<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING behorende bij een
UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van :
N. V. Holdoh gevestigd te : Coevorden, Nederland voor : Op buiging belastbare, van een wapening voorziene houten balk van standaardafmetingen.
<Desc/Clms Page number 2>
De uitvinding heeft betrekking op een op buiging belastbare, van een wapening voorziene houten balk van standaardafmetingen, waarbij in elk van de tegenovergestelde vlakken in de druk-en trekzone in de langsrichting van de balk een enkele sleuf is aangebracht, in elke sleuf een staalstaaf of in de tot de trekzone behorende sleuf een staalstaaf en in de tot de drukzone behorende sleuf een vezelstreng of-koord als wapening zijn opgenomen, ingebed in een gehard aan de wapening en de sleufwand hechtend kunststofmateriaal.
Een dergelijke houten balk met dragende functie is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 25 31 656. Bij deze bekende balk zijn in het gebied van zowel de drukzone als de trekzone een aantal, dat wil zeggen twee of meer en veelal drie stalen staven met geribd oppervlak in, in de langsrichting tot deze zones behorende tegenovergestelde zijvlakken aangebrachte sleuven opgenomen in een bed uit een uitgehard kunsthars-vulstof mengsel. De toepassing van een vulstof is bij de bekende gewapende balk kritisch. Als vulstof wordt een harde minerale stof toegepast, bijvoorbeeld kwartszand of-meel. Als voorbeelden van bruikbare kunstharsen worden een polyesterhars, een epoxyhars of analoge materialen genoemd.
Om de stalen staven op een efficiënte wijze te kunnen aanbrengen worden sleuven toegepast waarvan de doorsnede vierkant of rechthoekig van vorm kan zijn en voorzien van bijvoorbeeld een halfronde of getande bodem. De balk zelf kan een enkelvoudige balk zijn of een door verlijming van verschillende componenten samengestelde balk, die bijvoorbeeld de vorm kan hebben van een I-balk.
Door middel van de wapening wordt niet alleen bereikt, dat de grote variatie in sterkte van hout als natuurprodukt tengevolge van bijvoorbeeld inhomogeniteiten in de houtcelstruktuur, wisselende vochtgehalten, afwijking van de hoofdvezelrichting enz. wordt tegengegaan, maar de sterkte-eigenschappen wezenlijk verbeterd zodat bij toepassing als constructiemateriaal van het volgens het Duitse "Offenlegungsschrift"versterkte hout een materiaalbesparing daarvan het resultaat kan zijn.
De uitvinding beoogt een verdere verbetering van de sterkteeigenschappen van volle houten balken, die voorzien zijn van een wapening met stalen staven, op technisch eenvoudig realiseerbare wijze.
<Desc/Clms Page number 3>
Volgens de uitvinding wordt hiertoe een houten balk van de in de aanhef vermelde soort verschaft waarbij deze balk in een de druken trekzone veroorzakende gebogen stand onder invloed van de wapening is gefixeerd onder vorming van een toog, waarbij deze toog 5-30 mm kan bedragen voor balken uit bijvoorbeeld naaldhout met een doorsnede, na rijden van de balk, 70 x 170 mm of ook voor bijvoorbeeld azobé met een doorsnede na rijden van 95 x 195 nm.
Door volgens de uitvinding de balk te voorzien van een toog wordt buiten de versterking via het aanbrengen van een wapening een additionele versterking bereikt doordat bij belasting eerst de toog zal moeten worden overwonnen alvorens de balk een doorzakeffect zal vertonen.
De in het kader van de uitvinding als wapening te gebruiken staalstaaf kan normaal stafstaal zijn dat voorzien is van gladde wanden en waarvan de dwarsdoorsnede rond of rechthoekig is terwijl bij de positionering daarvan in de sleuf in de balk en ten opzichte van de sleufwanden al dan niet gebruik kan worden gemaakt van afstandhouders. Bij toepassing van een staalstaaf met geprofileerd oppervlak, bijvoorbeeld torstaal met een geribd oppervlak, kan doelmatig van de profielhoogte gebruik worden gemaakt als afstandhouder.
Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding leidt het voorzien van de balk met een toog tot een uitvoeringsvorm met een extra beveiliging bij brand. Deze uitvoeringsvorm volgens de uitvinding heeft daarom de voorkeur en wordt daardoor gekenmerkt, dat in het tot de trekzone behorende deel van de balk in dwarsrichting ter weerszijden van de sleuf een of meer inkepingen zijn aangebracht waarin wigvormige drukopneemelementen uit hard hout, kunststof of metaal zijn opgenomen. Indien bij brand het kunstharsmateriaal, waarmede de wapening in de sleuf verlijmd is, zou worden aangetast en zijn functie als hechtingsmiddel zou verliezen, wordt bij deze voorkeursuitvoeringsvorm een terugveren van de balk en opheffen van de toog opgevangen en tegengehouden door de wigvormige drukopneemelementen.
Een min of meer abrupte sterkte-afname van een uitsluitend door wapening versterkte balk in geval van brand behoeft daarom bij deze uitvoeringsvorm niet te worden verwacht.
<Desc/Clms Page number 4>
Bij de versterkingswijze volgens de uitvinding kan worden volstaan met het aanbrengen van een enkel wapeningselement in de trekrespectievelijk drukzone. De uitvinding is derhalve daartoe beperkt.
De uitvinding is ook van toepassing op samengestelde houten balken, bijvoorbeeld die welke vervaardigd zijn uit twee of meer in langsrichting op elkaar gelijmde houten balken van standaardafmetingen.
Desgewenst kan daarbij de lasnaad worden versterkt door middel van een daar ter plaatse ingelijmde stalen strip. Evenzo laat de volgens de uitvinding gevolgde wijze van versterken van de volle houten balk van standaardafmetingen de mogelijkheid open om dergelijke balken via lengte-lassen tot langere balken samen te stellen. Hiertoe kunnen de kopse vlakken door onderlinge verlijming waarvan de verlenging is te realiseren, van een eenvoudige praktisch zonder extra kosten aan te brengen complementaire profileringen worden voorzien, zoals bijvoorbeeld een wigvormige inkeping in het ene kopse vlak van de ene balk en een overeenkomstig wigvormig aangescherpt uiteinde van de andere balk.
De verlenging vindt dan plaats door de ene balk met het aangescherpte uiteinde in te passen in de wigvormige inkeping in het uiteinde van de andere balk waarbij de raakvlakken voorzien zijn van een verlijmingsmateriaal waarvoor hetzelfde kunstharsmateriaal kan worden toegepast als waarmede de wapening in de sleuven wordt vastgezet.
Een ander voorbeeld van een samenstel van balken, dat op de door de uitvinding te volgen wijze versterkt is, heeft betrekking op de zogenaamde van-Lammeren spant. Bij de bekende van-Lammeren spant is het gebied ter weerszijden grenzend aan de neutrale zone van de balk via een doelmatig overlangs doorzaagpatroon en axiale verschuiving en onderlinge verlijming van de gevormde langsdeelbalken vervangen door een opengewerkte constructie zodanig, dat zonder praktische beinvloeding van de sterkte-eigenschappen van de spant en zonder materiaalverlies een gewichtsbesparing van de balk bereikt is.
Met volgens de uitvinding versterkte balken kan een dergelijk effect worden bereikt door uit te gaan van twee in dwarsrichting op afstand van elkaar opgestelde overeenkomstig voorgetoogde balken waarvan de tot de trekzone respectievelijk drukzone behorende langsvlakken voorzien zijn van een sleuf en waarvan in de buitenste tot de trekzone behorende sleuf van de ene balk respectievelijk de buitenste tot de drukzone behorende
<Desc/Clms Page number 5>
sleuf van de andere balk de wapening, bijvoorbeeld staalstaven, is aangebracht en vastgezet door inbedding in het uitgeharde kunststofmateriaal.
De beide balken worden dan voorts onderling met elkaar verbonden door uit een kunststof-, metaal-of hardhoutplaat platte langwerpige verbindingselementen via bijvoorbeeld een zaag-of stansbewerking te vervaardigen en deze elementen met de einden daarvan in te laten in de naar elkaar gekeerde sleuven en daarin vast te zetten door de sleuven te voorzien van een verlijmingsmiddel, waartoe ook hetzelfde kunstharsmateriaal voor vastzetten van de bewapeningsstaven kan worden gebruikt.
Bij de vervaardiging van de houten balk volgens de uitvinding gaat men doelmatig zodanig te werk, dat de balk vooraf kunstmatig wordt voorgetoogd, bijvoorbeeld tot een toog van ca. 20 mm, en in deze stand wordt gefixeerd. Vervolgens wordt in de bovenste sleuf, die tevoren in het tot de trekzone behorende zijvlak is gefreesd, een wapeningsstaaf uit bij voorkeur torstaal aangebracht. Het geribde oppervlak van de staaf fungeert daarbij als afstandhouder als gevolg waarvan een minimumafstand tot de sleufwand automatisch verzekerd is, die met voordeel ongeveer 2 mm bedraagt. Tenslotte wordt in de sleuf de kunststof ingegoten en deze gelegenheid gegeven tot uitharden waardoor de torstaalstaaf rondom in de kunsthars ingebed is.
Vervolgens wordt de balk gekeerd en de onderste sleuf, aangebracht in het tot de drukzone van de balk behorende zijvlak, voorzien van de bijbehorende wapeningsstaaf uit torstaal, waar de kunststof wordt ingegoten.
Voorbeelden van de in het kader van de uitvinding geschikt te gebruiken kunststofmaterialen zijn twee-componentenmaterialen zoals epoxyhars-, polyurethanhars-, polyacrylaathars-, onverzadigde polyesterhars-en reactieve fenolharsmaterialen. Combinaties van deze harsen met bijvoorbeeld oliën of weekmakers zijn ook bruikbaar. De toepassing van een vulstof zoals harde minerale stoffen is niet noodzakelijk.
De doorsnede-afmeting van de als wapening te gebruiken stalen staven is niet doorslaggevend kritisch en is te kiezen naar de sterkteeisen waaraan men met een balk van een bepaalde houtsoort en van een bepaalde dwarsafmeting wenst te voldoen. Zo kan men voor de naaldhoutbalken met buitenafmetingen van 70 x 170 x 4500 mm torstaalstaven met
<Desc/Clms Page number 6>
een diameter van 20 mm toepassen. Maar ook staven met een diameter van 10 mm of van 30 mm zijn onder omstandigheden bruikbaar.
De voorgetoogde houten balken volgens de uitvinding, die zowel van het type zachthout als hardhout kunnen zijn, kunnen in gebruiksgerede toestand worden opgevat als een soort voorgespannen materiaal.
Het principe van het verbeteren van de draagfunctie van een balk door aanleggen van een voorspanning komt men, zoals bekend is, tegen bij het zogenaamde voorgespannen beton, zij het dat de aard en wijze van opwekken van de voorspanning bij betonbalken volledig verschilt van die bij de houten balken volgens de uitvinding. Door de wapeningswijze bij de houten balken volgens de uitvinding waarbij de staalstaven over hun totale lengte in de kunststof zijn ingebed en aldus op hun plaats verankerd, behoeft aan de kopse einden van de balken niet te worden voorzien in speciale bevestigingsconstructies voor de staalstaven zoals bij voorgespannen beton het geval is.
Het fixeren van de voor het verkrijgen van een toog, bijvoorbeeld een toog van 20 mm, rondgebogen balk kan doelmatig worden bereikt door op een aantal geschikt gekozen plaatsen wigvormige drukopneemelementen te plaatsen uit hardhout, kunststof of metaal in insnijdingen die tevoren in dwarsrichting aan weerszijden van de sleuf aan de bovenzijde van de balk, dus de trekzone, zijn aangebracht.
Ingeval de te wapenen balk een samengestelde balk is, te vervaardigen door bijvoorbeeld twee balken met de corresponderende langsvlakken met elkaar te verlijmen, vindt het togen en fixeren per balk afzonderlijk plaats waarbij na het rondbuigen wiggen worden geplaatst in insnijdingen aan weerszijden van de sleuf in de bovenzijde van de bovenbalk respectievelijk in insnijdingen aan de bovenzijde van de onderbalk. Daarna worden de corresponderende rondgebogen en gefixeerde boven-en onderbalk op elkaar gelijmd waarbij als verlijmingsmiddel gebruik kan worden gemaakt van hetzelfde kunststofmateriaal waarmede de stalen staven in de sleuven worden vastgelijmd.
De uitvinding wordt aan de hand van de tekening die een aantal uitvoeringsvoorbeelden van de balk volgens de uitvinding weergeeft, nader toegelicht. In de tekening toont : fig. 1 in zijaanzicht een houten balk met rechthoekige doorsnede, voorzien van een toog ;
<Desc/Clms Page number 7>
fig. 2 in zijaanzicht een houten balk met rechthoekige doorsnede, voorzien van drie inkepingen voor drie wiggen ; fig. 3 in zijaanzicht de houten balk volgens fig. 1 na het wegnemen van de de uitbuiging veroorzakende kracht ; fig. 4 een aanzicht van de balk volgens de lijn IV-IV in fig. 1 ; fig. 5 een aanzicht van de kopse zijde van een balk volgens de uitvinding, samengesteld uit twee met de smalle zijvlakken op elkaar gelijmde houten standaardbalken, en fig. 6 een samengestelde balk van het type van-Lammeren spant.
De balk 1 in de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 omvat drie inkepingen 2,3 en 4. De afmetingen van de balk kunnen 70 x 170 x 4500 mm bedragen en bij deze afmetingen de hartafstanden tussen de inkepingen ongeveer 80 cm, terwijl deze symmetrisch ten opzichte van het dwarsmiddenvlak over de gehele breedte van de balk en tot een diepte, overeenkomende met 1/3 van de balkhoogte, kunnen zijn aangebracht. Door 8 en 9 zijn twee sleuven aangegeven in de tot de trek-respectievelijk drukzone behorende zijvlakken van de balk.
Met behulp van bijvoorbeeld een hydraulische inrichting wordt de balk blootgesteld aan krachten, die volgens de pijlen A, B en C op de balk aangrijpen en onder invloed waarvan de balk wordt uitgebogen.
De uitbuigafstand wordt zodanig gekozen dat de inkepingen zodanig zijn verwijd dat de hardhouten of eventueel uit een metaal of kunststof vervaardigde paren wiggen 5,6 en 7 gemakkelijk in de inkepingen ter weerszijden van de sleuf 8 kunnen worden ingelaten.
Bij het wegnemen van de op de balk 1 volgens de pijlen A, B en C werkende krachten zal de balk terugveren en in deze beweging tenslotte worden teruggehouden door de in de inkepingen ingeklemde wiggen 5,6 en 7, waardoor de balk een toog vormt met een tooghoogte t van bijvoorbeeld ongeveer 20 mm. In de aldus voorgetoogde balk 1 worden torstaalstaven 10 en 11 aangebracht en ingebed in de kunstharsmassa.
De uitvoering van de samengestelde balk volgens fig. 5 is in beginsel niet anders dan van de in fig. 1 of fig. 2-4 getoonde balk.
Door de op elkaar te lijmen vlakken van de samenstellende balken 12 en 13 te voorzien van complementaire profileringen 14 en 15 kan de juiste gecentreerde positie ten opzichte van elkaar van de balken 12 en 13 gemakkelijk worden gevonden.
<Desc/Clms Page number 8>
De vervaardiging van een zwaardere ligger op de in fig. 5 getoonde wijze voor hoogkantverlijming in de langsrichting van volle houten balken op elkaar, die verder op door de uitvinding te volgen wijze versterkt zijn, is uit fabricage-oogpunt relatief eenvoudig uitvoerbaar, waarbij geen bijzonder hoge drukken vereist zijn om de balken 12 en 13 tijdens het drogen van de lijm op elkaar te houden.
Dit in tegenstelling tot de vervaardiging van zogenaamde lijmliggers.
Bij deze door onderlinge verlijming uit dunne lagen hout opgebouwde liggers, dient bij het verlijmen van de lagen op elkaar een hoge druk te worden toegepast en gehandhaafd tot de lijm is gehard. Voor deze gecompliceerde werkwijze dient voorts van speciaal daartoe ontwikkelde apparatuur gebruik te worden gemaakt en het geheel werkt daardoor sterk kostenverhogend.
De samengestelde balk van het type van-Lammeren spant (fig. 6) omvat twee voorgetoogde balken 16 en 17, voorzien van sleuven 18,19 respectievelijk 20,21. In de sleuven 18 en 21 zijn de wapeningsstaven uit torstaal 23 en 24 aangebracht en ingebed in uitgehard kunststofmateriaal. De balken 16 en 17 zijn onderling verbonden door platte verbindingselementen zoals de elementen 25,26 en 27, vervaardigd uit metaalplaat. De elementen zijn met hun einden ingelaten in de sleuven 19 en 20 en daarin vast verlijmd met het voor de wapeningsstaven benutte kunstharsmateriaal.
Zoals in de aanhef vermeld kan in de tot de drukzone van de balk behorende sleuf als wapening ook gebruik worden gemaakt van een streng of koord uit een vezelversterkingsmateriaal, bijvoorbeeld uit glasvezelmateriaal of koolstofvezelmateriaal.
Door de versterkingswijze volgens de uitvinding verkrijgt hout in normale grotere handelsafmetingen een totaal nieuw gebied qua constructiemogelijkheden, dat wil zeggen construeren in slanke afmetingen dikte/hoogte en totaal lengte-overspanningsmogelijkheden. Hierdoor kunnen nieuwe terreinen worden ontsloten voor hout van courante grotere handelsafmetingen die tot dusverre alleen economisch bereikbaar waren voor onder meer beton en metaal.
Uiteraard kunnen aan de balken volgens de uitvinding zoals hierboven is beschreven en in de tekening is getoond, wijzigingen worden aangebracht, die binnen het raam van de uitvinding vallen.
<Desc/Clms Page number 9>
Zo kunnen behalve de in de tekening getoonde uitvoeringsvoorbeelden, die in wezen basisvormen van de houten balk volgens de uitvinding betreffen, worden aangevuld met meer gecompliceerde, samengestelde vormen. Zo kunnen de balken bijvoorbeeld worden gevormd tot delen van een van wapening voorziene spant die uiteindelijk kunnen worden samengesteld tot volledige volhouten spanten.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTION associated with a
INVENTION PATENT APPLICATION in the name of:
N. V. Holdoh established in: Coevorden, the Netherlands for: Flexural loadable, reinforced wooden beam of standard dimensions.
<Desc / Clms Page number 2>
The invention relates to a bendable, rebar-reinforced, standard-sized wooden beam, wherein in each of the opposite planes in the compression and tensile zone in the longitudinal direction of the beam is provided a single slot, in each slot a steel bar or a steel rod is incorporated in the trench belonging to the tensile zone and a fiber strand or cord as a reinforcement is incorporated in the trench belonging to the compression zone, embedded in a hardened plastic material adhering to the reinforcement and the trench wall.
Such a wooden beam with supporting function is known from German Offenlegungsschrift 25 31 656. In this known beam, in the region of both the pressure zone and the tensile zone, a number, i.e. two or more and usually three steel bars with a ribbed surface are longitudinally opposed side faces of these zones included slots incorporated in a bed of a cured resin-filler mixture. The use of a filler is critical in the known reinforced beam. A hard mineral material is used as filler, for example quartz sand or flour. A polyester resin, an epoxy resin or analogous materials are mentioned as examples of useful synthetic resins.
In order to be able to apply the steel bars in an efficient manner, slots are used, the cross section of which can be square or rectangular in shape and provided with, for example, a semicircular or serrated bottom. The beam itself can be a single beam or a beam composed by gluing different components, which can for instance take the form of an I-beam.
By means of the reinforcement, it is not only achieved that the large variation in strength of wood as a natural product due to, for example, inhomogeneities in the wood cell structure, varying moisture contents, deviation from the main fiber direction, etc. is counteracted, but the strength properties are substantially improved so that upon application as a construction material of the wood reinforced according to the German Offenlegungsschrift, a material saving thereof can be the result.
The object of the invention is a further improvement of the strength properties of solid wooden beams, which are provided with a reinforcement with steel bars, in a technically easily achievable manner.
<Desc / Clms Page number 3>
According to the invention, a wooden beam of the type mentioned in the preamble is provided for this purpose, wherein this beam is fixed in a curved position causing the pressure-drawing zone under the influence of the reinforcement to form a bar, whereby this bar can amount to 5-30 mm for beams from, for example, coniferous wood with a diameter, after driving the beam, 70 x 170 mm or, for example, azobé with a diameter after driving, 95 x 195 nm.
By providing the beam with a bar according to the invention, an additional reinforcement is achieved outside the reinforcement by applying a reinforcement, because under load the bar will first have to be overcome before the beam will show a sagging effect.
The steel bar to be used as reinforcement in the context of the invention can be normal bar steel provided with smooth walls and of which the cross section is round or rectangular, while in its position in the slot in the beam and with respect to the slot walls or not spacers can be used. When using a steel bar with a profiled surface, for example tor steel with a ribbed surface, the profile height can effectively be used as a spacer.
According to a further elaboration of the invention, the provision of the beam with an arch results in an embodiment with an additional protection in the event of fire. This embodiment according to the invention is therefore preferred and is characterized in that one or more notches, in which wedge-shaped pressure-receiving elements of hard wood, plastic or metal, are received in the transverse direction part of the beam belonging to the pulling zone . In the event of fire, if the synthetic resin material with which the reinforcement is glued into the slot were to be attacked and lose its function as an adhesive, in this preferred embodiment, a rebound of the beam and lifting of the bar is absorbed and retained by the wedge-shaped pressure-receiving elements.
Therefore, a somewhat abrupt decrease in strength of a bar reinforced only by reinforcement in the event of fire should not be expected in this embodiment.
<Desc / Clms Page number 4>
In the reinforcement method according to the invention, it is sufficient to provide a single reinforcement element in the tensile pressure zone, respectively. The invention is therefore limited thereto.
The invention also applies to composite timber beams, for example, those made from two or more longitudinally glued timber beams of standard dimensions.
If desired, the welding seam can be strengthened by means of a steel strip glued there on site. Likewise, the method of reinforcing the solid wood beam of standard dimensions according to the invention leaves open the possibility of assembling such beams into longer beams by longitudinal welding. To this end, the end faces can be provided with simple complementary gluing, which can be fitted practically at no extra cost, by gluing together the extension, such as for instance a wedge-shaped notch in the one end face of the one beam and a corresponding wedge-shaped sharpened end. from the other bar.
The extension then takes place by fitting one beam with the sharpened end into the wedge-shaped notch in the end of the other beam, the interfaces being provided with a bonding material for which the same synthetic resin material can be used as with which the reinforcement is fixed in the slots .
Another example of an assembly of beams, which has been reinforced in the manner to be followed by the invention, relates to the so-called van-Lammeren truss. In the known van-Lammeren truss, the area on both sides adjacent to the neutral zone of the beam has been replaced by an openwork construction in such a way that an effective open-cut construction has been effected through an effective longitudinal sawing pattern and axial displacement and gluing of the longitudinal section beams formed. properties of the truss and weight loss of the beam is achieved without loss of material.
With beams reinforced according to the invention, such an effect can be achieved by starting from two transversely spaced apart correspondingly arched beams of which the longitudinal surfaces belonging to the pulling zone and pressure zone respectively are provided with a slot and of which in the outermost to the pulling zone slot of one beam or the outer part of the pressure zone
<Desc / Clms Page number 5>
slot of the other beam the reinforcement, for example steel bars, is arranged and fixed by embedding in the hardened plastic material.
The two beams are then further mutually connected to each other by manufacturing flat elongated connecting elements from a plastic, metal or hardwood plate, for example by means of a sawing or punching operation, and by inserting these elements with the ends thereof in the facing slots and therein to be secured by providing the slots with an adhesive, for which purpose the same synthetic resin material can also be used for fixing the reinforcing bars.
In the manufacture of the wooden beam according to the invention, it is expedient to proceed in such a way that the beam is artificially pre-arched, for example to a bar of approximately 20 mm, and is fixed in this position. Then, in the upper slot, which has previously been milled in the side surface belonging to the drawing zone, a reinforcing bar of preferably toroidal steel is placed. The ribbed surface of the bar acts as a spacer, as a result of which a minimum distance to the trench wall is automatically ensured, which is advantageously approximately 2 mm. Finally, the plastic is poured into the slot and this is allowed to harden, so that the steel bar is embedded all around in the synthetic resin.
Subsequently, the beam is turned and the bottom slot, provided in the side surface belonging to the pressure zone of the beam, is provided with the corresponding reinforcing bar of toroidal steel, where the plastic is poured.
Examples of the plastic materials suitable for use in the context of the invention are two-component materials such as epoxy resin, polyurethane resin, polyacrylate resin, unsaturated polyester resin and reactive phenolic resin materials. Combinations of these resins with, for example, oils or plasticizers are also useful. The use of a filler such as hard mineral substances is not necessary.
The cross-sectional dimension of the steel bars to be used as reinforcement is not decisively critical and can be chosen according to the strength requirements that one wishes to meet with a beam of a certain type of wood and of a specific transverse dimension. For example, for the softwood beams with external dimensions of 70 x 170 x 4500 mm, one can use steel bars
<Desc / Clms Page number 6>
apply a diameter of 20 mm. But bars with a diameter of 10 mm or 30 mm can also be used under certain conditions.
The pre-arched wooden beams according to the invention, which can be of both softwood and hardwood type, can be considered ready-to-use in a ready-to-use condition.
As is known, the principle of improving the load-bearing function of a beam by applying a prestressing is encountered with the so-called prestressed concrete, although the nature and manner of generating the prestressing with concrete beams differs completely from that with the wooden beams according to the invention. Due to the method of reinforcement in the wooden beams according to the invention in which the steel bars are embedded in the plastic over their entire length and thus anchored in place, it is not necessary to provide special fastening constructions for the steel bars at the end ends of the beams, such as in prestressed concrete is the case.
Fixing the curved beam to obtain a bar, for example a bar of 20 mm, can be effectively achieved by placing wedge-shaped pressure-receiving elements made of hardwood, plastic or metal in a number of suitably chosen places in cuts that are previously transversely arranged on either side of the slot on the top of the beam, that is to say the pulling zone.
If the beam to be reinforced is a composite beam, to be manufactured by, for example, gluing two beams together with the corresponding longitudinal surfaces, the bending and fixing are done separately for each beam, whereby wedges are placed in cuts on either side of the slot in the groove after bending. top of the top beam respectively in cuts on the top of the bottom beam. The corresponding curved and fixed top and bottom beams are then glued together, using the same plastic material as the gluing material with which the steel bars are glued in the slots.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing, which shows a number of exemplary embodiments of the beam according to the invention. In the drawing: Fig. 1 shows a side view of a wooden beam with a rectangular section, provided with a bar;
<Desc / Clms Page number 7>
Fig. 2 is a side view of a wooden beam with a rectangular section, provided with three notches for three wedges; Fig. 3 is a side view of the wooden beam according to Fig. 1 after removing the force causing the deflection; fig. 4 shows a view of the beam along the line IV-IV in fig. 1; Fig. 5 shows a view of the end face of a beam according to the invention, composed of two standard wooden beams glued together with the narrow side surfaces, and Fig. 6 spans a composite beam of the type of Lammeren.
The beam 1 in the embodiment according to Fig. 2 comprises three notches 2, 3 and 4. The dimensions of the beam can be 70 x 170 x 4500 mm and with these dimensions the center distances between the notches are approximately 80 cm, while being symmetrical with respect to of the transverse center plane over the entire width of the beam and to a depth corresponding to 1/3 of the beam height. Two slots are indicated by 8 and 9 in the side surfaces of the beam belonging to the pulling and pressing zone, respectively.
With the aid of, for example, a hydraulic device, the beam is exposed to forces which act on the beam according to arrows A, B and C and under the influence of which the beam is bent out.
The deflection distance is chosen such that the notches are widened such that the hardwood or, optionally, pairs of wedges 5,6 and 7 made of a metal or plastic can be easily inserted into the notches on either side of the slot 8.
When the forces acting on the beam 1 according to the arrows A, B and C are removed, the beam will spring back and in this movement will finally be held back by the wedges 5,6 and 7 clamped in the notches, whereby the beam forms an arch with a bar height t of, for example, approximately 20 mm. In the thus predisposed beam 1, steel bars 10 and 11 are arranged and embedded in the synthetic resin mass.
The construction of the composite beam according to Fig. 5 is in principle no different from that of the beam shown in Fig. 1 or Fig. 2-4.
By providing the surfaces of the constituent beams 12 and 13 to be glued together with complementary profiles 14 and 15, the correct centered position relative to each other of the beams 12 and 13 can easily be found.
<Desc / Clms Page number 8>
The manufacture of a heavier beam in the manner shown in fig. 5 for gluing in longitudinal direction of solid wooden beams on top of each other, which are further reinforced in a manner to be followed by the invention, is relatively simple from a manufacturing point of view, whereby no particular high pressures are required to hold the beams 12 and 13 together during the drying of the adhesive.
This is in contrast to the manufacture of so-called glue beams.
In these girders built up by gluing together thin layers of wood, a high pressure must be applied when gluing the layers together and maintained until the glue has hardened. For this complicated method, specially developed equipment must also be used and the whole works as a result greatly increasing costs.
The van-Lammeren truss composite beam (Fig. 6) comprises two pre-arched beams 16 and 17, provided with slots 18,19 and 20,21, respectively. The reinforcing bars of toroidal steel 23 and 24 are arranged in the slots 18 and 21 and embedded in hardened plastic material. Beams 16 and 17 are interconnected by flat connecting elements such as elements 25, 26 and 27, made of metal sheet. The elements are inserted with their ends in the slots 19 and 20 and glued therein firmly with the synthetic resin material used for the reinforcing bars.
As stated in the preamble, in the slot belonging to the pressure zone of the beam, as reinforcement, use can also be made of a strand or cord of a fiber reinforcement material, for instance of glass fiber material or carbon fiber material.
Due to the method of reinforcement according to the invention, wood in normal larger commercial dimensions acquires a completely new area in terms of construction possibilities, i.e. constructing in slim dimensions thickness / height and total length span possibilities. This will make it possible to open up new areas for wood of current larger commercial dimensions, which until now were only economically accessible for concrete and metal, among other things.
Naturally, modifications can be made to the beams according to the invention as described above and shown in the drawing, which are within the scope of the invention.
<Desc / Clms Page number 9>
Thus, in addition to the exemplary embodiments shown in the drawing, which essentially concern basic shapes of the wooden beam according to the invention, can be supplemented with more complicated, composite shapes. For example, the beams can be formed into parts of a reinforcing truss that can eventually be assembled into full solid timber trusses.