EP1032739A1 - Kohlenstofffaserverstärkte holzleimbinder - Google Patents

Kohlenstofffaserverstärkte holzleimbinder

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Publication number
EP1032739A1
EP1032739A1 EP99941312A EP99941312A EP1032739A1 EP 1032739 A1 EP1032739 A1 EP 1032739A1 EP 99941312 A EP99941312 A EP 99941312A EP 99941312 A EP99941312 A EP 99941312A EP 1032739 A1 EP1032739 A1 EP 1032739A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
wooden component
tensile reinforcement
wooden
tensile
cfrp
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99941312A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Buchacher
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Individual
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Publication date
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Publication of EP1032739A1 publication Critical patent/EP1032739A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/12—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members
    • E04C3/122—Laminated
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/12—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members
    • E04C3/18—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members with metal or other reinforcements or tensioning members
    • E04C3/185—Synthetic reinforcements

Definitions

  • the invention relates to a wooden component with the features of the introductory part of claim 1.
  • Wooden components in particular elongated wooden components such as wood glue, are becoming increasingly important due to their statically good properties as well as their pleasing appearance, their good acoustic properties and the increasing greening of the building industry.
  • FIG. 3 of DE 25 10 262 A shows a glue board binder in which several layers of fibrous fabrics are inserted.
  • DE 25 31 656 A relates to a wooden component that can be designed as a glue binder and in which steel rods with a corrugated surface are inserted in grooves at the top and bottom. Then the room of the
  • Groove must be filled with a synthetic resin / filler mixture.
  • US Pat. No. 4,615,163 A shows something similar to DE 25 31 656 A, except that a polyester rod is glued into a groove in the beam instead of a steel rod.
  • the object of the invention is to improve the load-bearing capacity of wooden components, and in particular of wood glue binders.
  • CFRP Carbon fiber reinforced plastics
  • Fig. La and lb a beam reinforced with a tensile reinforcement made of CFRP in a schematic side and front view, the
  • FIG. 4 is a side view of a wooden beam with a reinforced cross section in the middle and a tensile reinforcement made of CFRP in the area of the straight beam side and
  • FIG. 5 shows a side view of a wooden beam with a cross section reinforced in the middle and a tensile reinforcement made of CFRP on the convexly curved long side of the beam.
  • a bar 1 is shown schematically, which rests on bearings 2 and 3 at its ends.
  • a tensile reinforcement 5 made of plastic reinforced with carbon fibers (hereinafter "CFRP") is attached to the beam 1.
  • CFRP plastic reinforced with carbon fibers
  • a longitudinal groove 7 is milled out in the lowermost lamella 6, into which the tensile reinforcement 5 made of CFRP is inserted.
  • the tensile reinforcement 5 is glued into the groove 7 with an epoxy resin adhesive.
  • a wooden cover lamella 8 which is glued to the lowest lamella 6.
  • a load-bearing slat 6 can also be provided on the pull side 4 as the lowest slat.
  • FIGS. 2a and 2b shows a bar 1 corresponding essentially to the bar 1 shown in FIGS. La and lb, in which not only a tensile reinforcement 5 made of CFRP on the tension side 4, but also a tensile reinforcement 10 made of CFRP also on the Print page 9 is attached. Since reinforcements made of CFRP only have a comparatively low compressive strength, a reinforcement shown in FIGS. 2a and 2b only works on two sides 4 and 9 if tensile forces predominantly act on the side 9 of the beam 1.
  • the tensile reinforcement made of CFRP on the wooden component can either be prestressed or slack (without tension), attached or glued, so that prestressed and non-prestressed wooden components can be made.
  • a preferred embodiment of the wood glue binders according to the invention can be described as follows:
  • CFRP Carbon fiber reinforced plastics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) mit ihrer sehr hohen Zugfestigkeit in Verbindung mit einem relativ geringen Gewicht sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Erfindung macht sich die Eigenschaften dieser CFK zunutze, indem sie als Zugbewehrungen (5) für Holzleimbinder (1) zum Einsatz kommen, wodurch die Zugfestigkeit des Holzleimbinders (1) und, wenn die Zugbewehrung (5) aus CFK an der Zugseite (4) eines auf Biegung belasteten Balkens (1) angebracht ist, dessen Biegefestigkeit erheblich erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Holzbauteil mit den Mermalen des einleitenden Teils von Patentanspruch 1.
Holzbauteile, insbesondere langgestreckte Holzbauteile, wie Holz- leimbinder, gewinnen auf Grund ihrer statisch guten Eigenschaften sowie auf Grund ihres gefälligen Aussehens, ihrer guten akkustischen Eigenschaften sowie der zunehmenden Ökologisierung des Bauwesens immer mehr an Bedeutung.
Um die Einsatzmöglichkeiten von Holzbauteilen weiter zu verbessern besteht ein Bedarf, die Tragfähigkeit von Holzbauteilen, insbesondere von Holzträgern, zu erhöhen, was jedoch auf Grund des Verhältnisses von Masse zu Belastbarkeit des Holzes an technische Grenzen stößt.
Aus der DE 25 10 262 A ist es bekannt, die Festigkeit von Holzbalken dadurch zu erhöhen, daß in Nuten, die in den Holzbalken eingearbei- ten sind, Faserbündel und/oder Fasergewebe eingepreßt werden und die Nuten dann mit Epoxiharz, das mit Härter vermischt wird, ausgegossen werden. In Fig. 3 der DE 25 10 262 A ist ein Leimbretterbinder gezeigt, in dem mehrere Schichten von Faserstoffgeweben eingelegt sind.
Die DE 25 31 656 A betrifft einen Holzbauteil, der als Leimbinder ausgebildet sein kann und in dem oben und unten in Nuten Stahlstäbe mit geriffelter Oberfläche eingelegt sind. Dann soll der Raum der
Nut mit Kunstharz-Füllstoffgemisch ausgefüllt werden.
Die US 4 615 163 A zeigt ähnliches wie die DE 25 31 656 A, wobei jedoch in eine Nut des Balkens statt eines Stahlstabes ein Polye- sterstab eingeleimt wird.
In der Zeitschrift Beton Heft 7/98, insbesondere dem Aufsatz "Bauwerksverstärkung mit CFK-Lamellen" , wird auf die Möglichkeit hingewiesen, verschiedene Bauteile durch CFK-Lamellen zu verstärken. Diese Lamellen sollen nachträglich auf den Bauteilen angebracht werden. Das Einbetten von CFK-Lamellen in Holzbauteile ist dieser. Schrift jedenfalls nicht als bekannt zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde die Tragfähigkeit von Holzbauteilen, und insbesondere von Holzleimbindern, zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Holzbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Kohlenstoffaserverstarke Kunststoffe (CFK) mit ihrer sehr hohen Zugfestigkeit in Verbindung mit einem relativ geringen spezifischem Gewicht sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Erfindung macht sich die Eigenschaften dieser CFK zunutze, und verwendet sie als Zugbewehrungen für Holzbauteile. Dadurch wird die Zugfestigkeit des Holzbauteiles und, wenn die CFK-Zugbewehrung an der Zugseite eines auf Biegung belasteten Balkens angebracht ist, dessen Biegefestigkeit erheblich erhöht.
Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Holzbandteiles sind Gegenstand der Unteransprüc e .
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. Es zeigen die
Fig. la und lb einen einseitig mit einer Zugbewehrung aus CFK verstärkten Balken in einer schematischen Seiten- und Stirnansicht, die
Fig. 2a und 2b einen Balken mit einer doppelseitigen Zugbewehrung aus CFK in schematischer Seiten- und Stirnansicht,
Fig. 3 in Stirnansicht auf einen einseitig bewehrten Holzleimbinder,
Fig. 4 in Seitenansicht einen Holzbalken mit in der Mitte verstärk- tem Querschnitt und einer Zugbewehrung aus CFK im Bereich der geraden Balkenseite und
Fig. 5 in Seitenansicht einen Holzbalken mit in der Mitte verstärktem Querschnitt und einer Zugbewehrung aus CFK an der konvex ge- krümmten Längsseite des Balkens. In Fig. la und 1b ist schematisch ein Balken 1 dargestellt, der an seinen Enden auf Lagern 2 und 3 aufliegt. Im Bereich der unteren Zugseite 4 des Balkens 1 ist am Balken 1 eine Zugbewehrung 5 aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunststoff (im folgenden kurz "CFK") angebracht. Wie in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, ist der Balken 1 ein sogenannter Holzleimbinder, dessen Lamellen 6 miteinander verleimt sind. An der Zugseite 4 ist in der untersten Lamelle 6 eine längslaufende Nut 7 ausgefräst, in welche die Zugbe- wehrung 5 aus CFK eingelegt ist. Um die Zugkräfte zwischen der Zugbewehrung 5 und der untersten Lamelle 4 zu übertragen, ist die Zugbewehrung 5 mit einem Epoxidharzkleber in die Nut 7 eingeklebt . Um die Zugbewehrung 5 aus CFK vor mechanischer Beschädigung sowie im Fall eines Brandes vor Feuer und Hitze zu schützen, wird diese mit einer Holzdecklamelle 8 abgedeckt, die mit der untersten Lamelle 6 verleimt ist. Anstelle einer Holzdecklamelle 8, die nur eine Schutzwirkung entfaltet, kann an der Zugseite 4 als unterste Lamelle auch eine tragende Lamelle 6 vorgesehen sein.
In den Fig. 2a und 2b ist ein im wesentlichen dem in dem Fig. la und lb dargestellten Balken 1 entsprechender Balken 1 dargestellt, bei dem nicht nur eine Zugbewehrung 5 aus CFK an der Zugseite 4, sondern eine Zugbewehrung 10 aus CFK auch an der Druckseite 9 angebracht ist. Da Bewehrungen aus CFK nur eine vergleichsweise geringe Druck- festigkeit aufweisen, bewährt sich eine in den Fig. 2a und 2b dargestellte Bewehrung an zwei Seiten 4 und 9 nur, wenn auch an der Seite 9 des Balkens 1 überwiegend Zugkräfte wirken.
In den Fig. 4 und 5 sind sogenannte Bogenbinder 11 und 12 darge- stellt, wobei die Zugbewehrung 5 aus CFK im in Fig. 4 dargestellten
Fall im Bereich des geraden Längsrandes 13, der die Zugseite darstellt, angebracht ist. Im in Fig. 5 dargestellten Fall ist die Zugbewehrung 5 aus CFK im Bereich des konvex gekrümmten Längsrandes 14 des Bogenbinders 12 angebracht.
Bei allen dargestellen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Holzbauteiles kann die Zugbewehrung aus CFK am Holzbauteil entweder vorgespannt oder schlaff (ohne Spannung) , angebracht bzw. angeklebt werden, so daß vorgespannte und auch nicht vorgespannte Holzbauteile angefertigt werden können. Zusammenfassend kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Holzleimbinder wie folgt beschrieben werden:
Kohlenstoffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) mit ihrer sehr hohen Zugfestigkeit in Verbindung mit einem relativ geringen Gewicht sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Erfindung macht sich die Eigenschaften dieser CFK zunutze, indem sie als Zugbewehrungen 5 für Holzleimbinder 1 zum Einsatz kommen, wodurch die Zugfestigkeit des Holzleimbinders 1 und, wenn die Zugbewehrung 5 aus CFK an der Zugseite 4 eines auf Biegung belasteten Balkens 1 angebracht ist, dessen Biegefestigkeit erheblich erhöht wird.

Claims

Patentansprüche :
1. Langgestreckter Holzbauteil (1) mit wenigstens einer Zugbewehrung (5, 10) aus Kunststoff, welche Zugbewehrung (5, 10) mit dem Holzbauteil (1) verklebt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzbauteil ein Holzverbundteil, insbesondere ein Holzleimbinder, ist, und daß die Zugbewehrung (5, 10) zwischen zwei Lamellen (6) des Holzverbundbauteiles aufgenommen ist .
2. Holzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) vorgespannt mit dem Holzbauteil (1) verbunden ist.
3. Holzbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) in einer Nut (7) des Holzbauteils (1) eingelegt ist.
4. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Zugbewehrung von einer Decklamelle (8) aus
Holz, abgedeckt ist.
5. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Zugbewehrungen (5, 10) im Bereich der einander gegenüberliegenden Längsseiten (4, 9) des Holzbauteiles (1) angebracht sind.
6. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) an einer im wesentli- chen ebenen Fläche (4, 9, 13) des Holzbauteiles (1) angebracht ist.
7. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) an einer in Längsrich- tung des Holzbauteils (1) betrachtet konvex gekrümmten Fläche
(14) angebracht ist.
8. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) mit Epoxidharzkleber am Holzbauteil angeklebt ist.
EP99941312A 1998-09-22 1999-09-03 Kohlenstofffaserverstärkte holzleimbinder Withdrawn EP1032739A1 (de)

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AT158698 1998-09-22
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