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Die Erfindung betrifft einen Holzbauteil mit den Mermalen des einleitenden Teils von Patentanspruch l.
Holzbauteile, insbesondere langgestreckte Holzbauteile, wie Holzleimbinder, gewinnen auf Grund ihrer statisch guten Eigenschaften sowie auf Grund ihres gefälligen Aussehens, ihrer guten akkustischen Eigenschaften sowie der zunehmenden Ökologisierung des Bauwesens immer mehr an Bedeutung.
Um die Einsatzmöglichkeiten von Holzbauteilen weiter zu verbessern besteht ein Bedarf, die Tragfähigkeit von Holzbauteilen, insbesondere von Holzträgern, zu erhöhen, was jedoch auf Grund des Verhältnisses von Masse zu Belastbarkeit des Holzes an technische Grenzen stösst-
Aus der DE 25 10 262 A ist es bekannt, die Festigkeit von Holzbalken dadurch zu erhöhen, dass in Nuten, die in den Holzbalken eingearbeiten sind, Faserbündel und/oder Fasergewebe eingepresst werden und die Nuten dann mit Epoxiharz, das mit Härter vermischt wird, ausgegossen werden. In Fig. 3 der DE 25 10 262 A ist ein Leimbretterbinder gezeigt, in dem mehrere Schichten von Faserstoffgeweben eingelegt sind.
Die DE 25 31 656 A betrifft einen Holzbauteil, der als Leimbinder ausgebildet sein kann und in dem oben und unten in Nuten Stahlstäbe mit geriffelter Oberfläche eingelegt sind. Dann soll der Raum der Nut mit Kunstharz-Füllstoffgemisch ausgefüllt werden.
Die US 4 615 163 A zeigt ähnliches wie die DE 25 31 656 A, wobei jedoch in eine Nut des Balkens statt eines Stahlstabes ein Polyesterstab eingeleimt wird.
In der Zeitschrift Beton Heft 7/98, insbesondere dem Aufsatz "Bauwerksverstärkung mit CFK-Lamellen", wird auf die Möglichkeit hingewiesen, verschiedene Bauteile durch CFK-Lamellen zu verstärken. Diese Lamellen sollen nachträglich auf den Bauteilen angebracht werden. Das Einbetten von CFK-Lamellen in Holzbauteile ist dieser Schrift jedenfalls nicht als bekannt zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde die Tragfähigkeit von Holzbauteilen, und insbesondere von Holzleimbindern, zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Holzbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Kohlenstoffaserverstärke Kunststoffe (CFK) mit ihrer sehr hohen Zugfestigkeit in Verbindung mit einem relativ geringen spezifischem Gewicht sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Erfindung macht sich die Eigenschaften dieser CFK zunutze, und verwendet sie als Zugbewehrungen für Holzbauteile. Dadurch wird die Zugfestigkeit des Holzbauteiles und, wenn die CFK-Zugbewehrung an der Zugseite eines auf
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Biegung belasteten Balkens angebracht ist, dessen Biegefestigkeit erheblich erhöht.
Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemässen Holzbandteiles sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. Es zeigen die Fig. la und 1b einen einseitig mit einer Zugbewehrung aus CFK verstärkten Balken in einer schematischen Seiten- und Stirnansicht, die Fig. 2a und 2b einen Balken mit einer doppelseitigen Zugbewehrung aus CFK in schematischer Seiten- und Stirnansicht, Fig. 3 in Stirnansicht auf einen einseitig bewehrten Holzleimbinder, Fig. 4 in Seitenansicht einen Holzbalken mit in der Mitte verstärktem Querschnitt und einer Zugbewehrung aus CFK im Bereich der geraden Balkenseite und Fig. 5 in Seitenansicht einen Holzbalken mit in der Mitte verstärktem Querschnitt und einer Zugbewehrung aus CFK an der konvex gekrümmten Längsseite des Balkens.
In Fig. la und 1b ist schematisch ein Balken 1 dargestellt, der an seinen Enden auf Lagern 2 und 3 aufliegt. Im Bereich der unteren Zugseite 4 des Balkens 1 ist am Balken 1 eine Zugbewehrung 5 aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunststoff (im folgenden kurz"CFK") angebracht.
Wie in Fig. 3 in vergrössertem Massstab dargestellt ist, ist der Balken 1 ein sogenannter Holzleimbinder, dessen Lamellen 6 miteinander verleimt sind. An der Zugseite 4 ist in der untersten Lamelle 6 eine längslaufen- de Nut 7 ausgefräst, in welche die Zugbewehrung 5 aus CFK eingelegt ist.
Um die Zugkräfte zwischen der Zugbewehrung 5 und der untersten Lamelle 4 zu übertragen, ist die Zugbewehrung 5 mit einem Epoxidharzkleber in die Nut 7 eingeklebt. Um die Zugbewehrung 5 aus CFK vor mechanischer Beschädigung sowie im Fall eines Brandes vor Feuer und Hitze zu schützen, wird diese mit einer Holzdecklamelle 8 abgedeckt, die mit der untersten Lamelle 6 verleimt ist. Anstelle einer Holzdecklamelle 8, die nur eine Schutzwirkung entfaltet, kann an der Zugseite 4 als unterste Lamelle auch eine tragende Lamelle 6 vorgesehen sein.
In den Fig. 2a und 2b ist ein im wesentlichen dem in dem Fig. la und 1b dargestellten Balken 1 entsprechender Balken 1 dargestellt, bei dem nicht nur eine Zugbewehrung 5 aus CFK an der Zugseite 4, sondern eine Zugbewehrung 10 aus CFK auch an der Druckseite 9 angebracht ist. Da Bewehrungen aus CFK nur eine vergleichsweise geringe Druckfestigkeit aufweisen, bewährt sich eine in den Fig. 2a und 2b dargestellte Bewehrung an zwei Seiten 4 und 9 nur, wenn auch an der Seite 9 des Balkens 1 überwiegend Zugkräfte wirken.
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In den Fig. 4 und 5 sind sogenannte Bogenbinder 11 und 12 dargestellt, wobei die Zugbewehrung 5 aus CFK im in Fig. 4 dargestellten Fall im Bereich des geraden Längsrandes 13, der die Zugseite darstellt, angebracht ist. Im in Fig. 5 dargestellten Fall ist die Zugbewehrung 5 aus CFK im Bereich des konvex gekrümmten Längsrandes 14 des Bogenbinders 12 angebracht.
Bei allen dargestellen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Holzbauteiles kann die Zugbewehrung aus CFK am Holzbauteil entweder vorgespannt oder schlaff (ohne Spannung), angebracht bzw. angeklebt werden, so dass vorgespannte und auch nicht vorgespannte Holzbauteile angefertigt werden können.
Zusammenfassend kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Holzleimbinder wie folgt beschrieben werden :
Kohlenstoffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) mit ihrer sehr hohen Zugfestigkeit in Verbindung mit einem relativ geringen Gewicht sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Erfindung macht sich die Eigenschaften dieser CFK zunutze, indem sie als Zugbewehrungen 5 für Holzleimbinder 1 zum Einsatz kommen, wodurch die Zugfestigkeit des Holzleimbinders 1 und, wenn die Zugbewehrung 5 aus CFK an der Zugseite 4 eines auf Biegung belasteten Balkens 1 angebracht ist, dessen Biegefestigkeit erheblich erhöht wird.