzes erhält man eine noch schlechtere Verbindung.
Zur Verstärkung eines Bauelementes aus Holz oder Holzspanstoff besteht dieses erfindungsgemäss aus einem ein- oder mehrschichtigen Holz- oder Holzspanstoffteil, mit welchem eine aus synthetischen Fasern, wie z. B. Glasfasern, bestehende Verstär kungseinlage verleimt ist.
Die Verstärkungseinlagen können als Glasfaser matte oder -büschel, bei der die Faserrichtung unge ordnet ist, oder als Glasfasergewebe oder -strang mit geordneter Faserrichtung eingelegt werden.
Vorzugsweise erfolgt das Anbringen der Verstär kungseinlage in der Ebene grösster Zugbeanspru chung des Bauelementes.
Anhand der Zeichnung werden verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes er läutert.
Es zeigt: Fig. 1 a einen Schnitt und Fig. 1b eine Seitenansicht eines Holzbalkens, Fig. 2a einen Schnitt und Fig. 2b eine Seitenansicht einer Holzplatte, Fig. 3a einen Schnitt und Fig. 3b eine Ansicht und Fig. 3c eine Ansicht einer ähnlichen Ausführungs form, Fig. 4a einen Schnitt und Fig. 4b eine Ansicht eines lamellierten Balkens,
Fig. <I>5a</I> einen Schnitt und Fig. 5b eine Seitenansicht eines gebogenen Bal kens, Fig. 6a und 6b je einen Schnitt und Fig. 6c eine Ansicht auf einen geknickten Träger sowie Fig. 7 einen Schnitt durch einen Balken. Das Bauelement gemäss Fig. la und 1b besteht aus einem einfachen Holzbalken 1, auf welchem ein seitig eine Glasfaserschicht 2 aufgebracht ist. Zwecks Schonung ist die Schicht mit einer Holz-Spanplatte oder einem Harzüberzug 3 abgedeckt.
Die Glasfaser schicht 2 besteht vorzugsweise aus nebeneinanderge- legten Glasfasersträngen, die mit einem Kunstharz verklebt sein können. Diese Ausführung eignet sich besonders für eine nachträgliche Verstärkung von Bauelementen. Beim Bauelement gemäss Fig. <I>2a</I> und<I>2b</I> handelt es sich eher um eine verstärkte Platte, bei welcher zwischen den beiden Deckschichten 4 eine Faser schicht 5 eingeleimt ist. Die obere Deckschicht 4 be steht selbst aus schichtweise verleimten Hölzern.
Der Balken nach den Fig. 3a und 3b besteht aus Schichthölzern 6, wobei in zwei Leimfugen je eine Faserschicht 7 eingelegt ist. Die Fig. 3c zeigt den glei chen Balken, wobei aber die Faserschichten 7 nicht durchgehend angeordnet sind. Bei Auflage des Bal kens oder einer Platte auf Stützen 8 sollen die Faser- schichten 7 entsprechend dem Auftreten der Zu- spannungen angeordnet sein.
Da nun die Zugspannungen nur noch von den eingelegten Fasern 9 aufgenommen werden, ist auch die Ausführung von lamellierten Trägern mit hoch- kannt gestellten Brettern 10 möglich. Diese Ausfüh rungsart gemäss Fig.4a und 4b ermöglicht auch, analog dem Stahlbetonbau, die Zugfasern für die Aufnahme der Schubspannungen im Holz mit heran zuziehen, da Holz nur geringe Schubkräfte aufneh men kann. Somit werden die bisher notwendigen komplizierten Stegherstellungen vereinfacht.
Auch gebogene Konstruktionen, in denen Zug kräfte auftreten, lassen sich, wie die Fig. 5a und 5b zeigen, nun mit hochkant gestellten Brettern 11 von verschiedener Länge herstellen. Mit 12 sind die ein geleimten Fasern berechnet.
Eine besonders einfache Herstellung von Rahmen ecken (Fig. 6a, 6b und 6c) wird dadurch ermöglicht, dass das Holz weder gebogen noch auf Zug zusam mengeschiftet werden muss. 13 sind die Holzelemente, 14 die Faserelemente.
Da die Zugfaserarmierung ein Vielfaches der Holzdruckfestigkeit aufnimmt, können statt den im Holzbau bisher erforderlichen Doppel-T Querschnit ten nun einfache T-Querschnitte, wie in Fig. 7 darge stellt, den Zweck erfüllen (Plattenbalkentheorie). Die Faserarmierung 15 ist aussen am Holz 16 angeord net.
Die leichte beliebige Formgebung der eingelegten Zugfasern erzeugt keine primäre Spannungen in ver leimten Konstruktionen. Es brauchen also keine Ge genkräfte während der Leimerhärtung angesetzt zu werden, im Gegensatz zu den aus flachgelegten Bret tern hergestellten gebogenen Trägern.
Durch Einbau von festen Umlenkpunkten für die Zugfasern beim Herstellen von armierten lamellier- ten Holzträgern oder von Holzspanelementen, lassen sich auch an die Zugfasern Vorspannungen anbrin gen, ähnlich denen im Stahlbetonbau.
Mit Zugfasern armiert können kurze Hölzer zu endlosen Strängen zusammengeleimt werden. Der bisherige Holznachteil der Astigkeit usw. fällt bei der übrigbleibenden Druckbelastung nicht mehr ins Ge wicht.
Alle mit hochzugfesten Glasfasern oder anderen synthetischen Fasern hergestellte armierte Holzver- bundkonstruktionen sind antimagnetisch, lassen sich sägen und nageln.
Werden bei Fachwerkbindern die einzelnen Fach werkstäbe und Gurten aus Lamellen zusammenge setzt, so können, wie vorher, in den Leimfugen die Armierungsfasern eingelegt werden. Aus der Zugarmierung der Gurten werden die anteilmässigen Zugfasern für die Stäbe direkt ab geführt, was die bisherigen komplizierten Holzkno- tenpunkt-Zugverbindungen erübrigt.
Damit werden in Holz- oder Holzspanelementen die Zugspannungen von hochzugfesten Fasern aufge nommen und lediglich die Druckspannungen dem Holz überlassen, so werden sehr steife Verbundkör per erzielt. Als Fasern bieten unter anderem die hochzugfesten Glasfasern, oder andere synthetische Fasern, die sich gut mit dem Holz und Holzspänen verbinden lassen, die Möglichkeit, zur Herstellung solcher Verbundkonstruktionen. Glasfasern z. B. haben ähnliche hohe Zugfestigkeiten wie Stahl, Holz, ähnliche Druckfestigkeiten wie Beton.
Die Fasern können in Büscheln, in Spanholz oder Faden neben Faden in die Leimfugen von Holzkon struktionen eingelegt werden. Es kann auch zweck- mässig sein, die Fasern zur Verstärkung oder direk ten Aufnahme von Zugspannungen auf der Aussen seite von Körpern nachträglich anzubringen, d. h. aufzuleimen und mit einer Schicht von Holz, Holz spänen oder Harz gegen Beschädigungen zu schützen.
Wood construction element and its use The invention relates to a reinforced Holzbauele element and its use.
Despite the progress in iron, concrete and plastic construction, wood is still very popular as a building material. Attempts have already been made to improve one of the main disadvantages of wood, the low strength in terms of tensile forces, by inserting metal slats or metal wires. Today's glue technology does not allow a good connection between metal and wood in terms of production. In addition, you never get a good fit between the parts, because they are difficult to deform.
The unevenness must be evened out with the glue or voids will arise. After only rough processing of the wood, an even worse connection is obtained.
To reinforce a component made of wood or wood chipboard, this consists according to the invention of a single or multi-layer wood or wood chipboard part, with which a synthetic fiber, such as. B. glass fibers, existing reinforcement insert is glued.
The reinforcing inserts can be inserted as a glass fiber mat or tuft in which the fiber direction is unclear, or as a glass fiber fabric or strand with an ordered fiber direction.
The reinforcement insert is preferably attached in the plane of greatest tensile stress on the component.
With the aid of the drawing, various exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained.
It shows: FIG. 1a a section and FIG. 1b a side view of a wooden beam, FIG. 2a a section and FIG. 2b a side view of a wooden panel, FIG. 3a a section and FIG. 3b a view and FIG. 3c a view of a Similar embodiment form, Fig. 4a a section and Fig. 4b a view of a laminated beam,
Fig. 5a </I> shows a section and Fig. 5b shows a side view of a curved bar, Figs. 6a and 6b each show a section and Fig. 6c shows a view of a kinked support and Fig. 7 shows a section through a bar . The component according to FIGS. La and 1b consists of a simple wooden beam 1, on which a glass fiber layer 2 is applied on one side. For the sake of protection, the layer is covered with a wood chipboard or a resin coating 3.
The glass fiber layer 2 preferably consists of glass fiber strands placed next to one another, which can be glued with a synthetic resin. This version is particularly suitable for subsequent reinforcement of components. The component according to FIGS. <I> 2a </I> and <I> 2b </I> is rather a reinforced plate in which a fiber layer 5 is glued in between the two cover layers 4. The upper cover layer 4 be itself is made of wood glued in layers.
The beam according to FIGS. 3a and 3b consists of laminated wood 6, with a fiber layer 7 being inserted in each of two glue joints. Fig. 3c shows the same bar, but the fiber layers 7 are not arranged continuously. When the beam or a plate is placed on supports 8, the fiber layers 7 should be arranged according to the occurrence of the tension.
Since the tensile stresses are now only absorbed by the inserted fibers 9, it is also possible to make laminated supports with boards 10 positioned upright. This Ausfüh approximately type according to Fig.4a and 4b also enables, analogous to the reinforced concrete construction, the tensile fibers for absorbing the shear stresses in the wood to include, since wood can only absorb low shear forces. This simplifies the complicated bar production that was previously necessary.
Curved constructions in which tensile forces occur can, as FIGS. 5a and 5b show, now be made with boards 11 of different lengths placed on edge. With 12 the glued fibers are calculated.
A particularly simple production of frame corners (Fig. 6a, 6b and 6c) is made possible by the fact that the wood does not have to be bent or put together under tension. 13 are the wooden elements, 14 the fiber elements.
Since the tensile fiber reinforcement absorbs a multiple of the compressive strength of the wood, instead of the double T cross sections previously required in timber construction, simple T cross sections, as shown in Fig. 7 Darge, can now fulfill the purpose (plate beam theory). The fiber reinforcement 15 is net on the outside of the wood 16 angeord.
The light, arbitrary shape of the inserted tensile fibers does not create any primary tension in glued structures. So there are no opposing forces to be applied during the glue hardening, in contrast to the curved beams made from flat boards.
By installing fixed deflection points for the tension fibers when manufacturing reinforced, laminated wooden beams or wood chip elements, pretensioning can also be applied to the tension fibers, similar to those in reinforced concrete construction.
Reinforced with tensile fibers, short pieces of wood can be glued together to form endless strands. The previous wood disadvantage of knottiness, etc., is no longer relevant in the remaining pressure load.
All reinforced wood composite constructions made with high-tensile glass fibers or other synthetic fibers are anti-magnetic and can be sawed and nailed.
If the individual lattice bars and chords are put together from lamellas in trusses, the reinforcing fibers can be inserted into the glue joints as before. The proportion of the tensile fibers for the rods are taken directly from the tensile reinforcement of the belts, which eliminates the need for the previously complicated wooden knot tensile connections.
This means that the tensile stresses of high tensile strength fibers are taken up in wood or wood chip elements and only the compressive stresses are left to the wood, so that very stiff composite bodies are achieved. As fibers, among other things, the high tensile strength glass fibers, or other synthetic fibers that can be easily combined with the wood and wood chips, offer the possibility of producing such composite structures. Glass fibers e.g. B. have similar high tensile strengths as steel, wood, similar compressive strengths as concrete.
The fibers can be laid in tufts, in chipboard or thread next to thread in the glue joints of wood structures. It can also be expedient to attach the fibers subsequently to reinforce or directly absorb tensile stresses on the outside of bodies, ie. H. to be glued on and protected against damage with a layer of wood, wood chips or resin.