CH699945A2 - Vorgespannte Schichtbrettholz- oder keilverzinkte Holz-Träger - Google Patents

Abstract

Der SBH- oder KVH-Träger (2) enthält mindestens ein einseitig exzentrisch eingeklebtes, unter Zugspannung stehendes Verstärkungsband (1) aus einem Faserverbundwerkstoff. Er erleidet vor seiner Belastung im Zuge seines Einbaues eine Durchbiegung infolge der internen Vorspannung des Verstärkungsbandes (1). Diese Durchbiegung oder Krümmung beträgt 1/1000 bis 1/300 der Länge L des SBH- oder KVH-Trägers (2) und ist nur möglich, weil die Vorspannung des Verstärkungsbandes (1) in der Träger-Längsmitte (7) höher ist als in den Träger-Endabschnitten. Das Verfahren zur Herstellung eines solchen verleimten SBH-oder KVH-Trägers geht so, dass auf der auf Zug zu belastenden Seite des SBH- oder KVH-Trägers für jedes einzuklebende Verstärkungsband ein Schnitt für die Aufnahme des einzuklebenden Verstärkungsbandes (1) eingebracht wird. Hernach wird von der Längsmitte des SBH- oder KVH-Trägers aus jedes Verstärkungsband über dieselben parallelen Abschnitte mit von Abschnitt zu Abschnitt degressiv nachlassender Zugspannung mittels Einpressens von Klebstoff mit dem SBH- oder KVH-Träger verfestigt. Die Produktionsanlage zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Einrichtung zum Einspannen von einem oder mehreren stehend parallel zueinander verlaufenden Verstärkungsbändern und zum Erzeugen einer beliebigen Zugspannung von 20 kN bis 180 kN in denselben über einen frei bleibenden Teil von mindestens 4 Metern Länge. Die Anlage weist weiter ein Hebezeug zum Ergreifen und Bewegen eines SBH- oder KVH-Trägers und zum Überfahren der gespannten Verstärkungsbänder mit einem solchen auf.

Description

  [0001]    Auf Zug beanspruchte Holzfasern werden auf Grund der Wuchsunregelmässigkeiten, wie zum Beispiel Astlöcher, deutlich in der Festigkeit abgemindert. So wird zum Beispiel für Eichenholz nach DIN 1052:2004-08 "Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken" eine charakteristische Zugfestigkeit von = 18 N/mm<2> angegeben. Ermittelt man die Holzfestigkeit an kleinen fehlerfreien Holzproben, so erhält man nach DIN 68364:2003-05 "Kennwerte von Holzarten" eine Zugfestigkeit für Eichenholz von weit besseren 110 N/mm<2>. Die Abminderung um 611 % von fehlerfreiem Holz zum charakteristischen Wert der DIN 1052 war die Motivation, die zugfestigkeitsmindernden Einflüsse durch eine eingeklebte Bewehrung zu reduzieren.

  

[0002]    Hierzu wird beispielsweise auf der Biegezugseite von Eichenholzträgern eine Bewehrung aus hochfestem Spannstahl oder aus Faserlamellen (CFK-, GFK oder AFK-Lamellen) in Nuten eingeklebt. Durch die Bewehrungsmethode fällt die Streuung der Tragfähigkeit geringer aus. Das Beispiel der Eichenholzträger zeigt auf, dass eine weitere Nachveredelung auch von Laubhölzern möglich ist und auf Grund der höheren Festigkeiten von Laubhölzern im Vergleich zu Nadelhölzern sogar noch effektiver ist. Eine zusätzliche Bewehrung auf der Biegedruckseite ist möglich, jedoch ist der Aufwand gegenüber der zu erreichenden Qualitätssteigerung verhältnismässig hoch.

  

[0003]    An verschiedenen Instituten wurden Versuche an Holzträgern mit unterschiedlicher Bewehrung hinsichtlich der Führung, der Form oder des Materials durchgeführt. Die Bewehrungsmaterialien Stahl, Glasfasern (GFK), Aramidfasern (AFK) und Kohlenstoff-Fasern (CFK) wurden in den meisten Fällen mit einem Epoxidharzkleber eingeklebt. Zum Beispiel werden CFK-Lamellen flach auf die Unterseite von Schichtbrettholzträgern oder im Keilzinkverfahren verklebten Holzträgern geklebt. Schicht-Brett-Holz-Träger (SBH-Träger) bilden ein Laminat aus mehreren miteinander verleimten durchgehenden Brettern von je ca. 2 bis 4 cm Brettstärke. Man verwendet mehrere, bis zu 10 Schichten von Brettern. Da Naturholz immer in beschränkten Längen von 3-5 m vorliegt, werden Balken beispielsweise in einer Länge von 8m andrerseits auch im Keilzinkverfahren produziert.

   Bei einer Keilzinkung handelt es sich um eine Längsverbindung zum Verlängern von Profilleisten oder Rahmenhölzern. Die Profilleisten oder Rahmenhölzer werden mit einem besonderen Fräswerkzeug, dem Keilzinkenfräser, an ihren Enden angefräst. Die so entstandenen keilförmigen Zinken des einen Werkstücks greifen in das gleiche Profil des anschliessenden Werkstücks ein. Bei einer sorgfältigen Herstellung, Verleimung und Verpressung der Stösse wird eine sehr haltbare Längsverbindung erzeugt. Solcherart hergestellte Einzelbalken werden dann übereinander zusammengeleimt, wodurch ein sogenannter Keil-Verzinkter-Holz-Träger (KVH-Träger) entsteht. Dabei liegen die Stösse in den verleimten Einzelbalken über die Länge des KVH-Trägers gesehen bewusst an unterschiedlichen Stellen.

   CFK-Lamellen werden dann flach auf die Unterseite dieser KVH-Träger verklebt, um dessen Tragfähigkeit zu erhöhen.

  

[0004]    Um den Anforderungen des Brandschutzes gerecht werden zu können, wird zusätzlich eine untere Holzlamelle auf die Bewehrung geklebt. Beide Varianten führten zu einer Tragfähigkeits- und Steifigkeitssteigerung mit einer hohen Resttragfähigkeit im Vergleich zu den unbewehrten Trägern. Kritisch zu beurteilen ist der frühe Zeitpunkt des Erstrisses im Holzquerschnitt oberhalb der Bewehrungslage und infolge dessen eine deutliche Verformungszunahme. Auch vorgespannte Bewehrungen werden schon eingesetzt. Die Tragfähigkeit konnte im Vergleich zu den schlaff bewehrten Holzträgern um weitere 10 % gesteigert werden. Bei allzu grosser Vorspannung aber reissen die Verstärkungsbänder immer in den Endabschnitten der Träger ein. Dieses Einreissen bildete bisher eine obere Grenze für die maximal zulässige Vorspannung des Verstärkungsbandes.

  

[0005]    Um diese Grenze zu überwinden und eine noch bessere Bewehrung zu schaffen, welche es erlaubt, derart vorgespannte SBH- oder KVH-Träger in Bauten einzusetzen, welche erhöhte Lasten permanent und ohne Ermüdung tragen können, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche verbesserte verleimte SBH- und KVH-Träger mit mindestens einer einseitigen exzentrischen Vorspannung zu schaffen. Gleichzeitig ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung solcher verbesserter SBH- und KVH-Träger anzugeben, sowie auch eine Herstellungsanlage für eine effiziente Produktion dieser vorgespannten SBH- und KVH-Träger.

  

[0006]    Diese Aufgabe wird erstens gelöst durch einen verleimten Schichtbrettholzoder Keilzinkholz-Träger (SBH- oder KVH-Träger) mit mindestens einem einseitig exzentrisch eingeklebten, unter Zugspannung stehenden Verstärkungsband aus einem Faserverbundwerkstoff, der sich dadurch auszeichnet, dass der SBH- oder KVH-Träger vor seiner Belastung im Zuge seines Einbaues eine Durchbiegung infolge der internen Vorspannung des Verstärkungsbandes in einem Bereich zwischen 1/1000 und 1/100 der Länge des SBH- oder KVH-Trägers aufweist, und dass die Vorspannung des mindestens einen Verstärkungsbandes in der Träger-Längsmitte höher ist als dessen Vorspannung in den SBH- oder KVH-Träger-Endabschnitten.

  

[0007]    Desweiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines verleimten Schichtbrettholz- oder Keilzinkholz-Trägers (SBH- oder KVH-Trägers) mit mindestens einem eingeleimten Verstärkungsband, das sich dadurch auszeichnet, dass auf der auf Zug zu belastenden Seite des SBH- oder KVH-Trägers für jedes einzuklebende Verstärkungsband ein Schnitt für die Aufnahme des einzuklebenden Verstärkungsbandes eingebracht wird und hernach von der Längsmitte des SBH- oder KVH-Trägers aus jedes Verstärkungsband gleichzeitig über dieselben parallelen Abschnitte mit von Abschnitt zu Abschnitt degressiv nachlassender Zugspannung mittels Klebstoff mit dem SBH- oder KVH-Träger verfestigt wird.

  

[0008]    Schliesslich wird die Aufgabe durch eine Produktionsanlage zur Durchführung des Verfahrens gelöst, bestehend aus einer Einrichtung zum Einspannen von einem oder mehreren stehend parallel zueinander verlaufenden Verstärkungsbändern und zum Erzeugen einer beliebigen, gleichen Zugkraft von 20kN bis 180kN pro Verstärkungsband auf beiden Seiten der Spann-Einrichtung über einen frei bleibenden Teil von mindestens 3 Metern Länge der Verstärkungsbänder, weiter eine Vorrichtung zum Ergreifen und Bewegen eines SBH- oder KVH-Trägers und zum Überfahren der gespannten Verstärkungsbänder mit einem solchen, mit mindestens einem Frässchlitz versehenen SBH- oder KVH-Träger in Richtung quer zu den vorgespannten Verstärkungsbändern.

  

[0009]    Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben und erklärt und ihre Vorteile werden erläutert.
Es zeigt:
<tb>Fig. 1:<sep>Einen SBH-Träger mit Verstärkungsband;


  <tb>Fig. 2:<sep>Einen KVH-Träger mit Verstärkungsband;


  <tb>Fig. 3:<sep>Einen SBH- bzw. KVH-Träger mit eingerissenem Verstärkungsband aufgrund von zu hoher Vorspannung, für die Plausibilität in übertriebener Darstellung der Einrisse gezeigt;


  <tb>Fig. 4:<sep>Einen SBH- bzw. KVH-Träger mit einem einzigen, degressiv vorgespannten Verstärkungsband gemäss der Erfindung, für die Plausibilität in übertriebener Darstellung der Krümmung infolge Vorspannung gezeigt, in einer perspektivischen Darstellung;


  <tb>Fig. 5:<sep>Einen SBH- bzw. KVH-Träger mit drei degressiv vorgespannten, parallel zueinander verlaufenden Verstärkungsbändern gemäss der Erfindung, in einer perspektivischen Darstellung;


  <tb>Fig. 6:<sep>Einen SBH- bzw. KVH-Träger mit einem degressiv vorgespannten Verstärkungsband, in welchem die Vorspannkraft ein mögliches Biegemoment im SBH- bzw. KVH-Träger abdeckt;


  <tb>Fig. 7:<sep>Eine Produktionsanlage zur Herstellung von SBH- bzw. KVZ-Trägern mit zwei degressiv vorgespannten Verstärkungsbändern.

  

[0010]    Zunächst ist in Fig. 1der Aufbau eines Schichtbrett-Holzträgers (SBH-Träger) 2 aufgezeigt. Er besteht aus einer Mehrzahl von Lagen von Holzbrettern 14, die aufeinandergelegt miteinander verleimt und verpresst sind, so dass ein Laminat entsteht, was die Festigkeit eines solchen Trägers stark erhöht. Dabei werden 2 bis 10 Lagen von solchen Brettern 14 eingesetzt, mit je einer Stärke von 2 bis 4 cm. Auf der hier unteren Seite des Balkens wurde ein Frässchnltt 3 eingebracht, in welchen ein Verstärkungsband 1 eingeklebt wurde.

  

[0011]    In Fig. 2 ist der Aufbau eines keilverzinkten Holzträgers (KVH-Träger) 2 aufgezeigt. Er besteht aus einer Mehrzahl von Balkenabschnitten 15, die zunächst mit ihren Stirnseiten verleimt wurden. Die Stirnseiten wurden durch keilförmige Einfräsungen 16 für die Verleimung vorbereitet, daher der Name KeilVerzinkter-Holzträger (KVH-Träger). Balken aus mehreren solchermassen an den Stössen verleimter Balkenabschnitte werden hernach in mehreren Lagen aufeinander gelegt und miteinander verleimt und verpresst, sodass ein Laminat entsteht, was die Festigkeit eines solchen Trägers stark erhöht. Dabei werden mehrere Lagen von solchen zusammengesetzten Balkenabschnitten eingesetzt. Je nach Anzahl der Lagen spricht man von Mono-, Duo, Trio- oder Multiblock-Profilen.

   Auf der hier unteren Seite des Balkens wurde ein Frässchnitt 3 eingebracht, in welchen ein Verstärkungsband 1 eingeklebt wurde.

  

[0012]    In Fig. 3 ist zum besseren Verständnis zunächst gezeigt, was im Grenzfall passiert, wenn die Vorspannung des eingeklebten Verstärkungsbandes 1 das maximale zulässige Mass übersteigt. Dieser SBH- bzw. KVH-Träger 2 enthält hier ein einzelnes Verstärkungsband 1 von sehr hoher Vorspannung. Der SBH- bzw. KVH-Träger 2 wurde mit einem Längs-Frässchnitt 3 versehen, der nur unwesentlich breiter als die Dicke des Verstärkungsbandes 1 ist. Ein solcher Frässchnitt 3 weist etwa eine Breite von 1-8mm auf, und eine Tiefe von im Minimum 10mm und im Maximum bis 100mm. Die in diese Frässchnitt 3 zu liegen kommenden Verstärkungsbänder durchgreifen daher mehrere Holzbrettlagen. Das Verstärkungsband 1 soll gerade knapp in den Frässchnitt 3 hineinpassen, also weder klemmen noch locker darin liegen. Der Balken oder SBH- bzw.

   KVH-Träger 2 wurde mit seinem Frässchnitt 3 über das vorgespannte Verstärkungsband 1 gefahren oder gestülpt. Dann wurde der Zwischenraum zwischen dem Verstärkungsband 1 und dem Frässchnitt 3 beidseits mit einem Klebstoff beispielsweise aus Expoxidharz 4 ausgepresst. Anschliessend erfolgte die Aushärtung des Klebstoffes 4 unter Wärmeeinwirkung, wodurch eine innige und ausserordentlich starke Verbindung mit dem umliegenden Holz 5 entstand. Dieses alles erfolgte unter ständiger und gleichbleibender Vorspannung des Verstärkungsbandes 1, welches hierzu mit seinen beiden Enden zugkraftschlüssig in einer geeigneten Vorrichtung eingespannt blieb. Sobald die Aushärtung des Klebstoffes 4 abgeschlossen ist und das Verstärkungsband 1 entsprechend darin vergossen ist, kann die Vorspannung des Verstärkungsbandes 1 gelöst werden.

   Die Vorspannung des Verstärkungsbandes 1 wirkt sich nun auf den SBH- bzw. KVH-Träger 2 aus. Das Verstärkungsband 1 möchte sich im Innern des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 ganz geringfügig kontrahieren, kann das aber wegen des kraftschlüssigen Vergusses mit dem Klebstoff und dem SBH- bzw. KVH-Träger 2 nicht tun. Es ist der SBH- bzw. KVH-Träger 2, der letztlich nachgibt. Er folgt zunächst der geringfügigen Kontraktion des Verstärkungsbandes 1 und weil dieses nur exzentrisch angebracht ist, also nur auf einer der Längsseiten des SBH- bzw. KVH-Trägers 2, krümmt sich dieser konkav um seine Seite 6 mit dem inliegenden Verstärkungsband 1. Wenn sich das Verstärkungsband 1 auch nur geringfügig kontrahiert, so erfolgt doch diese Kontraktion gleichmässig über seine ganze Länge. Es ist klar, dass die Kontraktion im absoluten Mass an den Endbereichen des SBH- bzw.

   KVH-Trägers 2 am grössten ist. Dort fällt das x der Längenkontraktion am grössten aus. Die Folge davon ist, dass bei Überschreiten des Grenzwertes für eine vom SBH- bzw. KVH-Träger 2 gerade noch verkraftbare Vorspannung dieser in den Endbereichen des eingeklebten Verstärkungsbandes 1 einreisst. Es ist nicht die Klebstoff-Verbindung vom Verstärkungsband 1 zum anliegenden Holz 5 des Frässchnittes 3, welche versagt, sondern es ist die Holzstruktur, welche unmittelbar an den Frässchnitt 3 anschliesst, bzw. hinter der Seitenwand des Frässchnittes 3 anschliesst. Sie bzw. ihre Fasern werden zerrissen, was beim Versagen mit lautem Knall erfolgt. Hernach erstreckt sich diese Einreiss-Strecke 10 bei einem 5m langen SBH- bzw. KVH-Träger 2 auf beiden Seiten um ca. einen Meter. In der Fig. 1erkennt man in etwas übertriebener Darstellung die Auswirkungen. Während der SBH- bzw.

   KVH-Träger 2 in einem zentralen Bereich 7 unbeschädigt bleibt und in seinem Innern nach wie vor das vorgespannte Verstärkungsband 1 wirkt und ihn infolge der wirkenden Vorspannung in eine Krümmung zwingt, läuft der SBH- bzw. KVH-Träger 2 an seinen Enden in tangentiale Abschnitte 8 zur Krümmung aus, denn in den Endbereichen wirkt die Vorspannung des Verstärkungsbandes 1 nicht mehr. Das Verstärkungsband 1 ist dort wegen des beschriebenen Einreissens vom Verbund mit dem SBH- bzw. KVH-Träger 2 getrennt. Seine Vorspannung wird nicht mehr auf den SBH- bzw. KVH-Träger 2 übertragen. Dadurch ist der SBH- bzw. KVH-Träger 2 nicht mehr über seine ganze Länge belastbar, sondern nur noch über jenen inneren Bereich 7, in welchem sich das Verstärkungsband 1 noch in einem intakten Kraftschluss mit dem Frässchnitt 3 befindet.

  

[0013]    Die Erfindung geht von dieser Ausgangslage aus einen Schritt weiter und schafft einen SBH- bzw. KVH-Träger 2 von gleicher Länge und im zentralen Bereich 7 gleicher oder gar höherer Vorspannung des Verstärkungsbandes 1, unter Vermeidung eines Ausreissens des Verstärkungsbandes 1 in den Endbereichen des SBH- bzw. KVH-Trägers 2, wie das in Fig. 4 gezeigt ist. Der Schlüssel hierzu liegt im Einbringen einer degressiven Vorspannung, ausgehend von der Längsmitte bzw. des zentralen Bereiches 7 des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 aus, wo eine maximale Vorspannung zulässig ist, die ohne weiteres erheblich grösser sein kann als eine bisherige gleichbleibende Vorspannung über die ganze SBH- bzw. KVH-Trägerlänge.

  

[0014]    Hierzu wird das Verstärkungsband 1 zunächst auf einen maximalen Wert vorgespannt, zum Beispiel auf bis zu 180kN Spannkraft. Hernach wird der SBH bzw. KVH-Träger 2 mit seinem Frässchnitt 3 über dieses vorgespannte Verstärkungsband 1 gestülpt. Ein solcher Frässchnitt 3 weist etwa eine Breite von 1-8mm auf, und eine Tiefe von im Minimum 10mm und im Maximum bis 100mm. Die in diese Frässchnitt 3 zu liegen kommenden Verstärkungsbänder durchgreifen daher mehrere Holzbrettlagen. Es wird jetzt aber bloss ein zentraler Bereich 7 des Frässchnittes 3 um die Längsmitte des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 mit Klebstoff vergossen, etwa mit Epoxidharz. Der Klebstoff wird hierzu beidseits des Verstärkungsbandes 1 in den Frässchnitt 3 eingepresst. Hernach wird dieser zentrale Bereich 7 des Frässchnittes 3 um die Längsmitte des SBH- bzw.

   KVH-Trägers 2 einer Wärmequelle ausgesetzt, zum Beispiel mit einem Heissluftföhn angeblasen, was zur rascheren Aushärtung des Klebstoffes in diesem Bereich führt. Dieser mittlere oder zentrale Abschnitt 7 um die Längsmitte eines 5m langen SBH- bzw. KVH-Trägers 2 kann zum Beispiel in der Länge 1m betragen. Nach Abschluss der Aushärtung des immer noch unter maximaler Vorspannung stehenden Verstärkungsbandes 1 wird dessen Vorspannung zum Beispiel um einen Drittel reduziert. Im zentralen Bereich 7 wirkt aber nach wie vor die maximale Vorspannung des nun kraftschlüssig mit dem SBH- bzw. KVH-Träger 2 verbundenen Verstärkungsbandes 1.

   Die beidseits an diesen zentralen Abschnitt 7 anschliessenden Abschnitte 8 von zum Beispiel je einem weiteren Meter werden abermals mit Klebstoff ausgepresst und hernach wird der Klebstoff in diesen Abschnitten 8 ebenfalls unter Wärmeeinwirkung zur Aushärtung gebracht. Hernach wird die Vorspannung des immer noch eingespannten Verstärkungsbandes 1 abermals um einen Drittel reduziert und die an beiden Längsenden des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 verbleibenden je 1 Meter-Abschnitte 9 des Frässchnittes 3 werden jetzt ausgehärtet. Wird nach Abschluss dieser über mehrere Abschnitte 7, 8, 9 eingebrachten degressiven Vorspannung des Verstärkungsbandes 1 dieses aus seiner Spannung gelöst, so wirkt jetzt die Vorspannung des Verstärkungsbandes 1 über verschiedene Abschnitte 7, 8, 9 des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 mit unterschiedlicher Stärke. Während um die Längsmitte 7 des SBH- bzw.

   KVH-Trägers 2 eine maximale, weit höhere Spannung herrscht als es bei einer über die ganze Länge des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 gleichbleibender Vorspannung möglich wäre, herrscht gegen die Enden des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 hin eine deutlich reduzierte Vorspannung. Insgesamt aber krümmt sich der SBH- bzw. KVH-Träger 2 um die vorgespannte Seite konkav, und zwar einigermassen gleichmässig. Im zentralen Bereich 7 wirkt eine grosse Spannkraft mit einer kleinen Längenkontraktion x, während in den Endbereichen 9 des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 eine kleine Spannkraft wirkt, und daher mit einer vergleichbaren Längenkontraktion x. Weder im zentralen Bereich 7 des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 noch an seinen Enden 9 wird daher ein Einreissen beobachtet.

   Im Grenzfall müsste diese bei wohlbedachter und im Idealfall kontinuierlicher Degression der Vorspannung über die ganze Länge des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 zeitgleich einsetzen. Die abschnittsweise reduzierte Vorspannung kommt diesem Ideal weit näher als eine durchgehend gleichbleibende Vorspannung. Immerhin zeigt es sich, dass sich nur mit einer solchen degressiven Vorspannung eine Krümmung des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 erzielen lässt, die mindestens L/300 erreicht. Das heisst bezogen auf einen 6 Meter langen SBH- bzw. KVH-Träger 2 eine Krümmung in der Mitte um 2cm= 600cm/300. Wird der SBH- bzw. KVH-Träger nach seinem Einbau als solcher bestimmungsgemäss belastet, so wird die Krümmung aufgehoben und der SBH-bzw. KVH-Träger 2 wird bolzengerade und bleibt auch ermüdungsfrei in diesem Zustand, egal wie lange die Belastung anhält.

   Diese Eigenschaft aber erlaubt im Bauwesen beim Einsatz von SBH- bzw. KVH-Trägern herkömmlicher Dimensionen eine erhöhte Belastung, oder bei bestehenden Belastungen entsprechend die Verwendung von kleiner dimensionierten SBH- bzw. KVH-Trägern.

  

[0015]    In Fig. 5 ist eine weitere Variante eines solchen mit degressiv vorgespannten Verstärkungsbändern bewehrten SBH- bzw. KVH-Trägers 2 dargestellt, in einer perspektivischen Darstellung. Die drei Verstärkungsbänder 1 verlaufen hier stehend zueinander parallel längs der Unterseite des Balkens. Es wurden drei parallel zueinander verlaufende Frässchnitte 3 in die Unterseite des Balkens bzw. SBH- bzw. KVH-Trägers 2 eingebracht und hernach wurde derselbe mit diesen drei Frässchnitten 3 über drei stehend und parallel zueinander verlaufende, gleichstark vorgespannte Verstärkungsbänder 1 gestülpt, entweder von oben oder von unten.

   Anschliessend erfolgte das Verpressen von Klebstoff in die drei Frässchnitte 3, zunächst im zentralen Bereich 7 und hernach erfolgte das Aushärten des Klebstoffes durch Wärmeeinwirkung im zentralen Bereich, bis die Aushärtung des Klebstoffes in diesem zentralen Abschnitt 7 abgeschlossen war. Dann wurde die Vorspannung der drei Verstärkungsbänder 1 gleichzeitig und gleichmässig reduziert und die beidseits an den zentralen Abschnitt 7 anschliessenden Abschnitte 8 wurden mit Klebstoff ausgefüllt und dieser wurde durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet. Das kann für diese beiden Abschnitte 8 zeitgleich erfolgen, oder aber ein Abschnitt 8 nach dem anderen, das heisst, dass die Wärmequelle zunächst am einen Abschnitt 8 angesetzt wird und nach Aushärtung desselben am anderen Abschnitt 8.

   Wichtig ist die Beibehaltung der gleichen Vorspannung de<r> Verstärkungsbänder 1 für diese beiden Abschnitte 8. Erst wenn beide komplett ausgehärtet sind, wird die Vorspannung der Verstärkungsbänder 1 abermals reduziert und die nächstfolgenden Abschnitte 9 der Verstärkungsbänder 1 werden in den Frässchnitten 3 mit Klebstoff vergossen. Das Verfahren wird in dieser Weise fortgesetzt bis die Endabschnitte 9 des SBH-bzw. KVH-Trägers mit den Verstärkungsbändern 1 vergossen sind und der Klebstoff auch dort ausgehärtet ist. Erst dann wird die Vorspannung der Verstärkungsbänder 1 aufgehoben, sodass sich die innere Vorspannung derselben nunmehr auch auf die beiden Endabschnitte 9 des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 auswirkt.

   Unter dieser degressiven Vorspannung wird ein in dieser Weise bewehrter Schichtbrettholz-Träger 2 der Länge L eine Krümmung von etwa L/300 erleiden, wie das in der Fig. 3 eingezeichnet ist. Durch die spätere bestimmungsgemässe Belastung des SBH- bzw. KVH-Trägers 2 wird diese Krümmung wieder aufgehoben und der SBH- bzw. KVH-Träger 2 bleibt ermüdungsfrei bolzengerade.

  

[0016]    Die Fig. 6 zeigt einen SBH- bzw. KVH-Träger 3 mit einem degressiv vorgespannten Verstärkungsband 1 mit Zonen verschiedener innerer Zugkraftdehnung. Dabei ist das Biegemoment 15 aufgezeigt, welches sich bei einer gleichmässigen äusseren Belastung einstellt, in der Mitte biegt sich der Balken logischerweise am stärksten durch. Über die Länge des Trägers 2 weist das innere Verstärkungsband verschiedene Vorspannungen auf. im zentralen Bereich wie hier angegeben zum Beispiel eine Vorspannung von 12 Tonnen, dann an diesen Bereich anschliessend beidseits je 8 Tonnen und in den äusseren Endbereichen noch je 4 Tonnen.

  

[0017]    Die Fig. 7 zeigt eine Produktionsanlage für die Herstellung von erfindungsgemäss verleimten bzw. bewehrten Schichtholzträgern. Die Anlage schliesst eine Spannvorrichtung ein, zum Einspannen von einem oder mehreren Verstärkungsbändern, so dass diese parallel zueinander verlaufen, und ihre seitlichen Ränder je in einer Ebene verlaufen, die senkrecht zur Bandebene verläuft. Die Spannung kann so erzeugt werden, dass die Bänder auf einer Seite stationär verklemmt werden, oder dort festgehalten werden, indem sie um eine Endverankerungsscheibe 11 gewickelt sind, so dass darauf eine Selbstklemmung erzeugt wird. Die gegenüberliegenden Scheiben 12 sind mittels zum Beispiel eines hydraulischen oder eines mechanischen Antriebs mit starker Untersetzung drehbar.

   Die beiden Antriebsscheiben 12 sind vorzugsweise von gleichem Durchmesser, so dass mit gleichen Antrieben identische Zugkräfte erzeugt werden. Es ist wichtig, dass alle parallel zueinander verlaufenden eingespannten Verstärkungsbänder 1 genau die gleiche Vorspannung aufweisen. Wenn eines oder wie im Bespiel gezeigt zwei Verstärkungsbänder 1 mit gleicher Vorspannung eingespannt sind, kann mit dem Schichtbrettholz-Träger oder keilverzinkte Holz-Träger 2, welcher vorbereitete Frässchnitte 3 aufweist, über diese Verstärkungsbänder 1 gefahren werden. Hierzu wird der Schichtbrettholz-Träger oder keilverzinkte Holz-Träger von einem Hebezeug 13 getragen und langsam von unten nach oben gehoben, so dass die Verstärkungsbänder 1 in die Frässchnitte 3 zu liegen kommen.

   Danach wird zunächst im zentralen Bereich 7 Klebstoff in die Frässchnitte 3 eingepresst und durch Wärmeeinwirkung zur Aushärtung gebracht. Dann wird die Vorspannung um ein vordefiniertes Mass reduziert. Trotzdem, dass diese Vorspannungsreduktion nur auf einer Seite der Spannvorrichtung vorgenommen wird, wirkt sie sich natürlich auf beiden Seiten des ausgehärteten zentralen Bereiches 7 der Verstärkungsbänder aus. Jetzt werden die an den zentralen Bereich 7 anschliessenden Frässchnitte 3 in den Bereichen 8 mit Klebstoff verpresst. Sobald dieser Klebstoff ausgehärtet ist, wird die Vorspannung in der gleichen Weise weiter reduziert und die Verklebung der Verstärkungsbänder in den Frässchnitten 3 in den Endabschnitten 9 kann vorgenommen werden.

   Sobald auch dort der Klebstoff durch Wärmeinwirkung vollständig ausgehärtet ist, kann die Vorspannung vollständig aufgehoben werden, wodurch sich der Schichtbrettholz-Träger leicht wie eine Bogenbrücke nach oben krümmt, jedoch mit konstantem Bogenradius. Die Verstärkungsbänder werden an den beiden Enden des Schichtbrennholz-Trägers abgeschnitten und er ist sodann bereit zum Einbau in einem Bauwerk. Ein solchermassen vorgespannter Träger weist im unverbauten und daher unbelasteten Zustand auf der druckbeanspruchten Seite im Holz eine Druckspannung von 4-10 N/mm<2>auf, und enthält mindestens ein Verstärkungsband 1 mit einer Vorspannkraft von minimal 20kN und maximal 180kN.

  

[0018]    Durchgeführte Versuche zeigten bereits, dass dank der aufgezeigten Vorspannung die Belastung eines SBH- bzw. KVH-Trägers praktisch verdoppelt werden kann, da die Vordehnung der erlaubten Zusatzdehnung unter der Belastung entspricht.

Ziffernverzeichnis

  

[0019]    
<tb>1<sep>Verstärkungsband


  <tb>2<sep>SBH-Träger (Schicht Brett-Holz-Träger)


  <tb>3<sep>Längs-Frässchnitt


  <tb>4<sep>Epoxidharz


  <tb>5<sep>zum Epoxidharz umliegendes Holz


  <tb>6<sep>Trägerseite mit Verstärkungsband darin


  <tb>7<sep>Träger-Längsmitte, zentraler Bereich des Trägers


  <tb>8<sep>endseitige tangentiale Abschnitte des Trägers 2


  <tb>9<sep>1-Meter Abschnitte des Frässchnittes


  <tb>10<sep>Einreiss-Strecke


  <tb>11<sep>Endverankerungsscheibe


  <tb>12<sep>den Enverankerungsscheiben gegenüberliegende Scheiben


  <tb>13<sep>Hebezeug


  <tb>14<sep>aufeinandergelegte Bretter


  <tb>15<sep>Balkenabschnitte in KVH-Träger


  <tb>16<sep>Keilförmige Einfräsungen an den Stössen der Balkenabschnitte 15

Claims (10)

1. Verleimter SBH- oder KVH-Träger (2) mit mindestens einem einseitig exzentrisch eingeklebten, unter Zugspannung stehenden Verstärkungsband (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der SBH-Träger (2) vor seiner Belastung im Zuge seines Einbaues eine Durchbiegung infolge der internen Vorspannung des Verstärkungsbandes (1) in einem Bereich zwischen 1/1000 und 1/100 der Länge des SBH- oder KVH-Trägers (2) aufweist, und dass die Vorspannung des mindestens einen Verstärkungsbandes (1) in der Träger-Längsmitte höher ist als dessen Vorspannung In den SBH-Träger-Endabschnitten.

2. Verleimter SBH- oder KVH-Träger (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstärkungsband (1) aus Glasfasern (GFK), aus Aramidfasern (AFK) oder Kohlenstoff-Fasern (CFK) oder einer Kombination aus diesen Fasern besteht, und mittels eines Klebstoffes, zum Beispiel eines Epoxidharzkleber in einen eigens für dieses Verstärkungsband (1) ausgenommenen Frässchnitt (3) auf der durch Zug zu belastenden Seite des SBH- oder KVH-Trägers (2) eingeklebt ist.

3. Verleimter SBH- oder KVH-Träger (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er im unverbauten und daher unbelasteten Zustand auf der druckbeanspruchten Seite im Holz (5) eine Druckspannung von 4-10 N/mm<2>aufweist, und mindestens ein Verstärkungsband (1) mit einer Vorspannkraft von minimal 20kN und maximal 180kN enthält.

4. Verleimter SBH- oder KVH-Träger (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstärkungsband (1) aus Faserverbundwerkstoff auf der auf Zug beanspruchten bzw. auf der biegebeanspruchten Seite des SBH- oder KVH-Trägers (2) in einen auf jener Seite eingebrachten Frässchnitt (3) im Holz von der Breite von 1-8mm und von einer Tiefe von im Minimum bis 10mm und im Maximum bis 100mm in denselben eingeklebt ist.

5. Verleimter SBH- oder KVH-Träger (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstärkungsband (1) aus Faserverbundwerkstoff mehrere Holzbrettlagen des SBH- oder KVH-Trägers (H1/H2/H3) durchgreift.

6. Verfahren zur Herstellung eines verleimten SBH- oder KVH-Trägers (2) mit mindestens einem eingeleimten Verstärkungsbandes (1), dadurch gekennzeichnet, dass auf der auf Zug zu belastenden Seite des SBH- oder KVH-Trägers (2) für jedes einzuklebende Verstärkungsband (1) ein Frässchnitt (3) für die Aufnahme des einzuklebenden Verstärkungsbandes (1) eingebracht wird und hernach von der Längsmitte des SBH- oder KVH-Trägers (2) aus jedes Verstärkungsband (1) gleichzeitig über dieselben parallelen Abschnitte mit von Abschnitt zu Abschnitt degressiv nachlassender Zugspannung mittels Klebstoff (4) mit dem SBH- oder KVH-Träger verfestigt wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines verleimten SBH- oder KVH-Trägers mit mindestens einem eingeklebten Verstärkungsband (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

a) auf der auf Zug zu belastenden Seite des SBH- oder KVH-Trägers (2) für jedes einzuklebende Verstärkungsband (1) ein Frässchnitt (3) für die Aufnahme des einzuklebenden Verstärkungsbandes (1) eingebracht wird;

b) in jeden Frässchnitt (3) das einzuklebende Verstärkungsband (1) eingelegt und mit maximaler Spannkraft gespannt wird;

c) über einen zentralen Abschnitt (7) in Bezug auf die Länge des SBH-oder KVH-Trägers (1) in jeden Frässchnitt (3) beidseits des eingelegten Verstärkungsbandes (1) Klebstoff (4), zum Beispiel Epoxidharz eingepresst wird;

d) der Klebstoff in jedem Frässchnitt (3) des zentralen Abschnittes (7) durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet wird, unter Aufrechterhaltung der Zugspannung des Verstärkungsbandes (1);

e) die Zugspannung jedes Verstärkungsbandes (1) auf einen tieferen Wert reduziert wird;

f) über die beidseits an den bereits verfestigten Abschnitt (7) anschliessenden Abschnitte (8, 9,..) jedes eingelegten Verstärkungsbandes Klebstoff eingepresst wird;

g) der Klebstoff in diesen beiden Abschnitte (8) durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet wird, unter Aufrechterhaltung der reduzierten Zugspannung jedes Verstärkungsbandes (1);

h) anschliessend bedarfsweise die Schritte e) bis d), bis die beiden Endabschnitte des SBH- oder KVH-Trägers (2) mit dem oder den inliegenden Verstärkungsbändern (1) verfestigt sind.

8. Verwendung eines verleimten Schichtbauholz- oder Keilverzinkten Holzträgers (2) mit mindestens einem einseitig exzentrisch eingeklebten, unter Zugspannung stehenden Verstärkungsband (1) aus einem Faserverbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Einbau als SBH- oder KVH-Träger in ein Bauwerk.

9. Produktionsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bestehend aus einer Einrichtung (11, 12) zum Einspannen von einem oder mehreren stehend parallel zueinander verlaufenden Verstärkungsbändern (1) und zum Erzeugen einer beliebigen Zugspannung von 20kN bis 180kN in denselben über einen frei bleibenden Teil von mindestens 3 Metern Länge, weiter ein Hebezeug (13) zum Ergreifen und Bewegen eines SBH- oder KVH-Trägers (2) und zum Überfahren der gespannten Verstärkungsbänder (1) mit einem solchen, mit mindestens einem Frässchlitz (3) versehenen SBH- oder KVH-Träger (2) in Richtung quer zum vorgespannten Verstärkungsband (1).

10. Produktionsanlage nach Anspruch 9 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einspannen von einem oder mehreren stehend parallel zueinander verlaufenden Verstärkungsbändern (1) und zum Erzeugen einer beliebigen Zugspannung von 20kN bis 180kN in denselben über einen frei bleibenden Teil von mindestens 3 Metern Länge auf beiden Seiten je drei liegende hydraulisch oder mechanisch antreibbare Spannräder (12) aufweist, sodass deren Tangenten auf drei senkrecht zum Boden stehenden Ebenen verlaufen, und dass das Hebezeug (13) zum Ergreifen und Bewegen eines SBH- oder KVH-Trägers (2) eine hydraulische Hebeeinrichtung einschliesst.