DE3218134A1

DE3218134A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von auf biegung beanspruchten bauelementen aus holz

Info

Publication number: DE3218134A1
Application number: DE19823218134
Authority: DE
Inventors: Claus 7562 Gernsbach Overlack; Werner 7560 Gaggenau Reppel
Original assignee: Casimir Kast GmbH and Co KG
Current assignee: Casimir Kast GmbH and Co KG
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1983-12-15
Also published as: ATE27978T1; EP0102446A1; US4500378A; DK214883A; FI71971B; NO831668L; DK152686C; EP0102446B1; FI831611A0; DK214883D0; CA1204043A; FI71971C; DK152686B; DE3218134C2; FI831611L

Description

DR. ING. HANS LlCHTI " DI PL-INGrH EI N ER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT PATENTANWÄLTE

D-7500 KARLSRUHE 41 (GRÖTZ1NCEN) - DURLACHER STR. 31 (HOCHHAUS)

TELEFON (0721) 48511

6374/82-Lj 13. Mai 1982

Casimir Käst GmbH & Co. KG
Obertsroter Straße
D-7562 Gernsbach

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von auf Biegung beanspruchten Bauelementen aus Holz

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von im Einbauzustand auf Biegung beanspruchten Bauelementen aus Holz, die aus wenigstens zwei unter Vorspannung miteinander verleimten Teilen bestehen.

Es ist bekannt, die Belastbarkeit von Holzprofilen durch Verformen derselben zu erhöhen. So kann beispielsweise ein Massivprofil, das als Biegeträger Verwendung finden soll, durch Vorbiegen in dem Belastungszustand entgegengesetzter Richtung unter eine gewisse Vorspannung gesetzt werden, die im Belastungszustand erst abgebaut werden muß, bevor die äußere Last zu einer Biegung in umgekehrter Richtung führt.

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Dieses Prinzip ist auch schon im Leimbau, der in der Bautechnik zunehmend an Bedeutung gewinnt, angewendet worden. So sind beispielsweise Brettschichtbinder bekannt, bei denen die einzelnen Lamellen in der der Belastung entgegengesetzten Richtung vorgebogen und dann verleimt werden. Bei diesem Verfahren wird allerdings das Tragverhalten des gesamten Querschnitts kaum verändert, da die Summe der aufgebrachten Vorspannungen in den einzelnen Lamellen über dem Querschnitt gleich ist. Ein solchermaßen hergestellter Träger hat lediglich eine Vorkrümmung (Überhöhung), die eine übermäßige Durchbiegung verhindert.

Bei einem anderen aus dem Leimbau bekannten Verfahren wird der Querschnitt des Trägers in beispielsweise drei Einzelteile aufgegliedert und es wird der mittlere Teil in der der Belastung entgegengesetzten Richtung vorgebogen und anschließend mit den beiden äußeren Teilen verleimt. Hierbei wird zwar ein inneres Moment, das dem später aus der äußeren Last entstehenden Moment entgegengesetzt ist, erzeugt, jedoch entstehen hier aufgrund des Herstellungsverfahrens Querkräfte, die im Verbundquerschnitt als Rückstellkräfte wirksam werden. Diese Rückstellkräfte sind der späteren Belastung gleichgerichtet und erhöhen daher die Schubspannungen im endgültigen Querschnitt. Die resultierende Spannung im Einbauzustand wird zwar in den äußeren Fasern gegenüber einem nicht vorgebogenen Querschnitt abgebaut, erreicht jedoch in den Grenzflächen, also den Leimflächen, ein weiteres Spannungsmaximum.

Diese bekannte Verfahren zur Erhöhung der Belastbarkeit von Biegeträgern aus Holz, die im übrigen stets an der Baustelle ausgeführt werden, haben keine nennenswerte praktische Bedeutung erlangt. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine in statischer Hinsicht größtmögliche Ausnutzung eines vorgegebenen Querschnittes möglich ist.

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Diese Aufgabe wird bei einem Bauelement, das aus wenigstens zwei miteinander verleimten Teilen besteht, dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil mit einer in seiner Längsrichtung wirkenden linearen Kraft in einem Spannbett vorgespannt und unter Fortwirken der Kraft mit den weiteren Teilen verleimt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dem Bauelement tatsächlich und ausschließlich Kräfte auf geprägt, wie dies ähnlich bei Spannbeton mit Hilfe eingelegter Spannstähle geschieht. Im Gegensatz zum Spannbeton wird hier jedoch das Bauteil selbst in seinem ganzen Querschnitt unter Vorspannung gesetzt. Das hierbei erzielbare Moment ist besonders groß. Zugleich ist die Summe der aus der Vorspannung resultierenden inneren Spannungen gleich Null, so daß alle Spannungsreserven ausschließlich der Tragfähigkeit des Profils zugute kommt. Durch die Vorspannung, d.h. durch das eingeprägte Moment, stellt sich nach dem Verleimen eine Verformung ein, die der später zu erwartenden Verformung des Bauelementes entgegengesetzt ist. Damit ist neben der Erhöhung der Tragfähigkeit auch eine Erhöhung der Formstabilität gegeben, so daß der Querschnitt bei gleichem Materialeinsatz wertvoller ist als bei der herkömmlichen Arbeitsweise oder - mit anderen Worten - der Querschnitt gegenüber der herkömml ichen Arbeitsweise verringert werden kann. Da zur Vorspannung ausschließlich Längskräfte herangezogen werden, ist der Querschnitt nach dem Verleimen frei von Querkräften. Es kann demzufolge die höchste zulässige Schubspannung ausgenutzt werden. In bevorzugter Ausführung wird das eine Teil des Bauelementes mit einer Zugkraft, das andere mit einer Druckkraft vorgespannt, so daß das erziel bare Moment seinen größtmöglichen Wert erreicht. Das Vorspannen - in einem Spannbett kann - im Ho I ζ Verarbeitungsbetrieb erfolgen, so daß das Bauelement vorgefertigt an der Baustelle angeliefert werden kann.

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Besteht das Bauelement aus wenigstens drei Teilen, z.B. in Form eines Doppel-T-Profils, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Zug-Vorspannung in das eine äußere Teil, die Druck-Vorspannung in das andere äußere Teil eingetragen wird.

Bei einem solchen symmetrischen Querschnitt wird man im allgemeinen auch die Druck- und die Zug-Vorspannung symmetrisch aufbringen, doch ist selbstverständlich auch eine unsymmetrische Vorspannung möglich. Diese bietet sich im übrigen auch bei unsymmetrischen Querschnitten an.

Eine weitere Optimierung ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß die die Zug-Vorspannung und die die Druck-Vorspannung aufnehmenden Teile aus verschiedenen Hölzern hergestellt werden, wobei deren Auswahl entsprechend ihren festigkeitstechnischen Eigenschaften erfolgt.

Ebenso ist es möglich, die die Vorspannung aufnehmenden Teile und die nicht vorgespannten Teile des Bauelementes aus verschiedenen Hölzern herzustellen. Auch hier kann die Auswahl nach festigkeitstechnischen Gesichtspunkten erfolgen, um größstmögl iche Tragfähigkeit bei geringstem Kosteneinsatz zu erreichen.

Zur Durchführung des Verfahrens schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor, die sich auszeichnet durch wenigstens eine an den freien Enden des vorzuspannenden Teils angreifende Spanneinrichtung und ein alle Teile des Bauelementes in Parallel lage aufnehmendes Leim-Spannbett mit wenigstens längs der äußeren Teile verlaufenden, zustellbaren Preßflächen.

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Die vorzuspannenden Teile des Bauelementes werden - gegebenenfalls zusammen mit den weiteren Teilen oder aber vor diesen - in das Spannbett erngelegt und an ihren freien Enden an die Spanneinrichtung angeschlossen. Nach dem Leimauftrag, der außerhalb des Spannbettes oder in diesem erfolgen kann, werden die Preßflächen gegen die äußeren Teile des Bauelementes zugestellt, bis die für die Verleimung erforderliche Preßkraft zur Wirkung gebracht ist. Dabei bleibt die Spanneinrichtung in Wirkung. Nach dem Abbinden des Leims, was beispielsweise im Hochfrequenz-Verfahren beschleunigt werden kann, werden die Preßflächen gelöst und die Spanneinrichtung abgekoppelt. Das Bauelement verformt sich dann entsprechend der aufgeprägten Vorspannungen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich aus durch zwei Vorspanneinrichtungen zum Aufbringen je einer Zug- und einer Druck-Vorspannung an verschiedenen Teilen des im Leim-Spannbett liegenden Bauelementes. Mit dieser Vorrichtung lassen sich also einander entgegengesetzte Vorspannungen in das Bauelement eintragen, die zu einer größtmöglichen Tragfähigkeit führen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung.
In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung;

Figur 2 eine Seitenansicht hierzu im Bereich eines Endes der

Vorrichtung mit einer Spanneinrichtung;

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Figur 3 einen Querschnitt im Bereich einer HF-Einrichtung;

Figur 4 eine der Figur 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform der Spanneinrichtung.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll ein X-Profil 1 vorgespannt und verleimt werden. Die dieses Profil 1 bildenden Stäbe bestehen aus dem Steg 2 und zwei an dessen Längsseiten anschließenden Gurten 3. ·

Die Vorrichtung, die als reine Le im vorrichtung aus der DE-OS 30 36 793 bekannt ist, weist zunächst eine Fördereinrichtung in Form eines Wagens auf, der mittels Rollen 6, 7 auf Schienen 4, 5 verfahrbar ist und als Leim-Spannbett dient. Hierbei ist wenigstens eine Rolle 7 als Führungsrolle, beispielsweise mit doppeltem Spurkranz ausgebildet, um den Wagen 8 möglichst spielfrei zu führen. Statt dessen können natürlich auch Bordrollen vorgesehen sein. Der Wagen 8 besitzt einen Boden 9 und einander gegenüberliegende Seitenwangen 10, 11, zwischen denen die Stäbe des Profils 1 aufgenommen werden. Auf dem Boden 9 des Wagens befindet sich eine Unterlage 12 in Form einer der unteren Profilkontur angepaßten Schablone. Eine der Seitenwangen - beim gezeigten Ausführungsbeispiel die Seitenwange 11 - weist eine Preßeinrichtung auf, die in der Zeichnung durch eine Preßfläche 13 und einen Richtungspfeil 14 schemätisch angedeutet ist. Diese Preßeinrichtung wirkt von der Seite her auf den linken Gurt 3 des Profils 1, während die andere Seitenwange - gegebenenfalls unter Zwischenlage eines Holzbrettes oder dgl. als Widerlager für den anderen Gurt 3 dient.

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Die Vorrichtung weist ferner eine ortsfeste Drückeinrichtung 15 auf, die aus mehreren mit Abstand hintereinander angeordneten, gälgenförmigen Trägern 16 besteht, an deren Balken je ein mit dem Richtungspfeil '17 schematisch angedeuteter vertikaler Druckzylinder angeordnet ist. Die Druckzylinder wirken über ein oder mehr Druckstücke 18 auf die Oberseite des Stegs 2 und der Gurte 3, so daß diese unter gleicher Andrückkraft stehen. Auch das Druckstück 18 kann als Schablone entsprechend der oberen Profilkontur ausgebildet sein. Innerhalb der Drückeinrichtung werden der Steg 2 und die Gurte 3 mittels der Druckzylinder 17 gegen die Unterlage 12 gepreßtund dabei sowohl gerichtet als auch gegeneinander ausgerichtet. .

Am Ende des Wagens 8, vorzugsweise an beiden Enden, ist eine Spanneinrichtung 27 (Figur 2) angeordnet, die an dem Spannbett, also an dem Wagen 8, z. B. an den Seitenwangen 10, 11 oder auch am Boden 9 befestigt ist. Die in Figur 2 dargestellte Spanneinrichtung 27 dient zum Eintragen einer Zug-Vorspannung. Sie weist zu diesem Zweck ein Nagel blech 28 oder dgl. auf, das an dem vorzuspannenden Teil - hier einer der Gurte 3 des Profils 1 - angreift. Das Nagelblech 28 sitzt gelenkig an einem Arm 29 eines Winkelhebels 30, dessen anderer Arm von einem die Vorspannung aufbringenden Gewicht 32 belastet ist. Der Winkelhebel 30 ist an einem Bock 33 schwenkbar gelagert. Am anderen Ende des Wagens 8 ist entweder eine gleichartige Zug-Spanneinrichtung angeordnet oder aber wird der Gurt 3 dort lediglich gehalten.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird der andere Gurt 3 des Profils unter eine Druck-Vorspannung gesetzt. Zu diesem Zweck dient die in Figur 4 gezeigte Spanneinrichtung 27, die sich von der gemäß Figur 2

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nur dadurch unterscheidet, daß das Nagel blech durch eine Druckplatte ersetzt ist. Am anderen Ende des Spannbettes kann eine gleichartige Spanneinrichtung oder auch nur ein einfaches Widerlager angeordnet sein.

In beiden Darstellungen gemäß Figur 2 und 4 sind das Leim-Spannbett und die Spanneinrichtung 27 nur schematisch mit den Teilen 35 und angedeutet. Sein Aufbau entspricht jedoch dem der Figur 1. Statt der Spanneinrichtung 27 gemäß zeichnerischer Wiedergabe, können auch Hydraulikzylinder vorgesehen sein, die entweder drückend oder ziehend an den Gurten 3 des Profils 1 angreifen.

Die Teile 2, 3 des Profils werden nach dem Beleimen in der in Figur gezeigten Weise in das Leim-Spannbett eingelegt und die Spanneinrichtung 27 mittels der Nagel bleche 28 bzw. über die Druckplatten 34 an die Gurte 3 angeschlossen und die Last 32 zur Wirkung gebracht. Zugleich oder nachher wird die Drückeinrichtung 15 in Tätigkeit gesetzt, so daß die Teile 2, 3 des Profils in vertikaler Richtung ausgerichtet werden und nicht mehr ausweichen können. Danach wird die Preßeinrichtung 13, 14 in Betrieb gesetzt und das Profil 1 seitlich verspannt, wobei die Spannkraft etwa das Dreifache der Drückkraft beträgt. Danach werden die Druckzylinder 17 in ihre Ausgangslage gefahren, der Wagen also von der Drückeinrichtung 16 freigegeben, so daß er zu einer in Figur 3 wieder gegebenen HF-Einrichtung verfahren werden kann.

Die HF-Einrichtung 19 weist zwei obere Elektroden 20 als Heißelektroden, und zwei untere Elektroden 21 als Kaltelektroden auf, zwischen denen das Profil 1 mittels des Wagens 8 hindurchbewegt wird. Vorzugsweise stehen

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die Elektroden in vertikaler und horizontaler Richtung unter einer Federkraft, so daß in Verbindung mit geeigneten Distanzhaltern ein stets gleichbleibender Abstand zur Leimfuge 24 (s. Figur 3) gewährleistet ist. Der gleichmäßige Andruck kann in einfacher Weise dadurch gewährleistet werden, daß die Elektroden 20 über ein Gelenk 25 an einem Halter 26 sitzen, der seinerseits unter Wirkung einer senkrecht angeordneten Feder steht. Damit kann zugleich die Lage der Elektroden 20, an unterschiedliche ProfiIformen angepaßt werden.

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Claims

DR. ING. HANS LICHTI · DIPL.-ING. HEINER LICHTI DIPL.-PHYS. DR. JOST LEMPERT PATENTANWÄLTE D-7500 KARLSRUHE 41 (G RÖTZ I N G EN > · DURLACHER STR. SJ (HOCHHAUS) TELEFON (O721) 48511 Casimir Käst GmbH & Co.KG O bertsroter Straße 6374/82 Lj D-7562 Gernsbach 13. Mai 1982 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von im Einbauzustand auf Biegung beanspruchten Bauelementen aus Holz, die aus wenigstens zwei unter Vorspannung miteinander verleimten Teilen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil mit einer in seiner Längsrichtung wirkenden linearen Kraft vorgespannt und unter Fortwirken der Kraft mit den weiteren Te ilen verleimt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil mit einer Zugkraft, das andere mit einer Druckkraft vorgespannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Bauelementen aus wenigstens drei Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug-Vorspannung in das eine äußere Teil, die Druck-Vorspannung in das andere äußere Teil eingetragen wird.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zug-Vorspannung und die die Druck-Vorspannung aufnehmenden Teile aus verschiedenen Hölzern hergestej 11 werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorspannung aufnehmenden Teile und die nicht vorgespannten Teile aus verschiedenen Hölzern hergestellt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch wenigstens eine an den freien Enden des vorzuspannenden Teils (3) angreifende Spanneinrichtung (27) und ein alle Teile (2, 3) des Bauelementes (1) in Parallel lage aufnehmendes Leim-Spannbett (8) mit wenigstens längs des einen äußeren Teils (3) verlaufenden, zustellbaren Preßflächen (13, 14).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zu Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei Spanneinrichtungen (27) zum Aufbringen je einer Zug- und einer Druck-Vorspannung an verschiedenen Teilen (3) des im Leim-Spannbett (8) liegenden Bauelementes (1).