[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Tragbalkens mit einem schichtförmigen Aufbau aus verleimten Brettern aus Holz oder Holzmaterial und auf einen derartigen Tragbalken.
[0002] Holzbalken rechteckigen oder quadratischen Querschnitts werden seit langer Zeit im Hoch- und Tiefbau eingesetzt, insbesondere für Dachkonstruktionen von Gebäuden und Tragkonstruktionen von kleineren Brücken. Heute ist Holz wieder ein wichtiger einheimischer Baustoff.
Holz ist einfach zu bearbeiten, ist ein guter Wärmeisolator, wirkt ästhetisch vorteilhaft und verleiht ein Gefühl von Geborgenheit.
[0003] Herkömmliche einteilige Holzbalken müssen bei grösseren Konstruktionen einen derart grossen Querschnitt aufweisen, dass sie nur noch aus wenigen Stämmen in massiver Form herausgesägt werden können.
[0004] Fortschritte in der Klebetechnik können im Holzbau nutzbringend angewendet werden, indem Tragbalken mit grossen Querschnitten nicht mehr einteilig, sondern aus mehreren kleineren Querschnitten verleimt werden, was als Abbinden bezeichnet wird. Die Querschnitte von verleimten Holzbalken, auch Holzbinder genannt, sind nicht mehr vom Durchmesser des ursprünglichen Holzstammes abhängig.
Starke Holzbinder mit schichtförmigem Aufbau können selbst Grosshallen stützenfrei tragen.
[0005] Zur Herstellung eines Holzbinders werden entsprechend zugesägte Bretter verleimt, indem die Verbindungsflächen vorerst mit einem Klebstoff überzogen, die einzelnen Bretter oberflächenbündig aufeinandergeschichtet und zum Abbinden zusammengepresst werden.
Bei entsprechender Qualität des Klebstoffs entsteht ein Holzbinder, welcher einem gleich dimensionierten einstückigen Holzbalken bezüglich der mechanischen und optischen Eigenschaften mindestens ebenbürtig ist.
[0006] Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, mit einem Verfahren der eingangs genannten Art qualitativ hochwertige Holzbinder vereinfacht herzustellen.
[0007] Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass
im Wesentlichen brettförmige Formteile mit beidseits wenigstens zwei parallel in Längsrichtung verlaufenden, formschlüssig zusammenfügbaren Kämmen und/oder Nuten hergestellt werden, wobei die Kämme gegenüber den Nuten auf wenigstens einem Teil der Seitenwände ein geringes Übermass aufweisen,
beidseits vollflächig eine Leimschicht auf die Verbindungsflächen der Formteile aufgetragen wird,
die Formteile unter Bildung von Kamm-Nut-Paaren aufeinandergelegt und durch kurzes Klopfen oder Andrücken bis zum Erreichen des Formschlusses zusammengefügt werden, und
diese Formteile ohne weitere Druckanwendung abgebunden werden.
[0008] Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
[0009] Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich Tragbalken aller Dimensionen herstellen, wobei das Kamm-Nut-System im Wesentlichen eine Doppelfunktion ausübt:
Wie bei ähnlichen Kamm-Nut-Systemen können die einzelnen brettförmigen Formteile ohne weitere Hilfen präzis aufeinandergestapelt werden, ein seitliches Verrutschen ist ausgeschlossen.
Dank dem erfindungsgemässen geringen Übermass können die brettförmigen Formteile vorerst Kamm auf Nut positioniert und dann die Kämme in die Nuten gedrückt werden.
Dies kann - je nach den gewählten Parametern, wie Übermass, Härte und Elastizität des Holzes und Querschnittsgeometrie - durch Klopfen mit einer Hand, mit einem manuellen oder pneumatischen Hammer, auch indirekt mit Zwischenlage eines Brettes, mit einem pneumatischen Presswerkzeug mit zwei Klemmbacken oder mit sonstigen üblichen Mitteln erfolgen. Nach dem Zusammenfügen von Kämmen und Nuten der mit einem geeigneten Holzklebstoff vollflächig überzogenen Formteile sind diese so weit und so gut fixiert, dass sie ohne jede weitere Spannapparaturen oder dgl. abbinden können.
[0010] Die einzelnen Formteile werden durch Sägen von Brettern und Herausfräsen von Kämmen und Nuten hergestellt, wobei die Holzart je nach den statischen und allenfalls atmosphärischen Bedingungen ausgewählt wird.
Die brettförmigen Formteile können jedoch auch aus insbesondere groben Holzspänen hergestellt sein, indem übliche Pressverfahren angewendet werden.
[0011] Das Übermass der Kämme/Nuten liegt vorzugsweise im Bereich bis zu etwa 1 mm, insbesondere von 0,1 bis 1,0 mm. Ist das Übermass zu gross, kann ein Kamm insbesondere bei hartem Holz nur mit erheblichem Aufwand in die Nut gedrückt werden, überdies können Beschädigungen auftreten. Bei zu kleinem Übermass entsteht die gewünschte Klemmwirkung nach dem Erreichen des Formschlusses nicht oder zu wenig, insbesondere bei weichem Holz. In der Praxis hat sich ein Übermass im Bereich von etwa 0,5 mm als zweckmässig herausgestellt.
Das Einführen der Kämme in die Nuten kann erleichtert werden, indem deren freie Längskanten abgerundet oder angefast hergestellt werden.
[0012] Das Übermass zwischen Kamm und Nut dient ausschliesslich einer Haltefunktion bis zum Abbinden, es können übliche Press- oder Klemmwerkzeuge und entsprechende Maschinen eingespart werden.
Zur mechanischen Stabilität des Tragbalkens nach dem Abbinden trägt das Übermass nicht in nennenswertem Mass bei, die mechanische Stabilität der Verbindung der abgebundenen brettförmigen Formteile wird durch den Kleber gewährleistet.
[0013] Der erfindungsgemässe Tragbalken mit einem schichtförmigen Aufbau aus brettförmigen, vollflächig miteinander verleimten Formteilen mit beidseits wenigstens zwei parallel in Längsrichtung verlaufenden, formschlüssig ineinander gepassten Paaren von Kamm/Nut lässt nicht nur teure und aufwendige Spannapparaturen überflüssig werden.
Weitere Vorteile sind:
Bei einem Brand schmilzt der besser brennende Leim zwischen den Schichten eines Holztragbalkens, durch die Ausbildung eines Kamm-Nut-Systems wird dieser Effekt vermindert, d.h. der Brandschutz verbessert.
In Tragkonstruktionen können bei extrem hohen Belastungen Scherkräfte entstehen, welche bei einfachen Brettern zu einem Bruch zwischen zwei Schichten führen können. Dies wird bei der Verwendung von erfindungsgemässen Formteilen mit einem Kamm-Nut-System vermieden.
[0014] Die nicht selten eingesetzten bogenförmigen Holzbinder werden während der Verleimung gebogen.
Auch hier ist bei der Verwendung von erfindungsgemässen brettförmigen Formteilen mit Kämmen und Nuten kein seitliches Ausweichen möglich.
[0015] Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:
<tb>Fig. 1<sep>einen Querschnitt durch ein brettförmiges Formteil,
<tb>Fig. 2<sep>eine perspektivische Teilansicht eines Tragbalkens mit schichtförmigem Aufbau,
<tb>Fig. 3<sep>einen Querschnitt von zwei aufeinanderliegenden Formteilen nach Fig. 1 im Kamm-Nut-Bereich,
<tb>Fig. 4<sep>ein Detail IV von Fig. 3 mit abgerundeten Längskanten,
<tb>Fig. 5<sep>eine Variante gemäss Fig. 4 mit angefasten Längskanten,
<tb>Fig. 6<sep>einen formschlüssig in eine Nut eingeführten Kamm gemäss Fig. 3,
<tb>Fig. 7<sep>eine Variante gemäss Fig. 3 mit konkaven Seitenwänden des Kamms und konvexen Seitenwänden der Nut, und
<tb>Fig. 8<sep>eine weitere Variante gemäss Fig. 3 mit sägezahnförmig ausgebildeten Seitenwänden von Kamm und Nut.
[0016] Fig. 1 zeigt ein im Wesentlichen brettförmiges Formteil 10, im vorliegenden Fall aus Fichtenholz mit einem Querschnitt von 12X3 cm. Auf der einen Seite des Formteils sind zwei parallel längslaufende Nuten 12 ausgespart, auf der gegenüberliegenden Seite zwei längslaufende Kämme 14 ausgebildet. Die fixen Längskanten 16 der Nuten 12 und die freien Längskanten 18 der Kämme 14 sind abgerundet.
[0017] Nach nicht dargestellten Varianten gemäss Fig. 1 können mehr als zwei Nuten 12 und entsprechend mehr Kämme 14 ausgebildet sein, insbesondere bei breiteren Formteilen 10.
Bei der Ausbildung von drei Kamm-Nut-Paaren können Kämme 14 und Nuten 12 alternierend ausgebildet sein.
[0018] Auf der Oberseite und der Unterseite des Formteils 10, eingeschlossen die Nuten 12 und Kämme 14, ist vollflächig eine dünne Leimschicht 20 aufgetragen, welche aus einem üblichen Kleber für Holz besteht und mit üblichen Verfahren aufgetragen worden ist. Die Seitenflächen 32 bleiben leimfrei.
[0019] In Fig. 2 ist ein Tragbalken 22 mit einem schichtförmigen Aufbau aus Formteilen 10 gemäss Fig. 1 angedeutet. Die in Richtung L längslaufenden Kämme 14 sind in die entsprechenden Nuten 12 (Fig. 1) des darunter liegenden Formteils gedrückt und über eine vollflächige Leimschicht 20 miteinander verklebt. Das Hineindrücken des Formteils 10 erfolgt beispielsweise durch Klopfen mit der Hand oder mit einem Werkzeug, z.B. zwei pneumatischen Pressbacken.
Mit letzteren kann auch ein ganzer Stapel von Formteilen 10 in einem Arbeitsgang zusammengedrückt werden, bis der Formschluss aller Bretter erreicht ist.
[0020] In Fig. 3 ist der Bereich Nut 12-Kamm 14 von zwei aufeinandergelegten Formteilen 10 mit je einer vollflächig aufgetragenen Leimschicht 20 dargestellt.
Die Stirnfläche 24 des Kamms 14 ist etwas breiter ausgebildet als die Öffnung der Nut 12, die abgerundeten Längskanten 16, 18 liegen getrennt durch einen dünnen Leimfilm aufeinander, das unbelastete obere Formteil 10 wird abgestützt.
[0021] Die Nut 12 ist querschnittlich schwalbenschwanzförmig ausgebildet, der entsprechende Winkel alpha der Hinterschneidung liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 , insbesondere bei etwa 2 , gemessen bezüglich der Senkrechten zum Nutenboden 26, welcher parallel zur Oberfläche des Formteils 10 verläuft.
[0022] Fig. 4 zeigt den Bereich IV von Fig. 3 mit weggelassener Leimschicht 20. Das Übermass u des Kamms 14 bzw. von dessen Stirnfläche gegenüber der Öffnung der Nut 12 ist gering, es beträgt etwa 0,5 mm.
Das Übermass u ist also einerseits so gross, dass das Formteil in Nut-Kamm-Position problemlos aufgelegt werden kann, andererseits jedoch der Kamm problemlos zum Formschluss in die Nut 12 gebracht werden kann. In dieser Endposition gemäss Fig. 6 werden die beiden Formteile 10 ohne aufwendige und teure Spannapparaturen fixiert, bis die Leimschicht 20 abgebunden hat.
[0023] Fig. 5 zeigt zwei entsprechend Fig. 4 aufeinanderliegende angefaste Längskanten 12, 14 des Kamm-Nut-Systems von Formteilen 10. Beide freien Längskanten 12, 14 sind mit demselben Winkel angefast und liegen vollflächig aufeinander.
[0024] In der Ausführungsform gemäss Fig. 7 sind die Seitenwände 28 des Kamms 14 konvex ausgebildet, die Seitenwände 30 der Nut 12 entsprechend konkav.
Das obere Formteil 10 ist auf das untere gelegt, die abgerundeten freien Längskanten 16, 18 liegen dank dem Übermass u (Fig. 4) aufeinander. Die Nut 12 und der Kamm 14 sind nach dem Einbringen zum Formschluss und Abbinden, insbesondere im Bereich des Nutenbodens 26 und der Stirnfläche 24 des Kamms 14 durch die Leimschicht 20 fixiert.
[0025] Nach einer weiteren Variante gemäss Fig. 8 sind die Seitenwände 28 des Kamms 14 und die Seitenwände 30 der Nut 12 sägezahnförmig ausgebildet. Das wiederum über die abgerundeten Längskanten 16, 18 abgestützte obere Formteil 10 kann mit dem Kamm 14 in die Nut 12 des unteren Formteils 10 geklopft oder gedrückt werden, bis der Nutenboden 26 und die Stirnfläche 24 des Kamms 14 nur noch durch die vollflächig aufgetragene Leimschicht 20 getrennt sind.
Diese Leimschicht ist - wie in Fig. 7 - nur teilweise dargestellt, erstreckt sich jedoch vollflächig über den Bereich des brettförmigen Formteils 10, Nuten 12 und Kämme 14 eingeschlossen, lediglich die die Aussenfläche des Tragbalkens 22 Fig. 2 bildenden Seitenflächen 32 des Formteils 10 haben keine Leimschicht 20.
[0026] In Anlehnung an Fig. 8 können die Seitenwände 28 des Kamms 14 und die Seitenwände 30 der Nut 12 in verschiedenster Weise ausgebildet sein, z. B. rillenförmig (34), wobei die gleiche Regel wie für die in Fig. 3, 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen gilt, das obere Formteil muss mit den Kämmen auf die Nuten des unteren Formteils 10 aufgelegt und problemlos zur Bildung eines Formschlusses in dieses geklopft oder gedrückt werden können.
The invention relates to a method for producing a supporting beam with a layered structure of glued boards of wood or wood material and on such a support beam.
Wooden beams rectangular or square cross section are used for a long time in civil engineering, especially for roof structures of buildings and supporting structures of smaller bridges. Today, wood is again an important domestic building material.
Wood is easy to work with, is a good thermal insulator, aesthetically pleasing and gives a feeling of security.
Conventional one-piece wooden beams must have such a large cross section in larger structures that they can only be sawn out of a few strains in solid form.
Advances in the adhesive technology can be used beneficially in timber by beams with large cross sections are no longer one piece, but are glued from several smaller cross sections, which is referred to as setting. The cross-sections of glued wooden beams, also called wooden trusses, are no longer dependent on the diameter of the original log.
Strong wooden trusses with a layered structure can even support large halls without supports.
For the manufacture of a timber binder sawn boards are glued accordingly by the connecting surfaces initially covered with an adhesive, the individual boards are flush-mounted surface and pressed together for setting.
With the appropriate quality of the adhesive creates a wood binder, which is at least equal to a uniformly dimensioned one-piece wooden beams in terms of mechanical and optical properties.
The inventor has set himself the task to produce a high-quality wood binder simplified with a method of the type mentioned.
With regard to the method, the object is achieved according to the invention in that
essentially board-shaped molded parts having on both sides at least two parallel longitudinally extending, form-fitting joinable combs and / or grooves are produced, wherein the combs with respect to the grooves on at least a part of the side walls have a slight excess,
a glue layer is applied to both sides of the entire surface on the bonding surfaces of the moldings,
the moldings are stacked to form comb-groove pairs and joined together by briefly tapping or pressing until reaching the positive connection, and
These moldings are cured without further pressure application.
Special and further embodiments of the method are the subject of dependent claims.
With the inventive method, support beams of all dimensions can be produced, wherein the comb-groove system essentially performs a dual function:
As with similar comb-groove systems, the individual board-shaped moldings can be precisely stacked without further assistance, lateral slipping is excluded.
Thanks to the small oversize according to the invention, the board-shaped moldings can for the time being be positioned comb on groove and then the combs are pressed into the grooves.
This can - depending on the selected parameters, such as excess, hardness and elasticity of the wood and cross-sectional geometry - by knocking with one hand, with a manual or pneumatic hammer, also indirectly with the interposition of a board, with a pneumatic pressing tool with two jaws or with other usual means. After joining combs and grooves of molded parts coated over the entire surface with a suitable wood adhesive, they are fixed so far and so well that they can set without any further clamping devices or the like.
The individual moldings are made by sawing boards and milling out of ridges and grooves, the wood is selected depending on the static and possibly atmospheric conditions.
However, the board-shaped moldings can also be made of particular coarse wood chips by conventional compression methods are applied.
The excess of the combs / grooves is preferably in the range up to about 1 mm, in particular from 0.1 to 1.0 mm. If the excess is too large, a comb can be pressed into the groove, especially with hard wood only with considerable effort, and damage can occur. If the excess is too small, the desired clamping effect does not occur or does not occur sufficiently after reaching the positive connection, in particular with soft wood. In practice, an excess in the range of about 0.5 mm has been found to be appropriate.
The introduction of the combs into the grooves can be facilitated by making their free longitudinal edges rounded or chamfered.
The excess between the comb and groove serves exclusively a holding function until setting, it can be usual pressing or clamping tools and corresponding machines can be saved.
For mechanical stability of the support beam after setting the excess does not contribute to any appreciable extent, the mechanical stability of the compound of the set board-shaped parts is ensured by the adhesive.
The inventive support beam with a layered structure of board-shaped, fully glued together moldings with both sides at least two parallel longitudinally extending, positively fitted mating pairs of comb / groove not only expensive and complex clamping apparatuses are superfluous.
Further advantages are:
In a fire, the better-burning glue melts between the layers of a wooden support beam, by the formation of a comb-groove system, this effect is reduced, i. the fire protection improved.
In load-bearing constructions, shearing forces can arise under extremely high loads, which in the case of simple boards can lead to a break between two layers. This is avoided when using moldings according to the invention with a comb-groove system.
The arched wooden truss used not infrequently are bent during gluing.
Again, when using board-shaped moldings according to the invention with combs and grooves, no lateral deflection is possible.
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing, which are also the subject of dependent claims. They show schematically:
<Tb> FIG. 1 <sep> a cross section through a board-shaped molding,
<Tb> FIG. 2 <sep> is a partial perspective view of a supporting beam with a layered structure,
<Tb> FIG. 3 <sep> is a cross section of two superimposed mold parts according to FIG. 1 in the comb-groove area, FIG.
<Tb> FIG. 4 <sep> a detail IV of Fig. 3 with rounded longitudinal edges,
<Tb> FIG. 5 <sep> a variant according to FIG. 4 with beveled longitudinal edges,
<Tb> FIG. 6 <sep> a comb introduced in a form-fitting manner into a groove according to FIG. 3,
<Tb> FIG. 7 shows a variant according to FIG. 3 with concave sidewalls of the comb and convex side walls of the groove, and FIG
<Tb> FIG. 8 <sep> another variant according to FIG. 3 with sawtooth-shaped side walls of the comb and groove.
Fig. 1 shows a substantially board-shaped molding 10, in the present case of spruce with a cross section of 12X3 cm. On one side of the molding, two parallel longitudinal grooves 12 are recessed on the opposite side two longitudinal combs 14 are formed. The fixed longitudinal edges 16 of the grooves 12 and the free longitudinal edges 18 of the combs 14 are rounded.
According to variants not shown in FIG. 1, more than two grooves 12 and correspondingly more combs 14 may be formed, in particular for wider moldings 10th
In the formation of three comb-groove pairs combs 14 and grooves 12 may be formed alternately.
On the top and the bottom of the molding 10, including the grooves 12 and combs 14, a thin glue layer 20 is applied over the entire surface, which consists of a conventional adhesive for wood and has been applied by conventional methods. The side surfaces 32 remain glue-free.
In Fig. 2, a support beam 22 is indicated with a layered structure of moldings 10 as shown in FIG. 1. The longitudinally extending combs 14 in the direction L are pressed into the corresponding grooves 12 (FIG. 1) of the molding located underneath and adhesively bonded to one another via a glue layer 20 over the entire area. The pressing of the molding 10 is carried out, for example, by tapping by hand or with a tool, e.g. two pneumatic pressing jaws.
With the latter, a whole stack of moldings 10 can be compressed in one operation until the fit of all boards is reached.
In Fig. 3 the area groove 12-comb 14 is shown by two superimposed moldings 10, each with a glue layer applied over the entire surface 20.
The end face 24 of the comb 14 is slightly wider than the opening of the groove 12, the rounded longitudinal edges 16, 18 are separated by a thin glue film on each other, the unloaded upper mold part 10 is supported.
The groove 12 is cross-sectionally dovetail-shaped, the corresponding angle alpha of the undercut is preferably in the range of 1 to 5, in particular at about 2, measured with respect to the perpendicular to the groove bottom 26, which runs parallel to the surface of the molding 10.
Fig. 4 shows the area IV of Fig. 3 with the glue layer 20. The excess u of the comb 14 and of its end face opposite the opening of the groove 12 is small, it is about 0.5 mm.
The excess u is on the one hand so large that the molding can be easily placed in groove-comb position, on the other hand, however, the comb can be easily brought into the groove 12 for positive engagement. In this end position according to FIG. 6, the two mold parts 10 are fixed without expensive and expensive clamping apparatus until the glue layer 20 has set.
Fig. 5 shows two corresponding to Fig. 4 superimposed chamfered longitudinal edges 12, 14 of the comb-groove system of moldings 10. Both free longitudinal edges 12, 14 are chamfered at the same angle and lie over the entire surface each other.
In the embodiment according to FIG. 7, the side walls 28 of the comb 14 are convex, the side walls 30 of the groove 12 correspondingly concave.
The upper mold part 10 is placed on the lower, the rounded free longitudinal edges 16, 18 are due to the excess u (Fig. 4) to each other. The groove 12 and the comb 14 are fixed by the glue layer 20 after introduction to positive locking and bonding, in particular in the region of the groove bottom 26 and the end face 24 of the comb 14.
According to a further variant of FIG. 8, the side walls 28 of the comb 14 and the side walls 30 of the groove 12 are formed like a sawtooth. The turn on the rounded longitudinal edges 16, 18 supported upper mold part 10 can be tapped or pressed with the comb 14 into the groove 12 of the lower mold part 10 until the groove bottom 26 and the end surface 24 of the comb 14 only by the glue layer applied over the entire surface 20th are separated.
This glue layer is - as shown in Fig. 7 - only partially shown, but extends over the entire area over the area of the board-shaped molding 10, 12 grooves and combs 14 included, only the outer surface of the support beam 22 Fig. 2 forming side surfaces 32 of the molding 10 have no glue layer 20.
Based on Fig. 8, the side walls 28 of the comb 14 and the side walls 30 of the groove 12 may be formed in various ways, for. B. grooved (34), wherein the same rule applies as for the embodiments shown in Fig. 3, 7 and 8, the upper mold part must be placed with the combs on the grooves of the lower mold part 10 and easily knocked into this to form a positive connection or can be pressed.