BE1003245A6

BE1003245A6 - Stijve knoop voor houtconstructies en drie-dimensionele houtskeletstrukturen, en dergelijke strukturen voorzien van dergelijke knopen.

Info

Publication number: BE1003245A6
Application number: BE8900445A
Authority: BE
Original assignee: Medts Frans De
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1992-02-04
Also published as: EP0393740B1; DE69014698D1; EP0393740A1

Abstract

Verbinding van houten balken voor het uitvoeren van houtconstructies, met het kenmerk dat deze verbinding bestaat uit ten minste drie elkaar loodrecht kruisende balken waarbij elke balk loodrecht staat op ten minste twee andere balken en met ten minste één balk van elke andere richting mechanisch verbonden is bijvoorbeeld door middel van bouten en moeren en/of houtdraadbouten met als specifiek kenmerk dat deze verbindingswijze in staat is momenten op te nemen, waardoor een met dergelijke verbinding uitgevoerde struktuur vormvastheid, stijfheid, stabiliteit en draagkracht verkrijgt als resusltaat van de verbindingswijze zelf. Alsook alle houtconstructies en houtskeletstrukturen voorzien van dergelijke verbindingen.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  "Stijve knoop voor houtconstructies en drie-dimensionele houtskeletstrukturen, en dergelijke strukturen voorzien van dergelijke knopen". 
 EMI1.1 
 



  ------------------- 
Het is gekend dat het gebruik van houten skeletstrukturen in de bouwnijverheid heel wat voordelen biedt. Bij die voordelen wordt vooral de nadruk gelegd op de eenvoud en de snelheid waarmee deze strukturen kunnen opgericht worden, en in sommige gevallen op hun lichtheid en gemak van transport, waardoor ze kunnen verwezenlijkt worden door een minimum aan niet-gespecialiseerde personen. Daarbij gaat het echter steeds over verbindingsstrukturen als dusdanig, waarbij de strukturen hun stijfheid en mechanische sterkte verkrijgen uit het totale bouwwerk. 



  Bijgevolg dient men in die gevallen veelal gebruik te maken van horizontale en diagonale dwarsliggers om de optredende krachten en momenten op te nemen en te verdelen, en de constructie zodoende voldoende draagkracht te bezorgen. 



  Voor dergelijke kontrukties zijn bijgevolg een groot aantal en een grote diversiteit aan bouwelementen nodig, hetgeen de kostprijs de hoogte doet ingaan en waardoor de eenvoud van konstruktie dikwijls toch nog veel te wensen overlaat. 



   Het voorwerp van de uitvinding is een specifieke verbindingswijze voor het uitvoeren van houtconstructies, die gekenmerkt is door z'n vermogen om momenten. op   te, nemen,   alsook 3-dimentionele houtskeletstructuren waarbij gebruik gemaakt wordt van deze verbindingswijze, en die bijgevolg hun vormvastheid, stijfheid, stabiliteit en draagkracht verkrijgen als resultaat van de verbindingswijze zelf, zonder het bijkomend gebruik van dwarsliggers. 



   De verbindingswijze, volgens de uitvinding is gekenmerkt door ten minste drie elkaar loodrecht kruisende balken, in tenminste drie verschillende vlakken in de ruimte gelegen, zodat een verbinding mogelijk is van elke balk met ten minste 2 van de andere balken en wordt een 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 "stijve   knoop" genoemd.   



   Het vermogen om momenten op te nemen ontstaat, doordat elke balk op die manier, tenminste 2 vaste verbindingspunten verkrijgt, waarvan de horizontale en de vertikale projecties in vlakken die de balk in langsrichting of in dwarsrichting snijden, op een bepaalde afstand van elkaar liggen. Zodoende is elke balk in staat om horizontale en vertikale momenten op te nemen die gelegen zijn in vlakken die de balk snijden in langsrichting of in dwarsrichting, alsook elke samenstelling van dergelijke horizontale en vertikale momenten. In de bijgaande figuur 1 wordt dit principe geïllustreerd. 



   Verdere kenmerken, toepassingsmogelijkheden en praktische voordelen van deze verbindingswijze en van houtskeletstrukturen, gebruik makende ervan, zullen duidelijk worden na de hiernavolgende beschrijving van een mogelijke uitvoeringsvorm van een stijve knoop, volgens de uitvinding en van een drie-dimensionele houtskeletstruktuur gebruik makend van deze uitvoeringsvorm van een stijve knoop, volgens de uitvinding. Zonder daarom de uitvinding te beperken tot deze uitvoeringsvorm. Deze beschrijvingen worden geïllustreerd in de bijgevoegde figuren 2 en 3. 



   Figuur   l   illusteert het principe van een stijve knoop door middel van een voorstelling in perspectief van een stijve knoop met drie elkaar loodrecht kruisende balken, in drie verschillende vlakken in de ruimte gelegen, en met elkaar verbonden. 



   Figuur 2a is een perspektief voorstelling van een mogelijke uitvoeringsvorm van een stijve knoop, waarbij de verschillende balken rechtstreeks met elkaar in kontakt zijn. 



   Figuur 2b is een perspektief voorstelling van een andere mogelijke uitvoeringsvorm van een stijve knoop, waarbij de verschillende balken niet rechtstreeks met elkaar in kontakt zijn. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   Figuur 3, is een perspektief voorstelling van een drie-dimensionele houtskeletstruktuur, gebruik makend van de uitvoeringsvorm van stijve knopen uit figuur 2a of 2b. 



   De figuren 4 en 5 tonen een bovenaanzicht van een deel van een houtskeletstruktuur volgens de uitvinding, en volgens de uitvoeringsvorm van figuur 2, als illustratie van een toepassing van dergelijke houtskeletstrukturen voor de ondersteuning van binnenwanden en buitenwanden. 



   Figuur 6, is een perspektief voorstelling van een twee-dimensioneel, ineenklapbaar raamwerkje, als gemakkelijk te transporteren basis voor constructie van een reeks stijve knopen, volgens de uitvinding. 



   Bij een stijve knoop, zoals voorgesteld in de figuur   l,   worden drie elkaar kruisende balken (1), (2) en (3) zodanig geplaatst dat elke balk loodrecht staat op de twee andere en ermee in kontakt is, zodat een verbinding van elke balk met de twee andere mogelijk is, door middel van houtdraadbouten en/of bouten en moeren. Bij gebruik van slechts drie balken, blijken nog lichte scharnierwerkingen mogelijk (zie pijlen op figuur 1). 



   Bij een mogelijke uitvoeringsvorm van een stijve knoop, volgens de uitvinding, zoals voorgesteld in figuur 
 EMI3.1 
 2a, heeft men vier balken (1) die onderling evenwijdig, op een bepaalde afstand a en a'van elkaar geplaatst zijn, zodanig dat de door de balken omsloten ruimte. een balkvorm heeft met lengte en breedte respectievelijk gelijk aan : a + c + d waarbij c en d gelijk zijn aan de breedtes van de 
 EMI3.2 
 balken (1) die op een afstand a van elkaar geplaatst zijn, en a'+ zijn aan de breedtes van de balken (1) die op een afstand a'van elkaar geplaatst zijn.

   Verder twee, in kruisvorm, loodrecht op elkaar geplaatste balken (2) en (3), waarvan de breedtes b en   b'   mits een kleine speling respectievelijk overeenkomen met de hogergenoemde afstanden a en a', en in een vlak gelegen dat loodrecht staat op de vier balken   (1),   zodanig dat de 2 in 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 kruisvorm loodrecht op elkaar geplaatste balken (2) en (3) elk loodrecht staan op 2 zijden van de balkvorm door de balken   (l)   omsloten en met de kruising in de vrije ruimte tussen de vier balken   (1)   geschoven zijn, zodat het bovenvlak van de bovenste in kruisvorm opgestelde balk' (3) samenvalt met (op de figuur 2a.

   geen rekening houden met de in streeplijn getekende naar boven doorlopende delen van de balken (1)) of lager ligt dan (op de figuur 2a wel rekening houden met de in streeplijn getekende naar boven doorlopende delen van de balken (1)) het vlak gevormd door   een   van de uiteinden van elk van de vier evenwijdige balken (1). 



   Bij een andere mogelijke uitvoeringsvorm van een stijve knoop, volgens de   uitvinding, geïllustreerd   door figuur 2b, zijn de balken volgens hetzelfde principe gepositioneerd, met als verschil dat de afstanden a en a', tussen de balken   (l)   veel groter zijn dan respectievelijk de breedtes b en   b'van   de loodrecht in kruisvorm geplaatste balken (2) en (3), en dat deze twee balken niet op elkaar 
 EMI4.1 
 maar op een bepaalde afstand boven elkaar in kruisvorm geplaatst zijn, zodat geen enkele van de zes balken rechtstreeks in kontakt   ismet een   of meerdere van de andere balken, zoals wel het geval is voor de uitvoeringsvorm, geïllustreerd door figuur 2a. 



   De verbinding van de balken (1), (2) en (3) onderling kan als volgt gebeuren. De 2 in kruisvorm geplaatste balken (2) en (3) worden met elkaar verbonden   d. m. v.   een houtdraadbout, een bout en moer of elk ander verbindingsmiddel, die in een voorgeboorde opening wordt gevezen door het middelpunt (4) van de kruising van die balken volgens figuur 2a, en volgens de as 12 volgens figuur 2b. De verbinding tussen de vier evenwijdige balken   (1)   en de in kruisvorm geplaatste balken (2) en (3) gebeurt door middel van bouten en moeren, of elk ander verbindingsmiddel. 



   Er worden twee bouten aangebracht op de plaatsen aangeduid door (5), op figuur 2a en volgens assen 13 op 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 figuur 2b evenwijdig met elkaar, loodrecht op de richting van de onderste kruisende balk (2), en zodanig dat, per bout, een verbinding verzekerd wordt tussen twee van de evenwijdige balken   (1),   en de onderste kruisende balk (2) door hun respectievelijke symmetrieassen in langsrichting. Er worden eveneens twee bouten aangebracht op de plaatsen aangeduid door (6), op figuur- 2a en volgens assen 14 op figuur 2b evenwijdig met elkaar, loodrecht op de richting van de bovenste kruisende balk (3), en zodanig dat, per bout, een verbinding verzekert wordt tussen twee van de evenwijdige balken   (1),   en de bovenste kruisende balk (3) door hun respectievelijke symmetrieassen in langsrichting. 



  Deze vier bouten worden in een voorgeboord gat, met een iets kleinere diameter dan de bout zelf als een stift ingeslagen. 



  Uiteindelijk worden de vier moeren aangebracht. 



   Een drie-dimensionele houtskeletstruktuur, met stijve knopen, volgens de uitvinding, en voorgesteld in figuur 3, ontstaat doordat een aantal stijve knopen, in de uitvoeringsvorm volgens figuur 2a of 2b, in drie dimensies met elkaar gecombineerd worden als volgt :
De houtskeletstruktuur krijgt zijn horizontale dimensies, breedte en diepte, doordat twee of meer stijve knopen, volgens figuur 2a of 2b, zodanig naast elkaar op een bepaalde afstand van elkaar gelegen, geconstrueerd zijn dat voor alle stijve knopen in een zelfde vertikaal vlak gelegen   , een   van de twee in kruisvorm opgestelde balken, (2) of (3) uit figuren 2a of 2b, gemeenschappelijk zijn, of dat deze balken voor twee naast elkaar gelegen stijve knopen, zodanig met elkaar verbonden zijn dat ze   een stijf geheel   uitmaken, en bijgevolg als een balk zijnde kunnen worden beschouwd.

   



   De houtskeletstructuur krijgt zijn vertikale dimensie, doordat twee of meer stijve knopen, volgens figuur 2, zodanig boven elkaar worden geconstrueerd dat voor alle stijve knopen die loodrecht boven elkaar gelegen zijn, de vier evenwijdige, vertikale balken   (1)   uit figuren 2a of 2b, 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 gemeenschappelijk zijn, of dat deze balken voor twee boven elkaar gelegen stijve knopen, zodanig met elkaar verbonden zijn dat ze   een   stijf geheel uitmaken, en bijgevolg elk als   een   balk zijnde kunnen beschouwd worden. Op die manier ontstaat een drie-dimensionaal, houten ruimteraamwerk, volgens de uitvinding, waarvan een uitvoeringsvorm voorgesteld wordt in figuur 3. 



   De houtskeletstrukturen, volgens de uitvinding, vinden vooral hun toepassingsgebied in de bouwnijverheid, maar bieden daarnaast nog andere mogelijkheden zoals het verwezenlijken van kastwanden, meubels, speelgoed, enz... 



  De bijzondere geschiktheid voor de bouwnijverheid komt voort uit de specifieke eigenschap dat elke knoop, op zichzelf, in staat is momenten op te nemen, waardoor de constructie vormvastheid, stijfheid, stabiliteit en draagkracht verkrijgt, door de verbindingstechniek van de houtskeletstruktuur zelf. Daaruit volgt dat door gebruik van de houtskeletstruktuur volgens de uitvinding, verstevigingen onder en boven de raamopeningen, boven deuren en poorten en onder de dakspanten, ofwel niet, ofwel in veel mindere mate nodig zijn dan bij de bestaande houtskeletstrukturen. Een toepassing van de stijve knoop volgens de uitvinding, in combinatie met een dakspant (15) is in streeplijn geillustreerd op figuur 2a. 



   De drie-dimensionele houtskeletstruktuur, volgens de uitvinding, kan in z'n afzonderlijke delen naar de werf getransporteerd worden, onder de vorm van een soort zelfbouwpakket. Een andere mogelijkheid geillustreerd door middel van figuur 6 is het prefabriceren van tweedimensionele raamwerkjes, die men kan ineenklappen, dankzij het scharnierend karakter van de struktuur, zolang deze 2dimensionaal is, en er op de werf de derde dimensie aan toe te voegen. Door het, op voorhand aanbrengen van de gaten in de balken is een perfekte maatvoering op de werf mogelijk, waardoor de eenvoud en de nauwkeurigheid van de constructie 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 bevorderd wordt. De constructie is licht, waardoor slechts weinig mankracht en specialisatie nodig is voor de oprichting ervan, en de funderingen maar licht moeten worden uitgevoerd.

   Het demonteren van de opgerichte houtskeletstruktuur, volgens de uitvinding, blijft op elk moment mogelijk. Dit alles maakt het gebruik van deze houtskeletstrukturen aantrekkelijk voor doe-het-zelvers. 



   De mogelijkheid om zeer vlug een stabiele driedimensionele houtskeletstruktuur van het volledige gebouw op te trekken, heeft als bijkomend voordeel dat men de struktuur bij slechte weersomstandigheden als drager kan gebruiken voor dekzeilen, plaatmateriaal of ander afdekkingsmateriaal om de voorlopige bescherming van het in opbouw zijnde gebouw te verzekeren. 



   Eens de struktuur opgebouwd is, kan deze vlug worden afgewerkt met gevelbekleding en binnenwanden, ingevuld worden met isolatie, voorzien worden van ingebouwde kasten en doortrokken worden van leidingen en buizen, die zowel voor wat de vloer, de wanden of het plafond betreft continu kunnen verlopen. 



   Voor wat het aanbrengen van buitenwanden en binnenwanden betreft, zijn er twee mogelijkheden. Deze uitleg wordt geholpen door de bijgevoegde figuren 3, 4 en 5. 



  De figuren 4 en 5 tonen een bovenaanzicht van een deel van een houtskeletstruktuur, volgens de uitviding en volgens figuur 2, ter ondersteuning van een vertikale wand. 



   Ofwel worden volgens figuur 3 en figuur 4 de binnenwand (7) en de buitenwand (8) aangebracht langs de twee zijden van een reeks stijlen (9) van vier vertikale balken   (1)   waarvan de symmetrieassen (10) zieh in   eenzelfde   vertikaal vlak (11) bevinden. Tegen deze wanden (7) en (8) worden dan de afwerkingslagen aangebracht. 



   De dikte van de houtskeletstruktuur die de wand ondersteunt is dan gelijk aan   a'+   c'+ d' (of a + c + d indien de stijlen (9) deel uitmaken van een vertikale 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 steunstruktuur loodrecht gelegen op deze getekend in figuur 4). 



   Meer specifiek, indien alle balken een vierkante sectie hebben met een zijde van 5 cm, is de totale dikte van de houtskeletstruktuur die de wanden ondersteunt, 15 cm + een kleine speling. 



   Ofwel wordt volgens figuur 3 en figuur 5 de binnenwand (7) aangebracht langs de binnenzijde van een reeks stijlen (9) van vier vertikale balken   (1)   waarvan de symmetrieassen (10') zieh in eenzelfde vertikaal vlak   (11')   bevinden, en de buitenwand langs de buitenzijde van een andere reeks stijlen (9) van vier vertikale balken   (1)   waarvan de symmetrieassen (10) zieh in een ander vertikaal vlak (11) bevinden, evenwijdig met het vertikaal vlak   (11')   op een bepaalde afstand e ervan verwijderd. Tegen deze wanden (7) en (8) worden dan de afwerkingslagen aangebracht. 



   De dikte van de houtstekeletstruktuur die de wand ondersteunt is dan gelijk aan 2. a' + 2. c' + 2. d' + e (of 2a + 2c + 2d + e indien de stijlen (9) deel uitmaken van een vertikale steunstruktuur loodrecht gelegen op deze getekend in figuur 5). 



   Meer specifiek, indien alle balken een vierkante sectie hebben met een zijde van 5 cm, is de totale dikte van de houtskeletstruktuur die de wanden ondersteunt 30 cm + e + een kleine speling. 



   Het is vanzelfsprekend dat de balken (2) en/of (3) zodanig kunnen geplaatst worden, of nadien zodanig kunnen afgezaagd worden, dat ze de funktionaliteit van de constructie niet hinderen, voor zover de eigenschappen van een stijve knoop, volgens de uitvinding, bewaard blijven. 



   De figuur 3 illustreert hoe op die manier een vrije uitholling van de struktuur mogelijk is. 



   Het is duidelijk dat de gebruikte balken in alle mogelijke vormen en secties kunnen worden toegepast, al naargelang de overspanning en de specifieke functie. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



   Het voordeel van de drie-dimensionele houtskeletstruktuur, volgens de uitvinding, is dat op een snelle, goedkope en rationele wijze een stabiele constructie realiseerbaar wordt met zeer ruime bruikbaarheid, terwijl een vrije architektuur gewaarborgd blijft, en tevens een antwoord geboden wordt op het fenomeen gekend onder de naam   "drager-inbouw".   



   Bij de mogelijke toepassingen van de driedimensionele houtskeletstruktuur volgens de uitvinding, denken wij aan meubels, speelgoed, vernieuwbouw van woningen, tussenbouwstrukturen bij lintbebouwing, volledige woningbouw en zelfs verdiepingsbouw, zonder daarbij andere toepassingsmogelijkheden uit te sluiten.

Claims

CONCLUSIES.

1. Verbinding van houten balken. voor het uitvoeren van houtconstructies bekend onder de benaming knoop met het kenmerk dat deze verbinding bestaat uit ten minste drie elkaar loodrecht kruisende balken waarbij elke balk loodrecht staat op ten minste twee andere balken en met ten minste een balk van elke andere richting mechanisch verbonden is.

2. Stijve knoop volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de betrokken balken twee aan twee door houtdraadbouten en/of bouten en moeren aan elkaar verbonden zijn.

3. Stijve knoop volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de knoop samengesteld is, uit enerzijds vier onderling evenwijdige balken, op een bepaalde afstand a en a'van elkaar geplaatst, zodanig dat de door de balken omsloten ruimte een balkvorm heeft en anderzijds uit twee in kruisvorm, loodrecht ten opzichte van elkaar, op elkaar of op een bepaalde afstand boven elkaar geplaatste balken, in een vlak gelegen dat loodrecht staat op de vier evenwijdige balken, op die manier dat dezer twee in kruisvorm loodrecht ten opzichte van elkaar geplaatste balken, elk in een richting loodrecht op 2 zijden van de balkvorm door de vier onderling evenwijdige balken omsloten,

zieh respectievelijk bevinden in devrije ruimte met een tussenafstand a en de vrije ruimte met een tussenafstand a'tussen twee van de vier evenwijdige balken waarbij deze afstanden respectievelijk in overeenstemming zijn met of groter zijn dan de. breedtes b en b'van de betrokken balken, en zodanig dat de zes balken onderling volgens drie loodrecht op elkaar staande richtingen geplaatst zijn al of niet met elkaar in kontakt.

4. Stijve knoop volgens conclusie 3 met het kenmerk dat elk van de vier evenwijdige balken, verbonden wordt met twee <Desc/Clms Page number 11> van de andere evenwijdige balken door middel van een houtdraadbout en/of bouten en moeren die elk ook nog door een van de twee kruisende balken, die loodrecht op de vier evenwijdige balken staan, steken.

5. Stijve knoop volgens conclusie 4 met het kenmerk dat de twee in kruisvorm, ten opzichte van elkaar geplaatste balken, met elkaar verbonden. worden door middel van een houtdraadbout en/of bouten en moeren.

6 Stijve knoop volgens conclusie 5 met het kenmerk dat de houtdraadbout en/of bouten en moeren die de balken met elkaar verbinden, door de symmetrieassen van de balken lopen.

7. Driedimensionele houtskeletstructuur voorzien van een of meer stijve knopen volgens een van de voorgaande conclusies.

8. Driedimensionele houtskeletstructuur volgens conclusie 7 met het kenmerk dat twee of meer stijve knopen volgens conclusie 1 tot en met 6 in een rij naast elkaar komen te staan.

9. Driedimensionele houtskeletstructuur volgens conclusie 7 met het kenmerk dat drie of meer stijve knopen volgens conclusie 1 tot en met 6 in eenzelfde vlak komen te staan.

10.Gebouw opgetrokken op een drie-dimensionele houtskeletstructuur volgens conclusies 7 tot en met 9..

11. Gebouw volgens conclusie 10 met het kenmerk dat de buitenwand aan de buitenzijde van een reeks stijlen volgens conclkusie 1 tot en met 9 wordt aangebracht.

12. Gebouw volgens conclusie 10 met het kenmerk dat de binnenwand langs de binnenzijde van een reeks stijlen volgens een van de conclusies 1 tot en met 9 wordt aangebracht.

13. Gebouw volgens conclusie 10 met het kenmerk dat de ruimte tussen twee wanden volgens conclusies 10 en 11 wordt <Desc/Clms Page number 12> ingevuld met isolatiemateriaal, en al of niet voorzien wordt van ingebouwde kasten, leidingen, buizen, enz...