Vorgespannter Holzbalken. Der gewöhnliche Holzbalken ist wegen seiner verhältnismässig geringen Tragfähig keit und der grossen Durchbiegung, speziell bei grossen Spannweiten, nicht für alle Bau konstruktionen geeignet. Um diesem Nacl.- teil zu begegnen, hat man schon Holzbalken durch Anschrauben von Profileisen verstärkt.
Diese Konstruktion ist aber nur ein Not behelf und - im Hinblick auf den Grad der erzielten Verstärkung - verhältnis- mässig teuer, was schon daraus hervorgeht, dass -sie vor allem dort angewendet wird, -o es gilt, eine bestehende Balkenkonstruk- tion nachträglich zu verstärken. Der techni sche Nachteil liegt hauptsächlich darin, dass die Kräfteübertragung Holz-Eise n unhomo- en verteilt, d. h, auf einzelne Punkte (Schrauben) beschränkt ist.
Der Umstand, dass durch die Schraubenlöcher die Zugeisen geschwächt sind, verlangt eine Überdimen- sionieruag der Armierung steile. Aber auch der Holzbalken wird durch die Bohrungen quer zur Faser geschwächt.
Beim Erfindungsgegenstand ist zum Zwecke der Verstärkung des Holzteils we nigstens ein auf Zug beanspruchtes, an den Köpfen des Holzteils verankertes Armie- rung.seisen vorgesehen, das in längsgerichteten Einschnitten des Holzteils liegt, derem Ver lauf die Form des Armierungseisens unge- passt ist, derart, dass das Armieruugseisen von einer Verankerung am einen Kopf aus gehend, zuerst über eine Schulter des Holz- tf-l.;
auf dessen Oberseite läuft, dann in sei- nem mittleren, längsten Teil einen abwärts gerichteten Bogen beschreibt, der wenigstens angenähert an die Holzteilunterseite hin unterreicht, um dann wieder über eine Schul ter des Holzteils an dessen Oberseite zur Ver ankerung am andern Kopf zu gehen.
Das Armierungsesen ist derart -gespannt, dass sich der Balken unter der Vorspannung in der Mitte emporwölbt und unter der ihm entsprechenden Belastung, die Armierung weiter anspannend, gerade wird, wobei das Mittelstück des Holzteils auf dem abwärts gerichteten Bogen des Armierungseisens auf liegt. Das Armierungseisen lädt die Last auf die Schultern des Holzteils, die zweckmässig in der Nähe der Auflager liegen.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes dargestellt, wobei die Fig. 1-8 einen vorgespannten Holzbalken mit zwei in seit lichen Einschnitten des Holzteils liegenden Armierungseisen, die Fig. 10-17 einen sol chen mit einem einzigen Armierungeeisen, das in in der Längsmittelebene des Holzteils angeordneten Einschnitten liegt, zeigen.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht des vorge spannten Holzbalkens. Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Balken nach der Linie B, Fig. 8 nach .der Linie C, Fig. 4 nach der Linie D und Fig. 6 nach der Linie A in Fig. 1. Fig. 5 zeigt eine Stirnansieht. Fig. 7 veranschau licht das eine Balkenende in der Draufsicht und Fig. 8 in der Seitenansicht.
Fig. 9 zeigt eine Einrichtung zum Einlegen der Armie- rung und der Querpflöcke. Der Holzteil a ist auf beiden Seiten mit längsgerichteten Ein schnitten versehen, in welche auf jeder Seite als Armierung .ein Rundeisen b gelegt ist. Der Balken liegt auf .den Auflagern c auf. Das Armierungseisen ist dem Verlauf der Einschnitte entsprechend geformt.
Der mitt lere, grösste Teil des Armierungseisens bildet den abwärts gerichteten Bogen e, .dessen tief ster Punkt bis an die Unterseite des Holz- teils hinabreicht;
daran schliesst ,sich auf bei den Seiten seine Auflage auf den Schultern d des Holzteils auf dessen Oberseite an und daran die Endschlaufen f, die an den Köp fen des Holzteils verankert ,sind. Die Siehe- rung der Schlaufen ist durch eine Drillunö g bewerkstelligt, diese liegt auf der Balken schulter d, die dazu einen .entsprechend er weiterten Einschnitt aufweist.
Die zur Ver ankerung der Eisen dienenden Querpflöcke h sind ungefähr halbrunde Profilstücke, vor- zugsweise aus Hartholz, Beton oder Eisen- guss. Der Verlauf .der Einschnitte im Holz teil, in denen die Schlaufen liegen, ist aus den Fig. 5, 7 und 8 ersichtlich.
Die Einschnitte verzweigen sich an den Schultern d, wobei der eine Zweig an .der Oberseite, der andere schräg nach unten ge gen das Balkenende verläuft. Durch die Schlaufen f an jedem Balkenende ist ein Querpflock h gesteckt, der sieh auf .die Stirn seite .des Holzteils stützt, derart, dass die Schlaufenbogen etwas über die Stirnenden des Holzteils vorstehen.
Fig. 10 ist ein senkrechter Längsmittel schnitt -des zweiten Balkens, Fig. 11 die Draufsicht und Fig. 12 die Stirnansicht .eines Balkenendes. Fig. 13 ist ein Schnitt nach der Linie _A, Fig. 14 nach der Linie B, Fig. 15 nach der Linie C und Fig. 16 nach der Linie D in Fig. 10. Fig. 17 ist ein Teil der Fig. 10 in grösserem Massstab.
Der Holzteil a ist an den beiden Kopfstücken an der Oberseite und in seinem mittleren, längsten Teil an der Unterseite mit je einem Einschnitt versehen. Damit das Armierüngseisen b des auf den Auflagern c liegenden Balkens von .der eineu Schulter d am Ende des Holzteils von oben her nach dem untern Einschnitt, in dem es den nach unten gerichteten, bis an die Holz teilunterseite reichenden Bogen e bildet,
und von da wieder nach der Oberseite und über .die Schulter am andern Ende des Holzteils gezogen werden kann, sind die Einschnitte von wechselnder Tiefe und überlappen sich an den Stellen, an denen sie zusammenstossen, so dass die Aufläge des mittleren Teils des Holzteils auf dem Armierungseisenbogen glatt in diejenige der Armierungseisenteile auf den Schultern übergeht.
Die Armierung .des Holzteils durch ein oder mehrere Armierungseisen ohne jegliche Verschraubung .gestattet, ihn mit einem Mi nimum an Arbeits- und ITaterialaufwand bedeutend zu verstärken. Das bzw.
die Ar mierungseisen sind in eingelegtem und ver ankertem - Zustand derart auf Zug bean sprucht, dass sich der Holzbalken unter der Vorspannung in,der Mitte emporwölbt und, fertig eingebaut, unter der ihm entsprechen den Belastung, die Armierung weiter an spannend, in .die gestreckte Lage gelangt, also nicht durchhängt.
Hiebei ist der volle Querschnitt des Holzteils auf Druck bean sprucht. Selbstverständlich muss sich der Grad der Vorspannung ebenso wie die Di- mensionierung des Holzteils und der Armie- rungseisen nach der vorgesehenen Belastung richten, um zu diesem Endergebnis zu kommen.
Hier muss noch folgendes erwähnt wer den: Ein Ausknicken des vorgespannten ein gebauten Balkens tritt nicht ein. Nach oben, der Last entgegen, gibt es kein Ausweichen. Nach unten bietet die Zugfestigkeit--der Ar- mierung jeglicher Durchbiegung Halt. Nach den Seiten ergibt sich bei den meisten Kon struktionen (Böden, Brücken usw.) von selbst eine Verstrebung.
Es können auch zwei in entsprechendem Abstand nebeneinander lie gende Balken mittels schräg hin- und her laufenden Zug- und Druckstreben zu einer Art waagrecht liegendem Gitterträger ver einigt werden, um eine besonders wirksame Versteifung der Balken gegen seitliches Aus weichen zu erzielen. Oder es kann, sofern es weniöer auf Einsparung am Querschnitt als auf eine besonders niedrige Konstruktion an kommt, ein Holzteil mit breiterem Q,uer- sehnitt gewählt werden.
Die Gefahr seit lichen Ausweichens des Balkens in der Mitte wegen des Druckes von den beiden Köpfen her darf aber nicht überschätzt werden, da die diesen Druck erzeugende Spannung der Arm_erttng sich durch ein seitliches Auswei chen der Holzteilmitte nicht abreagieren kann, da. ja die Armierun.gseisen im Holz teil eingebettet sind und somit der seitlichen Durehbiegung folgen müssten, so dass keine Verkürzung eintritt.
Zur Erzeugung der Vorspannung des Bal- kcns kann, wie in Fig. 9 gezeigt, der Holz teil mit dem bzw. den eingelegten Armie. runseisen vor dem Anbringen der Quer- pflöehe emporgewölbt werden, wodurch die bogenförmige Auflage bei e und damit das Armierunbseisen selbst in eine mehr ge- streckte Lage gelangen, also eine verkürzte Linie beschreibt, so dass sich .die Querpflöcke in die Schlaufen einschieben lassen.
Die Länge des Armierungseisens, von Schlaufen ende zu Sehlaufen.ende gemessen, muss .so ge wählt werden, dass bei Wegnahme der die Wölbung des Holzteils bewirkenden Kraft die Armierung angespannt wird, der Balken ,jedoch nicht ganz in die gestreckte Lage zuriiekgeht.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Holz- ha.lkens sind einmal erleichterter Transport und Einbau, da er gegenüber einem gewöhn lichen Holzbalken gleicher Tragfähigkeit einen wesentlich geringeren Querschnitt hat und damit, trotz der Armierung, ein kleine res CTewicht aufweisen kann.
Weiter ist, da der Längszug der Armie- runb vom Holzteil selbst aufgenommen wird, der Einbau nicht vom Vorhandensein genü- end starker Wände oder Widerlager abhän gig. Gegenüber Konstruktionen mit gewöhn lichen Holzbalken ergibt sich eine Einspa- rung an Bauhöhe, also von Mauerwerk usw. Der vorgespannte Holzbalken ist speziell ge eignet für für schwere Belastung vorgesehene Tribünen und für Baukonstruktionen, die vorübergehenden Charakter aufweisen, wie Baracken, Notbrücken usw.
Prestressed wooden beam. Ordinary wooden beams are not suitable for all building structures due to their relatively low load-bearing capacity and large deflection, especially with large spans. In order to counteract this nacre, wooden beams have already been reinforced by screwing on profile iron.
However, this construction is only a makeshift and - with regard to the degree of reinforcement achieved - relatively expensive, which can already be seen from the fact that - it is mainly used there - it is necessary to retrospectively add an existing beam construction amplify. The technical disadvantage is mainly that the force transfer between wood and iron is n unhomo- nously distributed, ie. h, is limited to individual points (screws).
The fact that the tension bars are weakened by the screw holes requires the reinforcement to be overdimensioned. But the wooden beam is also weakened by the holes across the grain.
In the subject matter of the invention, for the purpose of reinforcing the wooden part, at least one reinforcing iron, which is subjected to tensile stress and is anchored to the heads of the wooden part, is provided, which lies in longitudinal incisions of the wooden part, the course of which the shape of the reinforcing iron does not match that the reinforcement iron starts from an anchorage on one head, first over one shoulder of the wooden tf-l .;
runs on its upper side, then describes a downward arc in its middle, longest part, which reaches at least approximately under the wooden part's underside, in order to then go over a shoulder of the wooden part on its upper side to anchor it on the other head.
The reinforcement is tensioned in such a way that the beam arches upwards under the prestress in the middle and becomes straight under the corresponding load, further tightening the reinforcement, with the center piece of the wooden part resting on the downward arch of the reinforcing iron. The reinforcement iron loads the load on the shoulders of the wooden part, which are conveniently located near the supports.
In the drawing, two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, with Figs. 1-8 a prestressed wooden beam with two reinforcing irons lying in since union incisions of the wooden part, Fig. 10-17 a sol chen with a single reinforcing iron that is in the longitudinal center plane of the wooden part is arranged incisions, show.
Fig. 1 is a side view of the prestressed wooden beam. Fig. 2 is a section through the beam along the line B, Fig. 8 along the line C, Fig. 4 along the line D and Fig. 6 along the line A in Fig. 1. Fig. 5 shows a front view. Fig. 7 illustrates the one end of the beam in plan view and Fig. 8 in side view.
9 shows a device for inserting the reinforcement and the transverse pegs. The wooden part a is provided on both sides with longitudinal A cuts, in which on each side as reinforcement .ein round iron b is placed. The beam rests on the supports c. The reinforcing iron is shaped according to the course of the incisions.
The central, largest part of the reinforcing iron forms the downwardly directed arch e, the lowest point of which extends down to the underside of the wooden part;
this is followed by its support on the shoulders d of the wooden part on its upper side and the end loops f, which are anchored to the heads of the wooden part, are attached to it. The loops are located by twisting; this lies on the beam shoulder d, which for this purpose has a correspondingly widened incision.
The transverse pegs h used to anchor the iron are approximately semicircular profile pieces, preferably made of hardwood, concrete or cast iron. The course of the incisions in the wood, in which the loops are located, can be seen from FIGS. 5, 7 and 8.
The incisions branch out at the shoulders d, with one branch on the top and the other running obliquely downwards towards the end of the beam. A cross peg h is inserted through the loops f at each end of the beam, which supports it on the front side of the wooden part in such a way that the loop arches protrude slightly over the front ends of the wooden part.
Fig. 10 is a vertical longitudinal center section of the second beam, Fig. 11 is the top view and Fig. 12 is the end view of a beam end. FIG. 13 is a section along line _A, FIG. 14 along line B, FIG. 15 along line C and FIG. 16 along line D in FIG. 10. FIG. 17 is a part of FIG larger scale.
The wooden part a is provided with an incision on the two head pieces on the top and in its middle, longest part on the bottom. So that the reinforcement iron b of the beam lying on the supports c from the one shoulder d at the end of the wooden part from above to the lower incision, in which it forms the arch e directed downwards, reaching to the wood part underside,
and from there back to the top and over the shoulder at the other end of the wooden part, the cuts are of varying depth and overlap at the points where they meet, so that the supports of the middle part of the wooden part on the Reinforcing iron arch merges smoothly into that of the reinforcing iron parts on the shoulders.
The reinforcement of the wooden part with one or more reinforcing irons without any screwing allows it to be significantly reinforced with a minimum of labor and material. That resp.
The reinforcement irons are in the inserted and anchored state so subjected to tension that the wooden beam arches upwards under the prestress in the middle and, fully installed, under the load corresponding to it, the reinforcement continues to tighten, in the reaches the stretched position, so does not sag.
The full cross-section of the wooden part is stressed under pressure. Of course, the degree of pre-tensioning as well as the dimensioning of the wooden part and the reinforcing iron must be based on the intended load in order to achieve this end result.
The following has to be mentioned here: Buckling of the pre-stressed built-in beam does not occur. Up against the burden there is no evasion. The tensile strength - the reinforcement - provides support for any deflection downwards. In most constructions (floors, bridges, etc.) there is a bracing on the sides.
It can also be connected to a kind of horizontally lying lattice girders ver, to achieve a particularly effective stiffening of the bars against sideways out of softness by means of sloping back and forth running tension and compression struts. Or, if savings on the cross-section are less important than a particularly low construction, a wooden part with a wider cross-section can be selected.
The danger since the beam in the middle has moved out of the way because of the pressure from the two heads must not be overestimated, since the tension of the arm, which generates this pressure, cannot react by moving the middle of the wooden part to the side. Yes, the reinforcement irons are embedded in the wooden part and therefore have to follow the lateral bending so that no shortening occurs.
To generate the prestressing of the beam, as shown in FIG. 9, the wooden part with the inserted arm (s). run iron must be arched upwards before the transverse pegs are attached, so that the arched support at e and thus the reinforcement bar itself are in a more stretched position, i.e. describe a shortened line so that the transverse pegs can be pushed into the loops.
The length of the reinforcing iron, measured from loop end to eye loop end, must be selected so that when the force causing the curvature of the wooden part is removed, the reinforcement is tensed, but the beam does not return to its stretched position.
The advantages of the wooden handle according to the invention are, on the one hand, easier transport and installation, since it has a significantly smaller cross-section than an ordinary wooden beam of the same load-bearing capacity and can therefore have a lower weight despite the reinforcement.
Furthermore, since the longitudinal pull of the reinforcement is absorbed by the wooden part itself, the installation does not depend on the presence of sufficiently strong walls or abutments. Compared to constructions with ordinary wooden beams, there is a saving in construction height, i.e. in masonry, etc. The prestressed wooden beam is especially suitable for grandstands intended for heavy loads and for building constructions that have a temporary character, such as barracks, emergency bridges, etc.