EP3510210B1 - Überhöhung von holzelementen - Google Patents
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- EP3510210B1 EP3510210B1 EP17771592.7A EP17771592A EP3510210B1 EP 3510210 B1 EP3510210 B1 EP 3510210B1 EP 17771592 A EP17771592 A EP 17771592A EP 3510210 B1 EP3510210 B1 EP 3510210B1
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- E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
- E04G2023/0248—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements of elements made of wood
Definitions
- the invention relates to an elevation of wooden elements, especially for ceilings and roofs.
- HBV construction with board stacking elements is popular when building single and multi-family houses.
- the simple system combines the good properties of wood and concrete.
- cross-laminated timber for creating load-bearing ceilings and in particular wood-concrete composite ceilings
- Mechanical fasteners such as screws or flat steel are mostly used to connect wood and concrete.
- the same problem arises in the construction process as with board stacking elements.
- the cross-laminated timber panels have to be under-pressed, which slows down the construction process and requires more work.
- DE9408382U1 discloses, among other things, wooden layers with grooves for ceilings that can be filled with a foaming filler.
- this goal is achieved by an inflated wooden element and a method for producing one.
- the invention is characterized in that the wooden element is raised by inserting an expansive material into incisions in the surface of the wooden element.
- micro-notches in particular their shape and / or dimensioning, result in a particularly good hold between the wooden element and the composite material of a wooden composite ceiling, without weakening the load-bearing capacity of the wooden element.
- Fig. 1 shows an embodiment of a, preferably uniaxial, wooden element 1 for an HBV ceiling.
- the wooden element 1 has incisions 2 on one surface which are designed to be filled with an expansive material.
- the surface is preferably the surface which is later in contact with a concrete layer of the HBV ceiling.
- These incisions 2 are preferably cut in the manufacture of the wooden element 1, for example in the factory. However, the incisions 2 could also be cut directly on the construction site.
- the incisions 2 can be achieved, for example, by a milling machine or a saw or other cutting tools.
- the incisions are preferably 1 mm to 100 mm, preferably 2 mm to 50 mm, wide and 5 mm to 150 mm, preferably 10 mm to 80 mm, deep. However, the incisions 2 can also have other dimensions.
- the incisions 2 are filled with an expansive material to raise the wooden element 1.
- the expansive material is designed to expand after filling, so that the expansive material presses on the side walls of the incisions 2 and leads to an elevation of the wooden element 1 as shown in FIG Fig. 2 is shown.
- the expansive material can be made, for example, from two materials which, when mixed, carry out a chemical reaction which leads to an expansion of the mixture.
- An example of an expansive material is explosive mortar (also called source explosive), which is produced by mixing with water and swelling after mixing.
- the expansive material is preferably liquid or pasty, so that it can be inserted (cast or lubricated) easily and quickly into the incisions 2.
- the expansive material is preferably introduced into the incisions 2 at the construction site, so that the cant is only generated on site. This has the advantage that the wooden elements 1 continue to be cuboid for transport and are easier to stack. However, the expansion with the expansive material could also be made in the factory.
- Fig. 3 now shows the HBV ceiling with the wooden element 1.
- the elevated wooden element 1 is held by (here two) brackets 5. Both supports, such as supports, walls, wall elements, metal elements, etc., as well as suspension supports, such as, for example, ropes, cables, etc., can act as supports 5.
- the wooden element 1 can possibly be connected to the brackets 5, for example screwed.
- the elevation of the wooden element 1 is preferably designed such that the wooden element 1 is at the lowest point at which the wooden element 1 is held by the brackets 5 and rises between this point to a highest point and then drops again.
- the wooden element 1 thus forms a kind of arch.
- the apex is preferably arranged centrally between the two support points.
- asymmetrical arches can also be used for certain applications with asymmetrical load distribution.
- the liquid concrete 3 is now applied to the raised wooden element 1.
- the weight of the concrete 3 pushes the elevated wooden element 1 back into a less elevated position.
- the less elevated position can be an arc with a lower apex / maximum point, ideally a straight line or, in the less favorable case, also a negative arc, the apex of which lies below the supporting points.
- a water-impermeable layer for example a plastic film, is preferably arranged between the surface of the wooden element 1 and the concrete layer 3.
- composite materials such as screws, notches, etc. are preferably used.
- the wooden element 1 can be a solid wood element.
- the fiber direction is advantageously aligned in the direction of wear and / or aligned at right angles to the incisions 2.
- the wooden element 1 can also be an element from a plurality of glued wooden elements.
- the wooden element 1 is a board stack element with several boards glued or dowelled in parallel, the main fiber directions of which are all aligned in parallel.
- the adhesive surface or contact surface between the boards of the board stacking element is in each case perpendicular to the surface of the wooden element 1.
- Such board stacking elements or solid wood elements are particularly suitable for areas of application in which the wooden element 1 or the HBV ceiling only requires one direction of wear. This is the case, for example, with bridges or with ceilings whose wearing behavior is oriented in one direction only.
- the wooden element 1 it is also possible for the wooden element 1 to be a plywood element, i.e. consists of several parallel layers of wood, the main fiber direction of which is glued (preferably glued) twisted in adjacent layers by a certain angle, preferably 90 °.
- Plywood elements are particularly suitable for applications in which the wooden element 1 or the HBV ceiling has several directions of wear.
- One such application is, for example, an HBV ceiling that supports the loads on brackets 5, e.g. Supports, transferred to all four sides or corners.
- FIG. 5 and 6 show an embodiment of wooden elements 1 made of plywood with layers with a first main fiber direction 1.1 and Layers 1.2 with a second main fiber direction (preferably at right angles to the first).
- the wooden element 1 is also formed by a plurality of plywood elements connected at the end.
- the frontal connection 4 can by an adhesive that in WO2014 / 173633 is described in detail, or other connection techniques can be achieved.
- the four plates shown here can also be produced from a single plate.
- the incisions 2 can, for example, by circles (see Fig. 5 ), Rectangles, ellipses, crosses, closed or not closed curves are formed. However, other shapes of the incisions 2 are also possible, which lead to an elevation of the wooden element 1. These are preferably aligned coaxially around an apex. These circles or other shapes can be used to produce two-dimensionally arc-shaped wooden elements 1 (like a vault).
- FIG. 7 and 8 show other shapes for the incisions 2 for multi-panel wooden elements 1 or wood panels.
- Multi-panel means that the wooden panel 1 is made from a large number of smaller wooden panels (panels). This makes it possible to achieve large wooden panels which are mounted on brackets 5, for example pillars.
- Fig. 7 the elevation is achieved by cuts 2 arranged in a cross shape (at right angles to one another).
- Fig. 8 an example of free-running incisions 2 is shown.
- the arrangement of the incisions 2 is an important parameter for checking the desired shape of the cant.
- the incisions 2 are straight and parallel to each other. This results in a curvature of the wooden part in a straight line perpendicular to the incisions. Since the curvature should generally follow a main fiber direction, the incisions 2 are preferably formed at right angles to the main fiber direction of the wooden element 1.
- the incisions 2 are arranged coaxially with one another. This enables two-dimensional curvatures (vaults) to be formed. The strength of the curvature can be varied locally by the distance between two incisions 2. In Fig.
- the shape of the longitudinal axis of the incisions 2 also has an influence on the shape of the cant. In the case of straight incisions 2, the cant is achieved in one direction. In the case of coaxial circular incisions 2, a round arch-like elevation is achieved.
- the excessive wooden elements 1 described can also be used for other composite wood ceilings with a different composite material.
- Composite materials other than concrete are e.g. Cement, mortar, plastic or other conceivable composite materials. Concrete is intended to be used only as an example of a composite material in the description.
- the described elevated wooden elements 1 can also be used in general for ceilings and roofs with supporting elevated wooden elements 1, e.g. for wood pile ceilings.
- the described excessive wooden elements 1 can also be used for purposes other than ceilings and roofs, e.g. for bridges.
- the wooden element 1 additionally has micro-notches on the surface on which the concrete layer is to lie, which create a connection between the wooden element 1 and the concrete 3, and does not require any screws or other connecting elements.
- the surface preferably has areas 6 with micro-notches and areas 7 without micro-notches.
- the regions 7 are without micro-notches on the extremities on which the wooden element 1 is carried by the supports 5 and / or at the apex / in the middle of the Wooden element 1 arranged.
- the area 6 with the micro-notches can also be arranged over the entire surface or in other areas.
- the longitudinal axes of the micro-notches shown are arranged at right angles to or to one of the main fiber directions of the wooden element 1.
- Fig. 11 shows a first enlargement XI of the micro-notches Fig. 9 in a cross section oriented at right angles to the longitudinal axis of the micro-notches.
- the micro-notches are wedge-shaped, with a short cut side and a long cut side.
- the short cut side of the micro-notches is preferably arranged on the side of the micro-notches which faces the holder 5, ie the surface normal of the short cut side of the micro-notches points in the direction of the center of the wooden element between the holders 5.
- Another orientation can be, for example, the arrangement of the short cut side (in each case on the side of the holder 5) and / or the orientation of the longitudinal axis of the micro-notches in the at least two regions 6.
- the projection of the gradient of the slope of the long cut side onto the surface is preferred parallel to the or one of the main fiber directions of the wooden element 1.
- the surface of the wooden element 1 can also mean the plane of the unprocessed surface 7 in areas 6 of the micro-notches.
- Figure 12A shows a further enlargement XII of the micro-notches Fig. 11 .
- the angle ⁇ between the long cut side and the surface of the wooden element 1 is preferably less than 30 °, preferably less than 20 °, preferably less than 15 °.
- the angle ⁇ between the long cut side and the surface of the wooden element 1 is preferably greater than or equal to 5 °.
- the angle ⁇ between the orthonormal of the surface of the wooden element 1 and the short cut side of the micro-notches can be 0 °, ie the micro-notches have a short cut side which is arranged at right angles to the surface of the wooden element 1.
- the short cut side is preferably undercut, so that the concrete layer is in the short cut sides wedged.
- the angle ⁇ is preferably less than 30 °, preferably less than 20 °, preferably less than 15 °.
- the micro-notches are preferably dimensioned so small that a surprisingly good bond between the concrete and the wooden element 1 can be achieved and at the same time the wood wear can be minimized and the load-bearing capacity of the wooden element 1 can be maximized.
- the micro-notch has a depth (b) less than 10 mm, preferably less than 6 mm, and a width (a) less than 100 mm, preferably less than 60 mm.
- the depth is preferably greater than 2 mm and a width greater than 7 mm, preferably greater than 20 mm.
- a particularly good result was obtained with a depth of 4 mm and a width of 45 mm.
- the width a of the micro-notches corresponds to the distance d between two micro-notches
- the micro-notches can also have a distance d which is greater than the width a.
- Such an embodiment is in Figure 12B shown.
- There is a further distance c between the end of the long cut side that leads back to the surface and the end of the short cut side that leads to the surface, where a + c d.
- the distance d between two adjacent micro-notches is less than twice the width a.
- the distance d between two adjacent micro-notches is less than 500 mm, preferably less than 300 mm, preferably less than 200 mm.
- Fig. 13 now shows the embodiment Fig. 5 with the micro-notches described.
- the micro-notches are here formed parallel to the four sides of the wooden element 1, so that the longitudinal axes of the micro-notches form a rectangle around the center or the apex of the wooden element 1.
- Fig. 14 shows an alternative embodiment of FIG Fig. 13 with micro-notches diagonally to the sides of the wooden plate 1 run.
- the longitudinal axes (which would be tangents here) of the micro-notches could form a circular line.
- the shape of the micro notches in the longitudinal direction can be chosen arbitrarily.
- micro-notches show a very advantageous combination of micro-notches and cuts 2.
- the micro-notches can also be used for HBV ceilings without cuts 2 and cant.
- the micro-notches preferably have a wedge-shaped cross-section perpendicular to the longitudinal axis.
- the short cut side preferably has an undercut.
- the micro-notches preferably have a depth (b) less than 10 mm, preferably less than 6 mm, and a width (a) less than 100 mm, preferably less than 60 mm.
- the depth is preferably greater than 2 mm and the width is greater than 7 mm, preferably greater than 20 mm.
- the micro-notches are preferably designed as described above.
- the micro-notches are circular.
- the circles of the micro-notches preferably run around corresponding brackets 5 (preferably pillars).
- the micro-notches are cross-shaped, star-shaped or sun-shaped, ie with radially extending micro-notch areas.
- the micro-notch areas have micro-notches with longitudinal axes that extend at right angles to the corresponding radial direction.
- the radial areas of the micro-notches preferably extend from corresponding holders 5 (preferably support pillars).
- the micro-notches are preferably in Fig. 17 and 18th arranged so that the short cut sides are formed on the side of the bracket 5.
- individual fields are formed with uniform micro-notches. However, the fields are like this to the wooden plate 1 composed that adjacent fields have different longitudinal directions of the micro-notches.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Überhöhung von Holzelementen, insbesondere für Decken und Dächer.
- Die HBV-Bauweise mit Brettstapelelementen ist beim Bau von Ein- und Mehrfamilienhäuser beliebt. Das einfache System verbindet die guten Eigenschaften von Holz und Beton.
- Bei solchen Decken wird das untenliegende Holzelement vor allem auf Zug und der darauf liegende Beton hauptsächlich auf Druck beansprucht. Die schubfeste Verbindung zwischen Brettstapelelementen und dem Beton wird unter anderem mit eingefrästen Kerben, zusammen mit, auf der Baustelle montierten, Schrauben erreicht. Zurzeit werden wenige, dafür grosse Kerben angeordnet. Die Kerben und Schrauben verteuern die Herstellung von HBV-Decke mit Brettstapel, da einerseits viel Material ausgefräst werden muss und zusätzliche Arbeitsschritte auf der Baustelle notwendig sind.
DE202013001849U1 schlägt sägezahnartige Kerben mit einer rechtwinkelig zu den Kerben verlaufenden Hinterschneidung vor, um eine schubfeste Verbindung zwischen dem Holzelement und dem Beton ohne Schrauben zu erreichen. Allerdings ist die Herstellung solcher Kerben und Hinterschneidungen aufwendig und die Kerben erfordern immer noch einen hohen Materialverschleiss. - Heutzutage werden die Brettstapelelemente auf der Baustelle unterspriesst (abgestützt) bevor der Beton darauf gegossen wird. Dies ist nötig, da sich die Elemente unter der Last des Frischbetons sonst zu stark durchbiegen würden. Das Unterspriessen und die langen Ausschalungszeiten führen zu einem langsameren Bauablauf und zu höheren Kosten. Auch bei anderen Bauteilen aus Holz sind die grossen Durchbiegungen ein Problem. Brettschichtholzträger werden deshalb teilweise überhöht hergestellt oder nachträglich gehobelt, so dass eine Überhöhung entsteht, um das Unterspriessen zu vermeiden. Allerdings ist der Herstellungsaufwand von überhöhten Holzelementen aufwendig, und bei einem nachträglichen aushobeln der Überhöhung der Materialverbrauch hoch.
CH678440 DE8325486U1 offenbart eine ähnliche Überhöhungstechnologie. - Die Verwendung von Brettsperrholz zur Erstellung von tragenden Decken und insbesondere von Holz-Beton-Verbunddecken ist bekannt. Als Verbindung zwischen Holz und Beton werden meistens mechanische Verbindungsmittel wie Schrauben oder Flachstähle benutzt. Im Bauablauf tritt die gleiche Problematik auf wie bei Brettstapelelementen. Um Durchbiegungen zu verhindern müssen die Brettsperrholzplatten unterspriesst werden, was den Bauprozess verlangsamt und mehr Arbeitsleistung erfordert.
-
DE9408382U1 offenbart u.a. für Decken Holzlagen mit Rillen, die mit einem schäumenden Füllstoff gefüllt werden können. - Es ist ein Ziel der Erfindung, die beschriebenen Probleme des Stands der Technik zu lösen.
- Erfindungsgemäss wird dieses Ziel durch ein überhöhtes Holzelement und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen gelöst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Überhöhung des Holzelements durch das Einfügen eines expansiven Materials in Einschnitte in der Oberfläche des Holzelements erreicht wird. Dies hat den Vorteil, dass die Überhöhung auch auf der Baustelle schnell realisiert werden und durch die Überhöhung, die dem Gewicht des Holzes, des darauf liegenden Betons oder eines anderen Tragegewichts entgegenwirkt, eine Unterspriessung des Holzelements vermieden werden kann.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Die Mikrokerben, insbesondere deren Form und/oder Dimensionierung, ergeben einen besonders guten Halt zwischen dem Holzelement und dem Verbundmaterial einer Holzverbunddecke, ohne die Tragekraft des Holzelements zu schwächen.
- Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, wobei zeigen
- Fig. 1
- ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Holzelements mit Einschnitten.
- Fig. 2
- eine dreidimensionale Darstellung des durch ein expansives Material in den Einschnitten überhöhten Holzelements aus
Fig. 1 . - Fig. 3
- ein Schnitt durch eine HBV-Decke mit dem Holzelement aus
Fig. 2 . - Fig. 4
- eine alternative Ausführungsform des Holzelements aus
Fig. 1 . - Fig. 5
- eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Holzelements mit runden Einschnitten.
- Fig. 6
- ein Schnitt durch die Linie VI-VI des Ausführungsbeispiels des Holzelements der
Fig. 5 mit der aufgetragenen Betonschicht. - Fig. 7
- ein mehrfeldriges Holzelement mit kreuzförmig angeordneten Einschnitten.
- Fig. 8
- ein mehrfeldriges Holzelement mit frei geformten Einschnitten.
- Fig. 9
- eine Alternative Ausführungsform des Holzelements aus
Fig. 1 mit Mikrokerben. - Fig. 10
- eine Draufsicht des Holzelements aus
Fig. 9 . - Fig. 11
- eine Vergrösserung des Bereichs XI der Mikrokerben des Holzelements aus
Fig. 10 . - Fig. 12A
- eine Vergrösserung des Bereichs XII der Mikrokerben des Holzelements aus
Fig. 11 . - Fig. 12B
- eine alternative Ausführungsform der Vergrösserung des Bereichs X der Mikrokerben des Holzelements aus
Fig. 11 . - Fig. 13
- eine Alternative Ausführungsform des Holzelements aus
Fig. 5 mit Mikrokerben parallel zu den Seiten. - Fig. 14
- eine Alternative Ausführungsform des Holzelements aus
Fig. 5 mit Mikrokerben diagonal zu den Seiten. - Fig. 15
- eine Alternative Ausführungsform des Holzelements aus
Fig. 9 ohne Einschnitte. - Fig. 16
- eine Draufsicht des Holzelements aus
Fig. 15 . - Fig. 17
- ein mehrfeldriges Holzelement mit kreisförmigen Mikrokerben ohne Einschnitte.
- Fig. 18
- ein mehrfeldriges Holzelement mit sternförmigen Mikrokerben ohne Einschnitte.
- Fig. 19
- ein mehrfeldriges Holzelement mit Feldern mit unterschiedlichen Mikrokerbenausrichtungen ohne Einschnitte.
- Die Erfindung wird im folgenden im Zusammenhang mit einer HBV-Decke beschrieben, ist aber nicht auf eine solche HBV-Decke beschränkt.
-
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines, vorzugsweise einachsig tragenden, Holzelements 1 für eine HBV-Decke. Das Holzelement 1 weist auf einer Oberfläche Einschnitte 2 auf, die ausgebildet sind mit einem expansiven Material gefüllt zu werden. Die Oberfläche ist vorzugsweise die Oberfläche, welche später in Kontakt mit einer Betonschicht der HBV-Decke steht. Diese Einschnitte 2 werden vorzugsweise bei der Herstellung des Holzelements 1, z.B. in der Fabrik, eingeschnitten. Allerdings könnten die Einschnitte 2 auch direkt auf der Baustelle eingeschnitten werden. Die Einschnitte 2 können z.B. durch eine Fräse oder eine Säge oder andere Spanwerkzeuge erzielt werden. Vorzugsweise sind die Einschnitte 1 mm bis 100 mm, vorzugsweise 2 mm bis 50 mm, breit und 5 mm bis 150 mm, vorzugsweise 10 mm bis 80 mm, tief. Allerdings können die Einschnitte 2 auch andere Dimensionen haben. - Die Einschnitte 2 werden zur Überhöhung des Holzelements 1 mit einem expansiven Material gefüllt. Das expansive Material ist ausgebildet, sich nach dem Einfüllen auszudehnen, so dass das expansive Material auf die seitlichen Wandungen der Einschnitte 2 drückt und zu einer Überhöhung des Holzelements 1 führt wie es in
Fig. 2 gezeigt ist. Durch Anordnung der Einschnitte 2 auf der Oberfläche des Holzelements 1 und/oder dem Expansionskoeffizienten des expansiven Materials kann die Art der Überhöhung gesteuert werden. Das expanisve Material kann zum Beispiel aus zwei Materialien hergestellt werden, die nach deren Vermischung eine chemische Reaktion durchführen, die zu einer Expansion des Gemisches führt. Ein Beispiel eines expansiven Materials ist Sprengmörtel (auch Quellsprengstoff genannt), der durch die Mischung mit Wasser hergestellt wird und nach dem Mischen aufquellt. Vorzugsweise ist das expansive Material flüssig oder pastös, so dass es einfach und schnell in die Einschnitte 2 eingefügt (gegossen oder geschmiert) werden kann. Vorzugsweise wird das expansive Material auf der Baustelle in die Einschnitte 2 eingeführt, so dass die Überhöhung erst vor Ort erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Holzelemente 1 für den Transport weiterhin Quaderförmig sind und einfacher zu Stapeln sind. Allerdings könnte man die Überhöhung mit dem expansiven Material auch bereits in der Fabrik herstellen. -
Fig. 3 zeigt nun die HBV-Decke mit dem Holzelement 1. Das überhöhte Holzelement 1 wird von (hier zwei) Halterungen 5 gehalten. Als Halterungen 5 können sowohl Auflagehalterungen, wie Träger, Wände, Wandelemente, Metallelemente etc., als auch Aufhängehalterungen, wie z.B. Seile, Kabel, etc., fungieren. Eventuell kann das Holzelement 1 mit den Halterungen 5 verbunden werden, zum Beispiel verschraubt werden. Vorzugsweise ist die Überhöhung des Holzelements 1 so ausgebildet, dass das Holzelement 1 an den Punkten, an denen das Holzelement 1 von den Halterungen 5 gehalten wird, am tiefsten ist und zwischen diesen Punkt bis zu einem höchsten Punkt ansteigt und danach wieder abfällt. Das Holzelement 1 bildet somit eine Art Bogen aus. Vorzugsweise ist der Scheitelpunkt mittig zwischen den beiden Tragepunkten angeordnet. Allerdings kann für bestimmte Anwendung mit asymmetrischen Lastverteilungen auch asymmetrische Bögen verwendet werden. Auf dem überhöhten Holzelement 1 wird nun der flüssige Beton 3 aufgebracht. Das Gewicht des Betons 3 drückt das überhöhte Holzelement 1 wieder in eine weniger überhöhte Stellung. Die weniger überhöhte Stellung kann ein Bogen mit einem niedrigeren Scheitel-/Maximalpunkt, im Idealfall eine Gerade oder im ungünstigeren Fall auch ein negativer Bogen sein, dessen Scheitelpunkt unterhalb der Tragepunkte liegt. Nach der Aushärtung des Betons 3 ist die HBV-Decke fertig. Vorzugsweise wird zwischen der Oberfläche des Holzelements 1 und der Betonschicht 3 eine wasserundurchlässige Schicht, z.B. eine Plastikfolie, angeordnet. Um eine schubfeste Verbindung zwischen dem Holzelement 1 und der Betonschicht zu erreichen, werden vorzugsweise Verbundmittel eingesetzt, wie z.B. Schrauben, Kerben, etc. - Das Holzelement 1 kann ein Massivholzelement sein. In diesem Fall ist die Faserrichtung vorteilhafterweise in Tragerichtung ausgerichtet und/oder rechtwinkelig zu den Einschnitten 2 ausgerichtet. Das Holzelement 1 kann aber auch ein Element aus einer Mehrzahl von verklebten Holzelementen sein.
- So ist in
Fig. 1, 2 und 3 das Holzelement 1 ein Brettstapelelement mit mehreren parallel verklebten oder verdübelten Brettern, deren Hauptfaserrichtungen alle parallel ausgerichtet sind. Vorzugsweise ist die Klebefläche oder Kontaktfläche zwischen den Brettern des Brettstapelelements jeweils rechtwinkelig zu der Oberfläche des Holzelements 1. Solche Brettstapelelemente oder Massivholzelemente sind vor allem für Anwendungsgebiete geeignet, in denen das Holzelement 1 bzw. die HBV-Decke nur eine Tragerichtung benötigt. Dies ist zum Beispiel bei Brücken der Fall oder bei Decken, deren Trageverhalten nur in eine Richtung ausgerichtet ist. - Alternativ ist es auch möglich, dass das Holzelement 1 ein Sperrholzelement ist, d.h. aus mehreren parallelen Holzschichten besteht, deren Hauptfaserrichtung in benachbarten Schichten um einen bestimmten Winkel, vorzugsweise 90°, verdreht verklebt (vorzugsweise verleimt) ist. Sperrholzelemente sind insbesondere für Anwendungen geeignet, in denen das Holzelement 1 bzw. die HBV-Decke mehrere Tragerichtungen hat. Ein solcher Anwendungsfall ist zum Beispiel eine HBV-Decke, die die Traglasten auf Halterungen 5, wie z.B. Stützen, auf allen vier Seiten oder Ecken überträgt.
-
Fig. 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel von Holzelementen 1 aus Sperrholz mit Schichten mit einer ersten Hauptfaserrichtung 1.1 und Schichten 1.2 mit einer zweiten Hauptfaserrichtung (vorzugsweise rechtwinkelig zu der ersten). In diesem Ausführungsbeispiel wird das Holzelement 1 auch noch durch eine Mehrzahl von stirnseitig verbundenen Sperrholzelementen ausgebildet. Die stirnseitige Verbindung 4 kann durch eine Verklebung, die inWO2014/173633 im Detail beschrieben wird, oder andere Verbindungstechniken erzielt werden. Alternativ können die hier dargestellten vier Platten auch aus einer einzigen Platte hergestellt werden. Die Einschnitte 2 können zum Beispiel durch Kreise (sieheFig. 5 ), Rechtecke, Ellipsen, Kreuze, geschlossene oder nicht geschlossene Kurven gebildet werden. Allerdings sind auch andere Formen der Einschnitte 2 möglich, die zu einer Überhöhung des Holzelements 1 führt. Vorzugsweise sind diese koaxial um einen Scheitelpunkt ausgerichtet. Durch diese Kreise oder anderen Formen können zweidimensional bogenförmige Holzelemente 1 hergestellt werden (wie ein Gewölbe). -
Fig. 7 und 8 zeigen andere Formen für die Einschnitte 2 für mehrfeldrige Holzelemente 1 bzw. Holzplatten. Mehrfeldrig heisst dabei, dass die Holzplatte 1 aus einer Vielzahl von kleineren Holzplatten (Felder) hergestellt wird. Dadurch lassen sich grosse Holzplatten erzielen, die auf Halterungen 5, z.B. Stützpfeilern, gelagert sind. InFig. 7 wird die Überhöhung durch kreuzförmig (rechtwinkelig zueinander) angeordnete Einschnitte 2 erreicht. InFig. 8 ist ein Beispiel von frei verlaufenden Einschnitten 2 gezeigt. - Die Anordnung der Einschnitte 2 ist ein wichtiger Parameter zur Kontrolle der gewünschten Form der Überhöhung. In einem Ausführungsbeispiel (siehe
Fig. 1 bis 3 ) sind die Einschnitte 2 gerade und parallel zueinander. Dadurch wird eine Krümmung des Holzteils in einer geraden Linie rechtwinkelig zu den Einschnitten erreicht. Da die Krümmung in der Regel einer Hauptfaserrichtung folgen sollte, werden die Einschnitte 2 vorzugsweise rechtwinkelig zu der Hauptfaserrichtung des Holzelements 1 ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Einschnitte 2 koaxial zueinander angeordnet. Dadurch können zweidimensionale Krümmungen (Gewölbe) gebildet werden. Durch den Abstand zwischen zwei Einschnitten 2 kann die Stärke der Krümmung lokal variiert werden. InFig. 4 wird die Krümmung am Scheitelpunkt oder in der Mitte des Holzelements 1 durch einen engeren Abstand zwischen den Einschnitten 2 am Scheitelpunkt oder in der Mitte des Holzelements 1 verstärkt. Das heisst, die mittleren Einschnitte 2 haben einen kleineren Abstand als die äusseren Einschnitte 2. Im Fall von kreisförmigen Einschnitten 2 wäre der Abstand der zwei mittleren Einschnitte 2 wohl durch den Durchmesser des Einschnitts 2 gegeben. Auch die Form der Längsachse der Einschnitte 2 hat einen Einfluss auf die Form der Überhöhung. Bei geraden Einschnitten 2 wird die Überhöhung in eine Richtung erreicht. Bei koaxialen kreisförmigen Einschnitten 2 wird eine runde gewölbeartige Überhöhung erreicht. - Andere Parameter für die Gestaltung der Überhöhung sind die Tiefe der Einschnitte 2 und/oder die Breite der Einschnitte 2 und/oder das expansive Material.
- Die beschriebenen überhöhten Holzelemente 1 können auch für andere Holzverbunddecken mit einem anderen Verbundmaterial verwendet werden. Andere Verbundmaterialien als Beton sind z.B. Zement, Mörtel, Kunststoff oder sonstige noch denkbare Verbundmaterialien. Beton soll in der Beschreibung nur als ein Beispiel eines Verbundmaterials verwendet werden. Die beschriebenen überhöhten Holzelemente 1 können auch allgemein für Decken und Dächer mit tragenden überhöhten Holzelementen 1 verwendet werden, z.B. für Holzstapeldecken. Die beschriebenen überhöhten Holzelemente 1 können auch für andere Verwendungszwecke als Decken und Dächer, z.B. für Brücken, verwendet werden.
-
Fig. 9 und 10 zeigen eine Variation des Holzelements 1 ausFig. 1 . Das Holzelement 1 weist zusätzlich auf der Oberfläche, auf der die Betonschicht aufliegen soll, Mikrokerben auf, die eine Verbindung zwischen dem Holzelement 1 und dem Beton 3 schaffen, keine Schrauben oder andere Verbindungselemente erfordert. Vorzugsweise weist die Oberfläche Bereiche 6 mit Mikrokerben auf und Bereiche 7 ohne Mikrokerben. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bereiche 7 ohne Mikrokerben an den Extremitäten, an denen das Holzelement 1 von den Trägern 5 getragen wird, und/oder am Scheitelpunkt / in der Mitte des Holzelements 1 angeordnet. Allerdings können die Bereich 6 mit den Mikrokerben auch über die ganze Oberfläche oder in anderen Bereichen angeordnet sein. Die inFig. 10 gezeigten Längsachsen der Mikrokerben sind rechtwinkelig zu der oder zu einer der Hauptfaserrichtung des Holzelements 1 angeordnet. -
Fig. 11 zeigt eine erste Vergrösserung XI der Mikrokerben ausFig. 9 im rechtwinkelig zu der Längsachse der Mikrokerben ausgerichteten Querschnitt. Die Mikrokerben sind keilförmig ausgebildet, mit einer kurzen Schnittseite und einer langen Schnittseite. Vorzugsweise ist die kurze Schnittseite der Mikrokerben auf der Seite der Mikrokerben angeordnet, die zu der Halterung 5 zeigt, d.h. die Oberflächennormale der kurzen Schnittseite der Mikrokerben zeigt in Richtung der Mitte des Holzelements zwischen den Halterungen 5. Vorzugsweise gibt es auf der Oberfläche des Holzelements zumindest zwei Bereiche 6 mit Mikrokerben, wobei die Mikrokerben in den zumindest zwei Bereichen 6 jeweils anders ausgerichtet sind. Eine andere Ausrichtung kann zum Beispiel die Anordnung der kurzen Schnittseite (jeweils auf der Seite der Halterung 5) und/oder die Ausrichtung der Längsachse der Mikrokerben in den zumindest zwei Bereichen 6. Vorzugsweise ist die Projektion des Gradienten der Steigung der langen Schnittseite auf die Oberfläche parallel zu der oder einer der Hauptfaserrichtungen des Holzelements 1. Mit der Oberfläche des Holzelements 1 kann hier auch in Bereichen 6 der Mikrokerben die Ebene der unbearbeiteten Oberfläche 7 gemeint sein. -
Fig. 12A zeigt eine weitere Vergrösserung XII der Mikrokerben ausFig. 11 . Der Winkel α zwischen der langen Schnittseite und der Oberfläche des Holzelements 1 ist vorzugsweise kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 20°, vorzugsweise kleiner als 15°. Der Winkel α zwischen der langen Schnittseite und der Oberfläche des Holzelements 1 ist vorzugsweise grösser oder gleich 5°. Der Winkel β zwischen der Orthonormalen der Oberfläche des Holzelements 1 und der kurzen Schnittseite der Mikrokerben kann 0°, d.h. die Mikrokerben haben eine kurze Schnittseite die rechtwinkelig zu der Oberfläche des Holzelements 1 angeordnet ist. Vorzugsweise ist aber die kurze Schnittseite hinterschnitten, so dass die Betonschicht sich in den kurzen Schnittseiten verkeilt. Dies hat gegenüber den separat geformten Hinterschneidungen im Stand der Technik den Vorteil, dass die Hinterschneidung direkt mit den Mikrokerben gemeinsame realisiert wird und somit einegleichmässigere Verkeilung des Holzelements mit der Betonschicht über die Oberfläche des Holzelements 1 erzeugt. Der Winkel β ist vorzugsweise kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 20°, vorzugsweise kleiner als 15°. - Die Mikrokerben sind dabei vorzugsweise so klein dimensioniert, dass ein überraschend guter Verbund zwischen Beton und Holzelement 1 erzielt werden kann und gleichzeitig der Holzverschleiss minimiert und die Tragfähigkeit des Holzelements 1 maximiert werden kann. Dazu hat die Mikrokerbe eine Tiefe (b) kleiner als 10 mm, vorzugsweise kleiner als 6 mm, und eine Breite (a) kleiner als 100 mm, vorzugsweise kleiner als 60 mm. Vorzugsweise ist die Tiefe grösser als 2 mm und eine Breite grösser als 7 mm, vorzugsweise grösser als 20 mm. Ein besonders gutes Ergebnis hat sich mit 4 mm Tiefe und 45 mm Breite ergeben.
- Während in dem in
Fig. 12A gezeigten Ausführungsbeispiel der Mikrokerben die Breite a der Mikrokerben dem Abstand d zwischen zwei Mikrokerben entspricht, können die Mikrokerben auch einen Abstand d haben, der grösser als die Breite a ist. Ein solches Ausführungsbeispiel ist inFig. 12B gezeigt. Dort ist zwischen dem Ende der langen Schnittseite, das zurück auf die Oberfläche führt, und dem Ende der kurzen Schnittseite, das auf die Oberfläche führt, ein weiterer Abstand c ausgebildet, wobei a + c = d. In einem Ausführungsbeispiel ist der Abstand d zwischen zwei benachbarten Mikrokerben kleiner als das zweifache der Breite a. In einem Ausführungsbeispiel ist der Abstand d zwischen zwei benachbarten Mikrokerben kleiner als 500 mm, vorzugsweise kleiner als 300 mm, vorzugsweise kleiner als 200 mm. -
Fig. 13 zeigt nun das Ausführungsbeispiel ausFig. 5 mit den beschriebenen Mikrokerben. Die Mikrokerben sind hier parallel zu den vier Seiten des Holzelements 1 ausgebildet, so dass die Längsachsen der Mikrokerben ein Rechteck um den Mittelpunkt bzw. den Scheitelpunkt des Holzelements 1 bilden.Fig. 14 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel derFig. 13 mit Mikrokerben, die diagonal zu den Seiten der Holzplatte 1 verlaufen. Alternativ könnten die Längsachsen (die hier eher Tangenten wären) der Mikrokerben eine Kreislinie bilden. Die Form der Mikrokerben in Längsrichtung (rechtwinkelig zu dem inFig. 9 und 10 gezeigten Querschnitt) kann beliebig gewählt werden. - Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der
Fig. 9 bis 14 zeigen eine sehr vorteilhafte Kombination von Mikrokerben und Einschnitten 2. Allerdings können die Mikrokerben auch für HBV-Decken ohne Einschnitte 2 und Überhöhung verwendet werden. - So zeigen zum Beispiel
Fig. 15 und 16 ein Holzelement 1 für eine HBV-Decke mit Mikrokerben, das nicht notwendigerweise Einschnitte 2 aufweisen muss. Vorzugsweise haben die Mikrokerben im Querschnitt rechtwinkelig zu der Längsachse eine keilförmige Form. Vorzugsweise hat die kurze Schnittseite eine Hinterschneidung. Vorzugsweise haben die Mikrokerben eine Tiefe (b) kleiner als 10 mm, vorzugsweise kleiner als 6 mm, und eine Breite (a) kleiner als 100 mm, vorzugsweise kleiner als 60 mm. Vorzugsweise ist die Tiefe grösser als 2 mm und die Breite grösser als 7 mm, vorzugsweise grösser als 20 mm. Vorzugsweise sind die Mikrokerben wie oben beschrieben ausgeführt. -
Fig. 17 bis 19 zeigen verschiedene Beispiele für mehrfeldrige Holzplatten 1 für HBV-Decken mit Mikrokerben 6. InFig. 17 , sind die Mikrokerben kreisförmig ausgebildet. Die Kreise der Mikrokerben verlaufen vorzugsweise um entsprechende Halterungen 5 (vorzugsweise Stützpfeiler). InFig. 18 , sind die Mikrokerben kreuz-, stern- oder sonnenförmig ausgebildet, d.h. mit sich radial erstreckenden Mikrokerbenbereichen. Die Mikrokerbenbereiche haben Mikrokerben mit Längsachsen, die sich rechtwinkelig zu der entsprechenden radialen Richtung erstrecken. Die radialen Bereiche der Mikrokerben erstrecken sich vorzugsweise von entsprechenden Halterungen 5 (vorzugsweise Stützpfeiler) aus. Vorzugsweise sind die Mikrokerben inFig. 17 und18 so angeordnet, dass die kurzen Schnittseiten auf der Seite der Halterung 5 ausgebildet sind. InFig. 19 sind einzelne Felder mit einheitlichen Mikrokerben ausgebildet. Allerdings sind die Felder so zu der Holzplatte 1 zusammengesetzt, dass benachbarte Felder unterschiedliche Längsrichtungen der Mikrokerben aufweisen.
Claims (15)
- Verfahren zur Überhöhung eines Holzelements aufweisend die Schritte:Einschneiden mindestens eines Einschnitts (2) in eine Oberfläche des Holzelements (1);gekennzeichnet durchEinfügen eines expansiven Materials in den zumindest einen Einschnitt (2) des Holzelements (1);Ausdehnen lassen des expansiven Materials in dem mindestens einen Einschnitt (2), so dass eine Überhöhung des Holzelements (1) erreicht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei das expansive Material ein Sprengmörtel ist.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einschnitte eine Breite von 1 mm bis 100 mm aufweisen und/oder die Einschnitte eine Tiefe von 5 mm bis 150 mm aufweisen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Holzelement (1) eine Hauptfaserrichtung parallel zu der Oberfläche des Holzelements (1) aufweist, wobei das Holzelement ein Vollholz oder eine Brettstapelträger ist, dessen Längsachse parallel zu der Hauptfaserrichtung ist, wobei die Längsachse des mindestens einen Einschnitts rechtwinkelig zu der Hauptfaserrichtung angeordnet ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Holzelement (1) parallel zu der Oberfläche des Holzelements (1) mehrere Holzschichten aufweist, die abwechselnd eine erste Hauptfaserrichtung, die parallel zu der Oberfläche des Holzelements (1) ist, und eine zweite Hauptfaserrichtung, die parallel zu der Oberfläche des Holzelements (1) und rechtwinkelig zu der ersten Hauptfaserrichtung ist, aufweisen.
- Verfahren zur Herstellung einer Decke oder eines Dachs aufweisend die Schritte:Überhöhung mindestens eines Holzelements (1) nach dem Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche,Herstellen der Decke oder des Dachs mit dem mindestens einen überhöhten Holzelement (1).
- Verfahren nach dem vorigen Anspruch, wobei die Decke eine Holzverbunddecke ist, wobei das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer Verbundmaterialschicht auf der Oberfläche des mindestens einen überhöhten Holzelements (1) aufweist.
- Verfahren nach dem vorigen Anspruch, wobei das Verbundmaterial Beton ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Oberfläche des Holzelements (1) eine Vielzahl von Mikrokerben aufweist, die im Querschnitt, der rechtwinklig zur Längsachse der Mikrokerben verläuft, keilförmig mit einer kurzen Schnittseite und einer langen Schnittseite ausgebildet sind.
- Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Mikrokerben eine Tiefe kleiner als 10 mm aufweisen und eine Breite kleiner als 100 mm aufweisen.
- Überhöhtes Holzelement mit mindestens einem Einschnitt (2) in einer Oberfläche des Holzelements (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Einschnitt (2) mit einem ausgedehnten expansiven Material gefüllt ist, so dass das Holzelement die Überhöhung gemäß dem Verfahren des Anspruchs 1 ausbildet. - Überhöhtes Holzelement nach dem vorigen Anspruch, wobei das ausgedehnte expansive Material ein Sprengmörtel in einem ausgedehnten Zustand ist.
- Holzverbunddecke aufweisend:ein überhöhtes Holzelement (1) nach Anspruch 11 oder 12;eine Schicht (3) eines Verbundmaterials auf der Oberfläche des Überhöhten Holzelements (1).
- Holzverbunddecke nach Anspruch 13 aufweisend Halterungen (5) zum Halten des Holzelements (1), wobei der mindestens eine Einschnitt (2) zwischen den Halterungen (5) angeordnet ist.
- Holzverbunddecke nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Verbundmaterial Beton ist.
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