DE2021026A1

DE2021026A1 - Vorgespannte,waagerecht einen Verbundkoerper bildende Traegereinheit aus Holz- und Metallteilen

Info

Publication number: DE2021026A1
Application number: DE19702021026
Authority: DE
Inventors: Lindal Kuli Walter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-04-24
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1970-10-29
Also published as: FR2039439B1; US3605360A; FR2039439A1; BE748843A; CA922082A; GB1305755A; NL7005826A

Description

SKULI WALTER LINDAL, 9004 South I9hh Street, Tacoma, Washington

USA

Vorgespannte, waagerecht einen Verbundkörper bildende Trägereinheit aus Holz- und Metallteilen

Während des Hersteilens von Trägern wird ein Holzteil fest mit einem Biegemoment gehalten, das entgegengesetzt demjenigen ist, das bei einem Einbau des Trägers in einem Gebäude zu erwarten ist. Während das Holzteil so gehalten wird, wird gegen dasselbe ein senkrecht gehaltenes Metallteil angeordnet, das wahlweise unter der Einwirkung einer Zugkraft stehen kann. Die Teile werden zusammen unter Einwirkung von Druckkräften bewegt und vermittels Befestigungselementen aneinander befestigt. Wahlweise können die Befestigungselemente aus dem Metallteil oder Metallteilen geformt sein und verbleiben als ein Teil desselben bzw. derselben. Nach dem Befestigen vermittels Befestigungselementen und sodann Aufheben der Biege-, Zug- und Druckkräfte 1st der erhaltene, unter Vorspannung stehende Holz- und Metallträger für den Einbau fertig.

Die Erfindung betrifft vorgespannte Schichtkörperträger aus Holz und Metall und ein Verfahren zum Herstellen derselben.

Holz ist ein Material, das in der Lage ist, relativ hohen Druckbelastungen zu widerstehen, dasselbe kann jedoch nur geringen Zugbelastungen widerstehen. Wenn Holzträger in einem Gebäude oder anderem Bauwerk, z.B. bei der Dachkonstruktion angewandt werden, werden dieselben unter der Einwirkung von Biegekräften Zugbelastungen ausgesetzt. Im Hinblick auf die begrenzte Zugfestigkeit von Holzträgern ist es erforderlich, Holzträger erheblicher Abmessungen vorzusehen, so daß bei dem Durchbiegen des Trägers in der Bodenschicht desselben nur geringe Zugbelastungen eintreten.

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Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Träger zu schaffen, die im wesentlichen aus Holz bestehen und in der Lage sind, verHältnismäßig hohen Biegekräften zu widerstehen, trotzdem jedoch geringe Abmessungen im Vergleich zu vollständig aus Holz bestehenden Trägern mit der gleichen Fähigkeit Belastungen aufzunehmen, aufweisen.

Die erfindungsgemäße, vorgespannte, senkrechte Verbundkörper-Trägereinheit aus Holz und Metallteilen ist dadurch gekennzeichnet, daß ein senkrschtes Holzteil mit einer allgemein senkrechten Oberfläche, das erzwungen um dessen allgemein waagerechte neutrale Ebene gebogen ist, und ein Metallteil, das in einer allgemein senkrechten Ebene vorliegt und an der senkrechten Oberfläche des erzwungen gebogenen, senkrechten Holzteils befestigt ist, vorliegen, wodurch das Holzteil in desen vorgespannter, gebogener Konfiguration gehalten wird. Eine Mehrzahl der Trägereinhalten kann miteinander unter Ausbilden eines größeren Trägers verbunden werden.

Vorzugsweise wiest das Metallteil ainstückige Bafestigungsteile auf, die sich in das HoLsteil unter Befestigen der Metall- und Holzteile aneinander erstrecken.

Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Biegskräfte auf ein Holζteil In einer Richtung entgegengesetzt derjenigen beaufschlagt, die nach Einbau in einem Gebäudezu erwarten sind, wobei das Holζteil erzwungen um eine allgemein waagerechte, neutrale Ebene gebogen wird. An dem geobgenen Holzteil wird ein senkrechtes Metallteil befestigt. Wach Aufheben der von außen beaufschlagten Kräfte hält das Metallteil das Holzteil in dessen vorgespannter Konfiguration. Bei dem Verfahren können Zugkräfte auf das .Metallteil beaufschlagt werden, um so die Vorspannung der fertigen Einheit zu erhöhen.

Erfindungsgemäß aufgebaute Träger vermögen größere Lasten aufzunehmen im Vergleich zu einfachen Trägern aus Holz mit praktisch den gleichen Abmessungen«.

Ein Ausführungsbeispiel dar Erfindung ist in der Zeichnung beschrieben und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Seitenaufriß einer Verbundkörper-Trägereinheit und die auf die Einheit beaufschlagten Kräfte?

Fig. 2 eine Teilansicht, wobei Anteile weggebrochen sind eines Trägers, bestehend aus zwei der Trägereinheiten nach der Fig. 1;

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils des in der Fig. 2 wiedergegebenen Trägers und ein Verfahren zu Befestigen der Trägereinheiten aneinander;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Endes des Trägers nach der Fig. 2;

Fig. 5 eine Seitenansicht, teilweise weggebrochen, eines Teils eines Trägers mit einer Mehrzahl an Trägereinheiten entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Teils des Trägers nach der Fig. 5;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Endteils des Trägers nach der Fig. 5;

Fig. 8 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung einer abgewandelten Ausführungsforni einer arfindungsgemäßen Trägereinheit;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Metallteils nach der Piepr-ie.Erfindung;

Fig. 10 eine auseinandergezogene Draufsicht von oben auf den Träger nacn der Fig. 8;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht des Trägers nach der Fig. 8;

Fig. 12 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsforni eines erfindungsgemäßen Trägers;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Metallbauteils;

Fig. 14 eine Ansicht im Querschnitt des Trägers nach der Fig. 12,

In den Figuren sind verschiedene Ausführungsformen wiedergegeben. Bei allen Ausführungsformen werden Holzteile in einen gebogenen Zustand überführt, wobei die Biegung entgegengesetzt derjenigen erfolgt, die unter Belastung nach Einbau in einem Gebäude zu erwarten ist. Bei allen Ausführungsformen werden

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die Metallteile an den Holzteilen befestigt, während die letzteren im gebogenen Zustand vorliegen.

Auf die Metallteile kann jedoch an den Enden eine Zugspannung beaufschlagt werden, bevor dieselben an den Holzteilen befestigt werden. Der erhaltene Verbundkörper ist dann stärker gorgespannt als ein Verbundkörper, der erhalten wird, wenn lediglich die Holzteile vorgespannt werden. Die Anzahl der Teile sowohl aus Holz als auch Metall kann erhöht werden, um so einen Träger mit größerer mechanischer Festigkeit zu ergeben. Befestigungselemente, die direkt durch Schneiden, Biegen und/oder Stanzen aus dem Metallteil erhalten worden sind, sind bevorzugt, um so die Geschwindigkeit und den Wirkungsgrad der Produktion zuerhöhen. Weiterhin wird w durch einschlägige Ausführungsform der Befestigungselemente die Gesamtfestigkeit der Verbundträger erhöht.

Bei. den im folgenden erläuterten Aus führungs formen werden alle Holzteile Biegekräften, wie in der Fig. 1 angegeben, unterworfen, und die Metallteile werden ebenfalls, siehe Fig. 1 der Einwirkung von Zugkräften unterworfen. Nachdem jedes Teil unter Vorspannung sieht, werden alle Teile unter Einwirken von Druckkräften in Richtung aufeinander bewegt, wie es die Figur 10 zeigt.

Die Metallteile und Holzteile werden nach dem Vorspannen und Zusammenbringen derselben stets aneinander unter Anwenden zusätzlicher Befestigungselemente und/oder Befestigungselementen gehalten, das aus den Metallteilen ausgebildet sind und hiermit ein-' stückig vorliegen. Im Anschluß an ein derartiges Befestigen werden alle vorspringenden Metallteile vorzugsweise fluchtend zu den Holsteilen geschnitten unter Fertigstellen eines aus Holz und Metall bestehenden, vorgespannten Verbundträgers.

In den Fig. 2,3 und 4 ist ein vorgespannter Träger 20 gezeigt, wobei ein Holzteil 22, siehe Fig. 1, in einer Richtung gebogen wird, die entgegengesetzt derjenigen vorliegt, die bei einer Biegebelastung nach Einbau in ein Gebäude zu erwarten ist. In der Fig. 1 sind die Biegekräfte durch W.B.F. wiedergegeben und dies bedeutet Holzbiegekräfte. Benachbart zu dem Holzteil 22 wird über praktisch die gesamte Abmessung das Metallteil 24 angeordnet, und an den Enden desselben werden Zugkräfte beaufschlagt, die in der Figur 1 durch M.T.F. wiedergegeben sind und dies bedeutet MetallZugkräfte. Während sowohl das Holzteil 22 als auch das

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Metalltell 24*so vorgespannt sind, werden dieselben durch Kräftewie in der Figur 10 gezeigt- zusammengedrückt, und unter Anwenden von Nägeln, siehe die Figuren 2 und 3 oder unter Anwenden von Schrauben, nicht gezeigt, miteinander verbunden.

In gleicher Welse wie hier erläutert, wird auch ein Holzteil 28 und ein Metallteil 30 miteinander verbunden. Wenn auch jedes Paar unabhängig als ein Träger angewandt werden kann, wird dach vorzugsweise ein Paar um die Enden gewendet und sodann die zwei Paare vermittels Befestigungsbolzen 32 und Muttern 34, die durch die Löcher 36 hindurchgehen, miteinander verbunden, wobei vorzugsweise, siehe die Fig. 4, die Holzoberflächen frei bleiben.

In den Fig. 5, 6 und 7 ist ein vorgespannter Träger 40 gezeigt, der in ähnlicher Weise wie der Träger 20, siehe die Flg. 2, hergestellt wird. Anstelle des Anwendens von Metallteilen mit voller Breite jedoch werden hier obere Metallstreifen 42,46 und untere Metallstreifen 44,48 angewandt, die wahlweise an den kritischen Belastungsstellen oder Zonen ober und unter der neutralen Ebene des sich ergebenden Trägers vorgespannt sein können, wobei die Streifen im Abstandsverhältnis über und unter der neutralen Ebene vorliegen.

In den Fig. 8, 9, 10 und 11 ist ein vorgespannter Träger 52 gezeigt, der Holzteile 22 und 28 und ein Metallteil 56 aufweist. Das Teil 56 weist einstückige, nagelartige Befestigungselemente 54 auf, die sich abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen von dem Metallteil 56 aus erstrecken. Es wird sodann an jedem Ende des Metallteils 56 eine Zugkraft ausgeübt. Benachbart zu jeder der Seiten desselben werden die Holzteile 22,28 mit einer Biegung angeordnet, die entgegengesetzt derjenigen ist, die nach Einbau des Trägers in einem Gebäude zu erwarten ist. Nachdem in dieser Weise eine Vorspannung ausgebildet worden ist, siehe die Pfeile der Figur 1 werden die Metall- und Holzteile zusammengedrückt, siehe die Pfeile nach Figur 10. Während eines derartigen Zusammendrücken» dringen die Befestigungselemente 54 in die Holzteile ein und halten sodann den fertigen vorgespannten Träger 52 zusammen.

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In den Fig. 12, 13 und 14 ist ein vorgespannter Träger 60 gezeigt, der in sehr ähnlicher Weise wie nach dem Verfahren zum Herstellen des Trägers 52, siehe die Fig. 8, 9, 10 und 11 wiedergegeben, hergestellt wird. Anstelle eines Metallteils 56 mit voller Abmessung jedoch kann ein oberes Metallteil 62 und ein unteres Metallteil 64 die unter Vorspannung stehen können, in den kritischen Zonen über und unter der neutralen Ebbne des sich ergebenden Trägers 60 angewandt werden.

Um die bestmögliche Wirkung des Vorspannens der Teile zu erzielen, werden vorzugsweise alle Holzteile den Biegemomenten unterworfen, die entgegengesetzt denjenigen vorliegen, die bei Einbau des Trägers zu erwarten sind. Somit wird ein Träger einer Kraft an einer Stelle mittig längs dessen Boden unterworfen, und es werden zwei Kräfte, und zwar jeweils eine an jedem entsprechenden Ende in entgegengesetzter Richtung an der oberen Seite beaufschlagt. Ein derartiges Biegemoment wird aufrechterhalten, bis eine vollständige Befestigung eines Metallteils unter Zusammendrückenden Kräften zum Abschluß gebracht worden ist»

Weiterhin werden bei dem ©rfindungsgemäßen Verfahren zwecks Erzielen bestmöglicher Ergebnisse des Vorspannens der Teile vorzugsweise die unteren Metallteile der Einwirkung von Zugkräften in längsseitiger Richtung unterworfen. Derartige Zugkräfte werden solange beaufschlagt, bis eine vollständige Befestigung der Holzteile erreicht ist unter dem Beaufschlagen von zusammendrückenden Kräften.

Das Befestigen kann vermittels herkömmlichen Anwendens von Nägeln, Schrauben und/oder Bolzen erfolgen. Vorzugsweise werden jedoch nagelartige Befestigungselemente angewandt, die aus den Metallteilen ausgeformt sind und einstückig hiermit vorliegen.

Wie weiter oben angegeben, besteht der Hauptzweck des Vereinigens von Holz und Metall darin, daß eine Summierung und/oder Integrierung der günstigen Eigenschaften dieser Materialien erzielt wird. Eine unterschiedliche Vorspannung der entsprechenden Teile kann in Abhängigkeit von den angestrebten Festigkeitswerten unter Berücksichtigung des entsprechenden Bauwerkes vorgenommen werden. Allgemein wird ein größtmögliches Vorspannen dergestalt ausgeführt, daß eine entsprechende Biegung des Holzteils entgegengesetzt den Biogeeinwirkungen erfolgt, die bei Einbau des Trägers

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in ein entsprechendes Gebäude zu erwarten sind, und jedes Metallteil wird unter Zugspannung gesetzt, während dasselbe zwischen anderen Teilen befestigt wird unter Beaufschlagen von Druckkräften.

Das Befestigen läßt sich jederzeit leicht durchführen, und vorzugsweise sind die Befestigungselemente vollständig oder teilweise aus den Metallteilen ausgebildet. Wenn auch Befestigungselemente, Form von Nägeln, Schrauben, Bolzen und Muttern oftmals ausreichend sind, wird eine noch größere mechanische Festigkeit unter Anwenden von fließfähigen Bindemitteln erzielt. Selbst bei Anwenden derselben werden Produktionsverzögerungen, wie sie nach dem Stand der Technik durch Wartezeiten bei Anwenden von Bindemiteln bis zum Erhärten und Abbinden derselben auftraten, hierbei nun allgemein vermieden.

Jederzeit kann der Produktionsablauf flexibel gestaltet werden unter Ausbilden von Schichtfiörperträgern, die den verschiedensten Anforderungen bezüglich der Größe, der mechanischen Festigkeit und dem Aussehen entsprechen. Vorzugsweise wird die Holzmaserung freiliegen. Gegebenenfalls kann jedoch auch ein teilweises Aussehen einer Metalloberfläche vorgesehen werden.

Wie in der Fig. 1 angegeben, brauchen sich die Metallteile nicht über die Gesamtabmessung der Holzteile zu erstrecken. So ist es tatsächlich bevorzugt, das Metallteil kürzer als das Holzteil auszuführen, um so einen Träger zu erhalten_f dessen Endteile aus reinem Holz bestehen, wodurch die Verbindung der Träger miteinander oder das Tragen der Träger auf Säulen während des Aufbaues eines GEbäudes erleichtert wird.

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Claims

ng. Walter Meissner ₉ DipUng. Herbert Tisch er

1 BERLIN 33, Herbertstraße 22 * <** MÜNCHEN

Fernsprecher: 8 87 7237 — Drahtwarf: Invention Berltrt

Poetecheckkonto: W. Meissner, Berlin West 12282 ^~η «j^nn

Bankkonto: W. Meissner, Berliner Bank A.-G., Depka 36, 7 4 ArIt. VJ₁ U

Berlin-Malensee, KurfUratendamm 130 Konto Nr. 95 716 \ BERtIN' 33 (GRUNEWALD) den

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Skull Walter Llndal

Patentansprüche

,' l,'Vorgespannte, senkrechte Verbundkörper-Trägereinheit aus Holz gnd Metallteilen, dadurch gekennzeichnet, daB ein senkrechtes Holzteil mit einer allgemein senkrechten Oberfläche, das erzwungen um dessen allgemein waagerechte neutrale Ebene gebogen ist, und ein Metallteil, das in einer allgemein senkrechten Ebene vorliegt und an der senkrechten Oberfläche des erzwungen gebogenen senkrechten Holzteils befestigt ist, vorliegen, wodurch das Holzteil in dessen vorgespannter, gebogener Konfiguration gehalten wird.
2. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Befestigungselemente für das Befestigen der senkrechten Teile aneinander angewandt werden.
3. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente aus einstückigen Anteilen der Metallbauteile ausgebildet sind und die senkrechten Bauteile aneinander befestigen.
4. Trägereihheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Holzteil einen allgemein rechtwinkligen Querschnitt und Aufriß besitzt.
5. Trägereinheit nach Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Metallteil einen allgemein rechtwinkligen Querschnitt und Aufriß besitzt.
6. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl an vorgespannten, senkrechten Verbundträgereinheiten vorliegt, wobei dieselben unter Ausbilden eines Trägers verbunden sind.
7. Trägereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile benachbart zueinander angeordnet sind, so daß der Träger freiliegende Holzoberflächen aufweist.

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8. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Metallteil in längsseitiger Richtung unter Vorspannung steht.
9. Trägereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das

längs
Metal1teil/dessen Bodenkante unter Vorspannung steht.
10. Trägereinheit nach Ansprüchen 1,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Metallteil obere und untere Metallstreifen aufweist, die im Abstandsverhältnis über und unter der neutralen Ebene vorliegen.
11. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres senkrechtes Holζteil in waagerechtem Abstandsverhältnis zu den ersten Holzteilen vorliegt und erzwungen um dessen allgemein waagerechte,neutrale Ebene gebogen ist, das senkrechte Metallteil sich zwischen den Holzteilen befindet und einstückig hiermit ausgeführt nagelartige Vorsprünge aufweist, die sich in zwei entgegengesetzten Richtungen in die erzwungen gebogenen, senkrechten Holzteile erstrecken unfler Halten der Holzteile an jeder Seite in deren entsprechenden, vorgespannten Konfigurationen.
12. Trägereinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Metallteilobere und untere Streifen im Abstandsverhältnis über und unter dem neutralen Ebenen aufweist.
13. Verfahren zum Herstellen einer vorgespannten, senkrechten Verbundkörper-Trägereinheit aus Holz- und Metallteilen, dadurch gekennzeichnet, daß a) Biegekräfte auf ein Holzteil in Richtungen entgegengesetzt zu denjenigen beaufschlagt werden, wie sie nach Einbau in ein Gebäude zu erwarten sind unter erzwungenem Biegen des Holzteils um eine allgemein waagerechte Ebene, b) sodann ein Metallteil auf eine allgemein senkrechte Fläche des Holzteils aufgebracht, c) die Holz- und Metallteile zusammenge halten und (d) die Metall- und Holzteile vermittels Befestigungselementen verbunden werden unter Ausbilden der Trägereinheit und Aufrechterhalten wenigstens eines Teils der Vorspannung in dem Holzteil.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Metallteil vor Aufbringen desselben an der senkrechten Fläche des Holzteils eine Zugkraft beaufschlagt wird.

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15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft auf die Bodenkante des Metallteils beaufschlagt wird.
16. Verfahren nach Ansprüchen 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil obere und untere Streifen aufweist und diese Streifen jeweils einer über und einer unter der neutralen Ebene angeordnet sind. . .-""

Die Patentanwälte

\ A6 Nr. 60/70 (§46 Pat. AO)

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JA.

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