DE10102417A1

DE10102417A1 - Method for strengthening wooden building elements consists of producing strengthening patterns made up of textile structures, and laminating them onto the wooden building element

Info

Publication number: DE10102417A1
Application number: DE2001102417
Authority: DE
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-08-01

Abstract

The method for strengthening wooden building elements (2) consists of producing a strengthening pattern (3) with use of textile structures comprising at least one thread (6) whose direction differs from the orthogonal direction, and laminating the resultant strengthening pattern onto at least one surface of the wooden building element.

Description

Die Erfindung betritt eine Verstärkung hölzerner Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention enters a reinforcement of wooden components according to the preamble of claim 1.

Holz ist aufgrund seiner anisotropen und inhomogenen Eigenschaften nur wenig zur Realisierung optimaler Anschlüsse geeignet. Holzverbindungen stellen Unstetigkeiten im Kraftfluß eines Tragwerks dar. Sie sind in Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit fast immer problematisch und oft die Schwachpunkte im Holzbau.Due to its anisotropic and inhomogeneous properties, wood is not very useful suitable connections. Wood connections represent discontinuities in the flow of force Structural structure. They are almost always problematic in terms of strength and rigidity and often the Weaknesses in timber construction.

Die derzeit im konstruktiven Ingenieurholzbau am häufigsten angewandte Verbindungsart ist die Verbindung mit stiftförmigen Verbindungsmitteln, wie z. B. Stabdübel, Passbolzen und Bolzen. Üblicherweise werden dabei die zu verbindenden Holzbauteile an den Hirnholzenden eingeschlitzt. In die Schlitze werden die anzuschließenden Knotenbleche eingeschoben. Das Holzbauteil und die Bleche werden vorgebohrt und in die Bohrungen Verbindungsmittel eingetrieben. Wegen der geringen Festigkeiten quer zur Holzfaserrichtung ist es wichtig, die vorgeschriebenen Verbindungsmittelabstände einzuhalten. Diese bestimmen die Dimensionierung des Anschlussbereiches und somit auch die Querschnittsabmessung des anzuschließenden Holzbauteiles.The most common type of connection currently used in structural timber construction is Connection with pin-shaped connecting means, such as. B. rod dowels, fitting bolts and bolts. Usually, the wooden components to be connected are slit at the end grain ends. In the slots are inserted into the gusset plates to be connected. The wooden component and the Sheets are pre-drilled and fasteners are driven into the holes. Because of the low strengths across the wood fiber direction, it is important to follow the prescribed Adhere to the lanyard distances. These determine the dimensioning of the Connection area and thus also the cross-sectional dimension of the wooden component to be connected.

Anschlussbereiche von Bauteilen aus Holz werden derzeit durch das Aufleimen verschiedener Holzwerkstoffe (z. B. BFU) oder flächiger, textiler Gewebe (z. B. Gasfasergewebe) verstärkt [US 5,501,054]. Die flächigen Verstärkungen haben die Aufgabe, das Ausscheren oder Aufspalten des Holzes zu verhindern, sprich die Scherfestigkeit und die Festigkeiten quer zur Faser (Spaltfestigkeit) des Holzes zu erhöhen. Die Lochleibungsfestigkeit wird durch textile Gewebe nur geringfügig verbessert. Ursache dafür ist die geringe Lochleibungsfestigkeit textiler Flächengebilde.Connection areas of wooden components are currently different due to the gluing Wood-based materials (e.g. BFU) or flat textile fabrics (e.g. gas fiber fabrics) reinforced [US 5,501,054]. The flat reinforcements have the task of breaking out or splitting the To prevent wood, i.e. the shear strength and the strength across the grain (splitting resistance) to increase the wood. The resistance to perforation is only minimal due to textile fabrics improved. The reason for this is the low perforation resistance of textile fabrics.

In der US 5,501,054 wird die Herstellung faserverstärkter Holzbauteile mittels Verbundstrukturen welche eine uni- oder bidirektionaler Anordnung der Verstärkungsfasern aufweisen, beschrieben. No. 5,501,054 describes the manufacture of fiber-reinforced wooden components by means of composite structures which have a unidirectional or bidirectional arrangement of the reinforcing fibers.

Aus der EP 0567845 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Strukturen bekannt. Ein aus Verstärkungsfasern bestehender Garn wird auf ein Grundmaterial (Gewebe, Vlies, Folie) aufgenäht. Diese Verstärkungsstrukturen bezeichnet man als "Technische Gestricke". Das Gestick wird stückweise hergestellt und ist der Bauteilform sowie dem Kräftefluss angepasst. Die Faserverstärkungen des so gefertigten Verbundbauteils sind dem Kräfteverlauf entsprechend orientiert. Ein wesentlicher Vorteil faserverstärkter Kunststoffe liegt darin, dass die Verstärkungsstrukturen bzw. Fasern eines Composites dem Kräfteverlauf, sprich den Festigkeits- und Steifigkeitsvorgaben, entsprechend angepasst werden können.A method for producing fiber-reinforced structures is known from EP 0567845 A1. A yarn made of reinforcing fibers is placed on a base material (fabric, fleece, foil) sewn on. These reinforcement structures are called "technical knitted fabrics". The embroidery is manufactured piece by piece and is adapted to the shape of the component and the flow of forces. The Fiber reinforcements of the composite component manufactured in this way correspond to the course of forces oriented. A major advantage of fiber-reinforced plastics is that Reinforcement structures or fibers of a composite the course of forces, i.e. the strength and Stiffness specifications can be adjusted accordingly.

Aus der Textiltechnik sind darüber hinaus eine Vielzahl von textilen Strukturen bekannt, die durch verschiedenste Technologien hergestellt werden (genäht, gestrickt, geflochten usw.).A large number of textile structures are known from textile technology Various technologies are manufactured (sewn, knitted, braided, etc.).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lösung zur Verstärkung von hölzernen Bauteilen ohne eine Erhöhung des Querschnittes anzugeben, mit der die Gebrauchseigenschaften verbessert werden können.The object of the invention is to provide a solution for reinforcing wooden components without specify an increase in the cross-section with which the performance characteristics are improved can.

Die Aufgabe wird in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass die textile Struktur zur Erzeugung eines Verstärkungsgebildes mindestens eine Verstärkungsfaser enthält, die von der orthogonalen (uni- oder bidirektionalen) Fadenführung abweicht und form- und funktionsgerecht orientiert ist, wobei das Verstärkungsgebilde mit der oder den Verstärkungsfasern auf zumindest einer Oberfläche eines hölzernen Bauteiles auflaminiert ist.The object is in connection with the features mentioned in the preamble of claim 1 solved in that the textile structure for producing a reinforcing structure at least one Reinforcing fiber contains that of the orthogonal (unidirectional or bidirectional) thread guide deviates and is oriented to form and function, the reinforcing structure with the or the reinforcing fibers are laminated onto at least one surface of a wooden component.

Im Gegensatz zu den aus der Faser-Verbund-Technik bekannten Verstärkungsgebilden wird nach der Erfindung die Verstärkungsstruktur nicht in einen Verbund eingearbeitet, sondern auf die Holzoberfläche laminiert, wobei eine auf Adhäsion beruhende Verbindung zwischen einem hölzernen Bauteil und dem Verstärkungsgebilde entsteht.In contrast to the reinforcement structures known from fiber composite technology, according to the Invention the reinforcement structure not incorporated into a composite, but on the Laminated wood surface, with an adhesive bond between a wooden surface Component and the reinforcement structure arises.

Durch die Erfindung werden hölzerne Bauteile insbesondere im Bereich eines Anschlusses an der Bauteiloberfläche mit textilen Struktur verstärkt, die in unmittelbarer Nähe eines Verbindungsmittels angreift und aufgrund ihrer Steifigkeit einen Großteil der in den Bauteilquerschnitt einzuleitenden Verbindungsmittelkräfte aufnimmt. Diese Kräfte werden über den flächigen Verbund an die Bauteiloberfläche abgegeben. Die form- und funktionsgerecht orientierten und den Anforderungen entsprechend dimensionierten Verstärkungsfasern nehmen die Kräfte teils durch direkten Kontakt mit einem Verbindungsmittel auf und lenken diese in das Holzbauteil ab. Zum anderen werden die am Verbindungsmittel wirkenden Spalt- und Scherkräfte des Holzes aufgenommen.Through the invention, wooden components, in particular in the area of a connection to the Component surface reinforced with textile structure, which is in the immediate vicinity of a connecting means attacks and due to their stiffness a large part of those to be introduced into the component cross section Absorbs lanyard forces. These forces are transferred to the Part surface given. The form and function oriented and the requirements appropriately dimensioned reinforcement fibers take the forces partly through direct contact a lanyard and distract them into the wooden component. On the other hand, the Lanyard acting shear and shear forces of the wood added.

Die Verstärkungsstrukturen weisen form- und funktionsgerecht verlaufende Verstärkungsfasern auf, die vorteilhaft durch mindestens ein weiteres Material (Applikationshilfe) fixiert werden. Diese Applikationshilfen haben die Aufgabe, die Form der Verstärkungsstruktur zu sichern. Die Verstärkungsfasern können beispielsweise mittels Nähfäden vernäht oder aber auf einer flächigen Trägerlage aufgenäht sein. Weitere Applikationshilfen können bereits in die Verstärkungsstruktur eingearbeitete synthetische Matrices oder Kunststoffäden sein.The reinforcement structures have reinforcement fibers that run in a form and function, which are advantageously fixed by at least one additional material (application aid). This Application aids have the task of securing the shape of the reinforcement structure. The Reinforcing fibers can be sewn using sewing threads, for example, or on a flat surface Carrier layer to be sewn on. Further application aids can already be found in the reinforcement structure incorporated synthetic matrices or plastic threads.

Die textilen Verstärkungsstrukturen haben eine ebene oder räumliche Struktur, die der Bauteilform angepasst ist. Die form- und funktionsgerechte Orientierung der Verstärkungsfasern ermöglicht maßgeschneiderte Lösungen für eine Vielzahl konstruktiver Konstruktionen.The textile reinforcement structures have a flat or spatial structure, that of the component shape is adjusted. The shape and function-oriented orientation of the reinforcing fibers enables tailor-made solutions for a variety of constructive constructions.

Als Verstärkungsfasern werden Glas-, Kohle-, Aramid- oder Naturfasern (Flachs, Hanf usw.) verwendet.Glass, carbon, aramid or natural fibers (flax, hemp etc.) are used as reinforcing fibers. used.

Das Verstärkungsgebilde ist in eine aushärtende Matrix eingebettet, die mit der Oberfläche des zu verstärkenden Holzbauteils adhäsiv verbunden ist.The reinforcing structure is embedded in a hardening matrix that matches the surface of the reinforcing wooden component is adhesively bonded.

Die Matrix stützt die Verstärkungsfasern und schafft zugleich den Verbund zwischen Holz und Textil. Als Matrix kommen Kleber, die für tragende Anwendungen im Holzbau geeignet sind, zum Einsatz.The matrix supports the reinforcing fibers and at the same time creates the bond between wood and Textile. The matrix comes with adhesives that are suitable for load-bearing applications in wood construction Commitment.

Die Verarbeitung des textilen Halbzeuges zu Compositen kann durch verschiedene, im Leichtbau angewandte, Herstellungsverfahren (z. B. Handlaminieren, Pressen, Prepeg) erfolgen. Die ebenen oder räumlichen textilen Verstärkungsgebilde dienen der Verbesserung der Festigkeiten und Steifigkeiten von hölzernen Teilen oder der lokalen Verstärkung und Aussteifung von Holzbauteilen wie z. B. Anschlussbereiche und Bereiche geometrischer Unstetigkeiten (Durchbrüche oder Einschnitte). Zudem schützt die Verstärkungsstruktur als ein Laminat die beschichteten Teilbereiche vor Umwelteinflüssen (Feuchte, Feuer, aggressiven Medien usw.) und verbessert die Dimensionsstabilität.The processing of the semi-finished textile into composites can be done by various, lightweight construction applied manufacturing processes (e.g. hand lamination, pressing, prepeg). The flat or spatial textile reinforcement structures serve to improve the strength and stiffness of wooden parts or the local reinforcement and stiffening of Wooden components such as B. Connection areas and areas of geometric discontinuities (breakthroughs or cuts). In addition, the reinforcement structure protects the coated as a laminate Sub-areas against environmental influences (moisture, fire, aggressive media, etc.) and improves the Dimensional stability.

Die Gebrauchseigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit (Zähigkeit) und Dimensionsstabilität des zu verstärkenden hölzernen Bauteiles werden durch die form- und funktionsgerechte Orientierung der Verstärkungsfasern gezielt verbessert. Durch das Aufbringen der Verstärkungsstruktur können Schwachstellen des Werkstoffes Holz wie Anisotropie und Inhomogenitäten sowie die Problematik der Verbindung und Krafteinleitung beseitigt oder kompensiert werden.The usage properties such as strength, rigidity (toughness) and dimensional stability of the reinforcing wooden component are due to the form and function oriented orientation of the Reinforcement fibers specifically improved. By applying the reinforcing structure Weak points in the material wood such as anisotropy and inhomogeneities as well as the problem the connection and force application are eliminated or compensated.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. In the Drawings show:

Fig. 1a eine mögliche Versagensart von Holzverbindungen mit stiftförmigen Verbindungsmitteln Fig. 1a shows a possible failure of wood connections with pin-shaped connecting means

Fig. 1b eine weitere mögliche Versagensart von Holzverbindungen mit stiftförmigen Verbindungsmitteln Fig. 1b another possible type of failure of wood connections with pin-shaped connecting means

Fig. 1c eine weitere mögliche Versagensart von Holzverbindungen mit stiftförmigen Verbindungsmitteln Fig. 1c is another possible failure mode of wood joints with dowel type fasteners

Fig. 2 ein Verstärkungsgebilde mit schlaufenförmig orientierten Verstärkungsfasern Fig. 2 shows a reinforcement structure with loop-shaped reinforcement fibers

Fig. 3 ein Verstärkungsgebilde mit sternförmig orientierten Verstärkungsfasern Fig. 3 shows a reinforcing structure with star-shaped reinforcing fibers

Fig. 4 ein Verstärkungsgebilde mit schneckenförmig orientierten Verstärkungsfasern Fig. 4 is a reinforcing structure with helically oriented reinforcing fibers

Fig. 5a Holzbauteile mit auflaminierten Verstärkungsgebilden (Halbzeugen) FIG. 5a timber elements with reinforcement laminated structures (semi-finished)

Fig. 5b Holzbauteile mit auflaminierten Verstärkungsgebilden (Halbzeugen) Fig. 5b timber elements with reinforcement laminated structures (semi-finished)

Fig. 6 eine Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Verstärkungen von Holzverbindungen am Beispiel eines Zugstoßes Fig. 6 shows an application of the reinforcements of wood connections according to the invention using the example of a train joint

Fig. 7a eine mögliche Verstärkung von senkrecht zur Holzfaserrichtung belasteten Bauteilen in Seitenansicht und Draufsicht Fig. 7a a possible reinforcement of components loaded perpendicular to the wood fiber direction in side view and top view

Fig. 7b ein zu Fig. 7a gehöriges Verstärkungsgebilde Fig. 7b a reinforcing structure belonging to Fig. 7a

Fig. 8 Verstärkungsmöglichkeiten eines ausgeklinkten Auflagerbereiches in verschiedenen Darstellungen Fig. 8 reinforcement options of a notched support area in different representations

Fig. 9 eine Verstärkungsmöglichkeit im Firstbereich eines Satteldachträgers in verschiedenen Darstellungen Fig. 9 shows a reinforcement option in the ridge area of a gable roof rack in different representations

Fig. 1a bis 1c zeigen mögliche Versagensarten von Verbindungen mit stiftförmigen Verbindungsmitteln (1) im Holzbau bei Belastung parallel zur Faserrichtung (27). Hauptursachen für das Versagen der Verbindungen sind die geringen Lochleibungs- (Fig. 1a), Querzug- (Fig. 1b) und Scherfestigkeiten (Fig. 1c) des hölzernen Bauteiles (2). FIG. 1a to 1c show possible failure modes of compounds having pin-shaped connecting means (1) in the timber when loaded parallel to the fiber direction (27). The main reasons for the failure of the connections are the low perforation ( Fig. 1a), transverse tensile ( Fig. 1b) and shear strength ( Fig. 1c) of the wooden component ( 2 ).

Ein frühzeitiges Versagen durch Aufspalten oder Ausscheren des Holzes (Versagensarten b und c), aufgrund der geringen Querzug- oder Scherfestigkeiten, wird im Wesentlichen dadurch verhindert, dass entsprechend große Verbindungsmittelabstände zu wählen bzw. vorgeschrieben sind. Die Lochleibungsfestigkeit des hölzernen Bauteiles (2) kann nur durch zusätzlich aufgebrachte Verstärkungen verbessert werden.An early failure due to splitting or breaking out of the wood (failure types b and c), due to the low transverse tensile or shear strengths, is essentially prevented by choosing or stipulating correspondingly large distances between fasteners. The resistance to perforation of the wooden component ( 2 ) can only be improved by additional reinforcements.

Aufgrund der möglichen Formenvielfalt der Verstärkungsstrukturen wird nur eine kleine Zahl von Gestaltungsmöglichkeiten in den Fig. 2 bis 4 aufgezeigt. Je nach Führung der Verstärkungsfasern auf der Trägerlage entstehen verschiedene Nähmuster. Die Figuren sind schematisch dargestellt, d. h. auf eine detaillierte Darstellung der Applikationshilfen wurde verzichtet.Due to the possible variety of shapes of the reinforcement structures, only a small number of design options are shown in FIGS. 2 to 4. Depending on how the reinforcement fibers are guided on the carrier layer, different sewing patterns are created. The figures are shown schematically, ie a detailed description of the application aids has been omitted.

Die Fig. 2 zeigt ein sogenanntes Verstärkungsgebilde (3) bestehend aus einer rechteckförmigen Trägerlage (4) [textiles Gewebe, Geflecht o. dgl.] mit einer kreisrunden Aussparung (5). Diese hat einen Durchmesser, der dem des stiftförmigen Verbindungsmitteldurchmessers entspricht. Die an der Aussparung anliegenden form- und/oder funktionsgerecht orientierten Verstärkungsfasern (6) sind schlaufenförmig angeordnet und mittels Applikationshilfen auf der Trägerlage fixiert. Fig. 2 shows a so-called reinforcing structure ( 3 ) consisting of a rectangular support layer ( 4 ) [textile fabric, braid or the like.] With a circular recess ( 5 ). This has a diameter that corresponds to that of the pin-shaped connecting means diameter. The reinforcing fibers ( 6 ), which are oriented in the form and / or function in a manner appropriate to the recess, are arranged in a loop and are fixed on the carrier layer by means of application aids.

Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere Möglichkeiten der Orientierung von Verstärkungsfasern (6) mit stern- und schneckenförmiger Struktur. FIGS. 3 and 4 show further possibilities of orientation of reinforcing fibers (6) with a star-shaped structure and snails.

Die Fig. 5a und 5b zeigen hölzerne Bauteile (2), die durch ein stiftförmiges Verbindungsmittel (1) (z. B. Stabdübel) parallel zur Faserrichtung belastet (27) werden. Auf die Oberseite (8) und Unterseite (9) des zu bewehrenden Holzbauteils sind die textilen Verstärkungsgebilde auflaminiert. Die Verstärkungsgebilde sind in eine härtbare Matrix (10) eingebettet, die mit der Holzoberfläche einen adhäsiven Verbund eingeht. Das in der Fig. 5a dargestellte Verstärkungsgebilde besteht aus einem Vlies (11) (einer sogenannten Trägerlage) und einem auf diesem, mittels Klebstoff (12), schlaufenförmig befestigten Rovingbündel (13) (den Verstärkungsfasern). Im Gegensatz dazu bildet in der Fig. 5b ein Gewebe (14) die Trägerlage. Die Rovingbündel (13) sind in diesem Fall mittels Nähfäden (15) mit der Trägerlage vernäht.The Fig. 5a and 5b show wooden components (2) loaded by a pin-shaped connecting means (1) (z. B. dowel) parallel to the fiber direction (27). The textile reinforcement structures are laminated onto the top ( 8 ) and bottom ( 9 ) of the wooden component to be reinforced. The reinforcement structures are embedded in a hardenable matrix ( 10 ) which forms an adhesive bond with the wooden surface. The reinforcement structure shown in FIG. 5a consists of a fleece ( 11 ) (a so-called carrier layer) and a roving bundle ( 13 ) (the reinforcement fibers) fastened in a loop-like manner by means of adhesive ( 12 ). In contrast to this, a fabric ( 14 ) forms the carrier layer in FIG. 5b. In this case, the roving bundles ( 13 ) are sewn to the carrier layer by means of sewing threads ( 15 ).

Den verschiedenen Trägerlagen können je nach Orientierung und Dimensionierung mehrere Aufgaben zugewiesen werden. Sie dienen als Bewehrung des Bauteils zur Aufnahme von Querzug- und Scherkräften im Bereich vor dem Bolzen sowie zur Aufnahme von Zugkräften im Bereich neben dem Bolzen (Verstärkung des Netto-Holzquerschnitts.) Zudem überträgt die Trägerlage die von den Verstärkungsfasern aufgenommenen Dübelkräfte flächig auf die Holzoberfläche. Vorteilhaft ist die Transparenz des Verstärkungsgebildes.Depending on the orientation and dimensions, the various carrier layers can perform several tasks be assigned to. They serve as reinforcement for the component to accommodate transverse tensile and Shear forces in the area in front of the bolt and to absorb tensile forces in the area next to the Bolts (reinforcement of the net wood cross-section.) In addition, the support layer transfers that from the Reinforcing fibers absorb dowel forces across the surface of the wood. The transparency of the reinforcing structure is advantageous.

Die Fig. 6 zeigt einen im Detail dargestellten Zugstoß, wie er bei der Verbindung zweier separater Holzbauteile (2) häufig angewandt wird. Die mehrschnittige Stabdübelverbindung mit innenliegenden Stahl- bzw. Knotenblechen (19) und sechs Stabdübeln (1) je Bauteilende kommt im Holzbau oft zum Einsatz. Zur Traglasterhöhung werden auf die Anschlussbereiche (20) beiderseitig Verstärkungsgebilde (3) auflaminiert. Die Verstärkungsfasern (6) sind in diesem Fall schlaufenförmig angeordnet und greifen direkt an den Verbindungsmitteln (1) an. Fig. 6 shows a tensile impact shown in detail, as it is often used in the connection of two separate wooden components ( 2 ). The multi-section rod anchor connection with internal steel or gusset plates ( 19 ) and six rod anchors ( 1 ) per component end is often used in timber construction. To increase the payload, reinforcement structures ( 3 ) are laminated on both sides of the connection areas ( 20 ). In this case, the reinforcing fibers ( 6 ) are arranged in a loop and act directly on the connecting means ( 1 ).

Das dargestellte textile Verstärkungsgebilde (3) hat den Vorteil, dass es in großer Stückzahl maschinell und somit kostengünstig gefertigt werden kann. Die verschieden orientierten Verstärkungsfasern (6) erfüllen dabei unterschiedliche Zwecke. Die Verstärkungsfasern (6) erhöhen die Lochleibungsfestigkeit und die Duktilität der Verbindung. Die Trägerlage (4) verhindert das frühzeitige Versagen durch Aufspalten oder Ausscheren des Vorholzes.The textile reinforcement structure ( 3 ) shown has the advantage that it can be manufactured in large numbers by machine and thus inexpensively. The differently oriented reinforcing fibers ( 6 ) serve different purposes. The reinforcing fibers ( 6 ) increase the resistance to perforation and the ductility of the connection. The carrier layer ( 4 ) prevents premature failure by splitting or breaking out the forestry.

In der Fig. 7a ist ein Brettschichtholzträger (16) dargestellt, der durch ein stiftförmiges Verbindungsmittel (1) senkrecht zur Faserrichtung belastet (27) wird. Bei dieser Art von Verbindungen besteht die Gefahr des "Aufspaltens" des Trägers in Längsrichtung in Höhe des Verbindungsmittels (1) (Versagen infolge Überschreitung der Querzugfestigkeit). Folge davon ist, dass nur noch der Querschnitt im Bereich unter dem Bolzen als Biegeträger wirksam bleibt. Ist diese Querschnittshöhe zu gering, um die Belastungen über Biegung abzutragen, versagt letztendlich die Verbindung. Solche Belastungssituationen sind ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung. Das in der Fig. 7b dargestellte textile Verstärkungsgebilde (3) besteht aus einer Trägerlage (4) und den Verstärkungsfasern (6a, 6b), welche zwei verschiedene Aufgaben übernehmen und den Beanspruchungen entsprechend orientiert sind. Die schlaufenförmig angeordneten Verstärkungsfasern (6a) nehmen die Dübelkräfte direkt auf und steigern somit die Lochleibungsfestigkeit der Verbindung. Die Verstärkungsfasern (6b) hingegen sollen ein Aufspalten des Holzes nahe des Dübels verhindern (Querzugverstärkung).In the FIG. 7a is a laminated timber carrier (16) is shown, which loaded by a pin-shaped connecting means (1) perpendicular to the fiber direction (27). With this type of connection, there is a risk of the splitting of the carrier in the longitudinal direction at the level of the connecting means ( 1 ) (failure due to the transverse tensile strength being exceeded). The consequence of this is that only the cross section in the area under the bolt remains effective as a bending beam. If this cross-sectional height is too low to bear the loads via bending, the connection ultimately fails. Such stress situations are a further area of application of the invention. The textile reinforcement structure ( 3 ) shown in Fig. 7b consists of a carrier layer ( 4 ) and the reinforcement fibers ( 6 a, 6 b), which take on two different tasks and are oriented according to the stresses. The loop-shaped reinforcement fibers ( 6 a) absorb the dowel forces directly and thus increase the bond strength of the connection. The reinforcing fibers ( 6 b), on the other hand, are intended to prevent the wood from splitting near the dowel (transverse tensile reinforcement).

Das in der Fig. 7b dargestellte Verstärkungsgebilde (3) ist abwickelbar und kann maschinell in großer Stückzahl gefertigt werden.The reinforcement structure ( 3 ) shown in FIG. 7b can be unwound and can be produced by machine in large numbers.

Fig. 8 zeigt einen am Auflager ausgeklinkten Brettschichtholzträger (16), der aufgrund der hohen Querzugspannungen am Einschnitt verstärkt werden sollte. Das textile Verstärkungsgebilde verhindert ein Aufspalten des Trägers in Faserrichtung des Holzbauteils. Die größte Bruch- bzw. Spaltgefahr besteht direkt am Übergang vom durchlaufenden zu den endenden Bauteilbereich (Unstetigkeit) (24). Die Verstärkungsfasern (6a) sind senkrecht zur Holzfaserrichtung orientiert und auf einer Trägerlage (4) fixiert. Die Verstärkungsfasern (6b) schneiden die Bauteilachse (26) im Winkel von etwa 70° und vergrößern damit die Klebefläche der Verstärkung, die bei der Bemessung berücksichtigt werden darf. Die Trägerlage (4) besteht vorteilhaft aus einem Gewebe (14), wobei die Kett- bzw. Schussfäden die Bauteilachse im Winkel von 45° schneiden und zur Aufnahme der Schubspannungen dienen. Fig. 8 shows a glued laminated timber beam ( 16 ) on the support, which should be reinforced due to the high transverse tensile stresses at the incision. The textile reinforcement structure prevents the carrier from splitting in the fiber direction of the wooden component. The greatest risk of breakage or splitting exists directly at the transition from the continuous to the ending component area (discontinuity) ( 24 ). The reinforcing fibers ( 6 a) are oriented perpendicular to the wood fiber direction and fixed on a carrier layer ( 4 ). The reinforcement fibers ( 6 b) cut the component axis ( 26 ) at an angle of approximately 70 ° and thus enlarge the adhesive surface of the reinforcement, which may be taken into account in the dimensioning. The carrier layer ( 4 ) advantageously consists of a fabric ( 14 ), the warp or weft threads intersecting the component axis at an angle of 45 ° and serving to absorb the shear stresses.

Das textile Verstärkungsgebilde ist ein abwickelbares Flächengebilde, das das Bauteilende umschließt. Eine solche Abwicklung minimiert den Herstellungsaufwand und steigert den Wirkungsgrad der Verstärkungsstruktur, da verhindert wird, dass die Verstärkung im unteren Bereich der möglichen Bruchfuge abschält (Bereiche der kleinsten Klebefläche) und infolge dessen die Zugfestigkeit der Faserverstärkungen nicht ausgenutzt werden kann. Das Problem bei ausklinkten Holzbauteilen besteht darin, dass nur die Verstärkungen berücksichtigt werden können, die in unmittelbarer Nähe der Unstetigkeit angreifen. Die wirksame Klebefläche (25) ist von der Geometrie der Ausklinkung abhängig und in den Normen genau definiert. Dies bedeutet, dass die bei der Bemessung anzusetzende Klebefläche sehr gering ist und somit häufig die Klebefugenfestigkeit maßgebend wird.The textile reinforcement is a developable fabric that encloses the component end. Such processing minimizes the manufacturing effort and increases the efficiency of the reinforcement structure, since it prevents the reinforcement from peeling off in the lower area of the possible fracture joint (areas of the smallest adhesive surface) and, as a result, the tensile strength of the fiber reinforcements cannot be exploited. The problem with notched wooden components is that only the reinforcements that attack in the immediate vicinity of the discontinuity can be taken into account. The effective adhesive surface ( 25 ) depends on the geometry of the notch and is precisely defined in the standards. This means that the adhesive area to be used for the dimensioning is very small and the adhesive joint strength is often decisive.

Fig. 9 zeigt einen gekrümmten Satteldachträger (23), der im Firstbereich durch ein Verstärkungsgebilde (3) verstärkt ist. Das textile Verstärkungsgebilde (3) dient wiederum der Aufnahme von Querzugspannungen (Zugspannungen rechtwinklig zur Faserrichtung des Holzes). Fig. 9 shows a curved gable roof support ( 23 ) which is reinforced in the ridge area by a reinforcing structure ( 3 ). The textile reinforcement structure ( 3 ) in turn serves to absorb transverse tensile stresses (tensile stresses perpendicular to the grain of the wood).

Die Verstärkungsfasern (6) sind stets senkrecht/rechtwinklig zur Bauteilachse (26) angeordnet und auf einer Trägerlage (4) fixiert, die zudem in der Lage ist Schubspannungen aufzunehmen (Gewebe 45° zur Bauteilachse).The reinforcing fibers ( 6 ) are always arranged perpendicular / perpendicular to the component axis ( 26 ) and fixed on a carrier layer ( 4 ), which is also able to absorb shear stresses (fabric 45 ° to the component axis).

Der Bewehrungsgrad ist im Mittelbereich des Halbzeugs am höchsten, da dort die größten Querzugspannungen auftreten. Nach außen hin fällt der Bewehrungsgrad linear ab. The degree of reinforcement is highest in the middle area of the semi-finished product, since it is the largest Cross tensile stresses occur. The degree of reinforcement drops linearly towards the outside.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Stiftförmige Verbindungsmittel (z. B. Stabdübel)
Pin-shaped connecting means (e.g. rod dowels)

22

hölzernes Bauteil
wooden member

33

Verstärkungsgebilde (Halbzeug)
Reinforcement structures (semi-finished products)

44

Trägerlage
support layer

55

Aussparung
recess

66

form- und/oder funktionsgerecht orientierte Verstärkungsfasern
Reinforcing fibers oriented in terms of shape and / or function

66

a Verstärkungsfaser
a reinforcing fiber

66

b Verstärkungsfaser
b reinforcing fiber

77

Applikationshilfe
application aid

88th

Oberseite
top

99

Unterseite
bottom

1010

Matrix
matrix

1111

Vlies
fleece

1212

Klebstoff
adhesive

1313

Rovingbündel
roving bundle

1414

Gewebe
tissue

1515

Nähfäden
sewing threads

1616

Brettschichtholzträger
Glulam

1717

Querschnitt eines Brettschichtholzträgers
Cross section of a glulam beam

1818

Holzverbindung
Woodworking

1919

Innenliegende Stahl- bzw. Knotenbleche
Internal steel or gusset plates

2020

Anschlussbereich
terminal area

2121

Schutzfolie
protector

2222

Holzoberfläche
wood surface

2323

Gekrümmter Satteldachträger
Curved gable roof rack

2424

Unstetigkeit
inconstancy

2525

Klebefläche
adhesive surface

2626

Bauteilachse
component axis

2727

Faserrichtung
the grain

Claims

1. Reinforcement of wooden components by laminated textile structures, in which the textile structure is formed from a textile fabric, braid or the like, characterized in that the textile structure contains at least one reinforcing fiber ( 6 ) to produce a reinforcing structure ( 3 ), which deviates from the orthogonal (unidirectional or bidirectional) thread guide and is oriented in accordance with the shape and function, the reinforcement structure ( 3 ) being laminated with the reinforcement fiber (s) ( 6 ) to at least one surface of a wooden component ( 2 ).

2. Reinforcement of wooden components according to claim 1, characterized in that the reinforcement structure ( 3 ) has a flat or spatial structure which is laminated onto the surface of the wooden component to be reinforced by means of a matrix / adhesive.

3. Reinforcement of wooden components according to claim 1 or 2, characterized in that the reinforcing structure ( 3 ) from form and / or functional reinforcing fibers ( 6 ), which are fixed by at least one other material, is formed.

4. Reinforcement of wooden components according to claim 3, characterized in that the reinforcing fibers ( 6 ) are sewn by means of sewing threads ( 15 ) or are sewn onto a flat carrier layer ( 4 ).

5. Reinforcement of wooden components according to claim 1 to 4, characterized in that the reinforcing structure ( 3 ) is embedded in a hardenable matrix ( 10 ) which forms an adhesive bond with the wooden surface.

6. Reinforcement of wooden components according to claim 1 to 5, characterized in that matrix materials or plastic threads are incorporated as a fixing aid in the reinforcement structure ( 3 ), which enter into a bond with the wood surface during heat treatment or heat supply.

7. Reinforcement of wooden components according to claim 1 to 6, characterized in that the reinforcing fibers ( 6 ) consist of glass, carbon, aramid or natural fibers (flax, hemp) etc.

8. Reinforcement of wooden components according to claim 5 or 6, characterized in that the curing matrix ( 10 ) is an adhesive, in particular an epoxy, polyester resin.

9. Reinforcement of wooden components according to claim 1 to 8, characterized in that the reinforcing fibers ( 6 ) are connected by means of sewing threads made of polyester or are embroidered or sewn onto a flat carrier layer ( 4 ).

10. Reinforcement of wooden components according to claim 4 or 9, characterized in that the flat carrier layer ( 4 ) is a fleece, knitted fabric, knitted fabric or the like.

11. Reinforcement of wooden components according to claim 5 or 8, characterized in that the matrix ( 10 ) is curable at an elevated temperature.

12. Reinforcement of wooden components according to claims 1 to 11, characterized in that the top and / or bottom of the reinforcement structure ( 3 ) is / are covered with a removable protective film ( 21 ).

13. Reinforcement of wooden components according to claims 1 to 12, characterized in that several layers of the reinforcement structure ( 3 ) are layered one above the other.