NL8203471A - Op buiging belastbare, van een wapening voorziene houten balk van standaardafmetingen. - Google Patents

Description

? ΐ VO 3688

Op buiging belastbare, van een wapening voorziene houten balk van standaardafmetingen.

+0+0+0+0+0+0+0+0+

De uitvinding heeft betrekking op een op buiging belastbare, . van een wapening voorziene houten balk van standaardafmetingen, waarbij in elk van de tegenovergestelde vlakken in de druk- en trekzone in de langsrichting van de balk een enkele sleuf is aangebracht, in elke sleuf 5 een staalstaaf of in de tot de trekzone behorende sleuf een staalstaaf en in de tot de drukzone behorende sleuf een vezelstreng of -koord als de wapening zijn opgenomen, ingebed in een gehard aan de wapening en de sleufwand hechtend kunststofmateriaal.

Eén dergelijke houten balk met dragende functie is bekend uit het 10 Duitse Offenlegungsschrift 25 31 656. Bij deze bekende balk zijn in het gebied van zowel de drukzone als de trekzone een aantal, dat wil zeggen twee of meer en veelal drie stalen staven met geribd oppervlak in in de langsrichting in tot deze zones, behorende tegenovergestelde zijvlakken aangebrachte sleuven opgenomen in een bed uit een uitgehard kunsthars-vulstof 15 mengsel. De toepassing van een vulstof is bij de bekende gewapende balk kritisch. Als vulstof wordt een harde.minerale stof toegepast, bijvoorbeeld kwartszand of -meel. Als voorbeelden van bruikbare kunstharsen worden een polyesterhars, een epoxyhars of analoge materialen genoemd.

Om de stalen staven op een efficiënte wijze te kunnen aanbrengen 20 worden sleuven toegepast waarvan de doorsnede vierkant of rechthoekig van vorm kan zijn en voorzien van bijvoorbeeld een halfronde of getande bodem. De balk zelf kan een enkelvoudige balk zijn of een door verlijming v van verschillende componenten samengestelde balk, die bijvoorbeeld de vorm kan hebben van een I-balk.

25 Door middel van de wapening wordt niet alleen bereikt, dat de grote variatie in sterkte van hout als natuurprodukt tengevolge van bijvoorbeeld inhomogeniteiten in de houtcelstruktuur, wisselende vochtgehalten, afwijking van de hoofdvezelrichting enz. wordt tegengegaan, maar de sterkteëigenschappen wezenlijk verbeterd zodat bij toepassing als 30 constructiemateriaal van het volgens het Duitse "Offenlegungsschrift" 8203471 -2- versterkte hout een materiaalbesparing daarvan het resultaat kan zijn.

De uitvinding beoogt een verdere verbetering van de sterkte-eigenschappen van volle houten balken, die voorzien zijn van een wapening, met stalen staven,op technisch eenvoudig realiseerbare wijze.

5

Volgens de uitvinding wordt hiertoe een houten balk van de in aanhef vermelde soort verschaft waarbij deze balk in een de druk-en trekzone veroorzakende gebogen stand onder invloed van de wapening is gefixeerd onder vorming van een toog, waarbij deze toog 5 -30 mm.

10 kan bedragen voor balken uit bijvoorbeeld naaldhout met een doorsnede, na rijden van de balk, van 70 x 170 mm. of ook voor bijvoorbeeld azobé met een doorsnede na rijden van 95 x 195 cm..

Door volgens de uitvinding de balk te voorzien van een toog wordt buiten de versterking via het aanbrengen van een wapening een 15 additionele versterking bereikt doordat bij belasting eerst de toog zal moeten worden overwonnen alvorens de balk een doorzakeffect zal vertonen. Bovendien leidt volgens een nadere uitwerking van de uitvinding het voorzien van de balk met een toog tot een uitvoeringsvorm met een extra beveiliging bij brand. Deze uitvoeringsvorm volgens de uitvinding heeft 20 daarom voorkeur en wordt daardoor gekenmerkt, dat in het tot de trekzone behorende deel van de balk in dwarsrichting ter weerszijden van de sleuf een of meer inkepingen zijn aangebracht waarin wigvormige drukopneem-elementen uit hard hout, kunststof of metaal zijn opgenomen. Indien bij brand het kunstharsmateriaal, waarmede de wapening in de sleuf verlijmd i 25 is, zou worden aangetast en zijn functie als hechtingsmiddel zou verliezen, wordt bij deze voorkeursuitvoeringsvorm een terugveren van de balk en opheffen van de toog opgevangen en tegengehouden door de wigvormige drukopneemelementen. Een min of meer abrupte sterkte-afname van een uitsluitend door wapening versterkte balk in geval van brand behoeft daarom 30 'bij deze uitvoeringsvorm niet te worden verwacht.

Bij de versterkingswijze volgens de uitvinding kan worden volstaan met het aanbrengen van een enkel wapeningselement in de trek- respectievelijk drukzone. De uitvinding is derhalve daartoe beperkt.

De uitvinding is ook van toepassing op samengestelde houten 8203471 - 3 - talken, bijvoorbeeld die welke vervaardigd zijn uit twee of meer in langsrichting op elkaar gelijmde houten balken van standaardafmetingen. Desgewenst kan daarbij de lasnaad worden versterkt door middel van een daar terplaatse· ingelijmde stalen strip. Evenzo laat de volgens de 5 uitvinding gevolgde wijze van versterken van de volle houten balk van standaardafmetingen de mogelijkheid open om dergelijke balken via lengte-lassen tot langere balken samen te stellen. Hiertoe kunnen de kopse vlakken door onderlinge verlijming waarvan de verlenging is te realiseren, van een eenvoudige praktisch zonder extra kosten aan te brengen complemen-10 taire profileringen worden voorzien, zoals b.v. een wigvormige inkeping in het ene kopse vlak van de ene balk en een overeenkomstig wigvormig aangescherpt uiteinde van de andere balk. De verlenging vindt dan plaats door de ene balk met het aangescherpte uiteinde in te passen in de wigvormige inkeping in het uiteinde van de andere balk 15 waarbij de raakvlakken voorzien zijn van een verlijraingsmateriaal waarvoor hetzelfde kunstharsmateriaal kan worden toegepast als waarmede de wapening in de sleuven wordt vastgezet.

Een ander voorbeeld van een samenstel van balken, dat op de door de uitvinding te volgen wijze versterkt is, heeft betrekking op de 20 zogenaamde van - Lammeren spant. Bij de bekende van - Lammeren spant is het gebied ter weerszijden grenzend aan de neutrale zone van de balk via een doelmatig overlangs doorzaagpatroon en axiale verschuiving en onderlinge verlijming van de gevormde langsdeelbalken vervangen door een opengewerkte constructie zodanig,dat zonder praktische beïnvloeding van 25 de sterkteëigenschappen van de spant en zonder materiaalverlies een gewichtsbesparing van de balk bereikt is. Met volgens de uitvinding versterkte balken kan een dergelijk effect worden bereikt door uit te gaan van twee in dwarsrichting op afstand van elkaar opgestelde overeenkomstig voorgetoggde balken waarvan de tot de trekzone respectievelijk drukzone 30 behorende langsvlakken voorzien zijn van een sleuf en waarvan in de buitenste tot de trekzone behorende sleuf van de ene balk respectievelijk de buitenste tot de drukzone behorende sleuf van de andere balk de wapening, b.v. staalstaven, is aangebracht en vastgezet door inbedding in het uitgeharde kunststofmateriaal. De beide balken worden dan voorts 35 onderling met elkaar verbonden door uit een kunststof-, metaal- of hardhoutplaat platte langwerpige verbindingselementen 8203471 menten via bijvoorbeeld een zaag- of staösbewerking te vervaardigen en deze elementen met de einden daarvan in te laten in de naar elkaar gekeerde sleuven en daarin vast te zetten door de sleuven te voorzien van een verlijmingsmiddel, waartoe ook hetzelfde kunstharsmateriaal voor 5 vastzetten van de bewapeningsstaven kan worden gebruikt.

Bij de vervaardiging van de houten balk volgens de uitvinding gaat men doelmatig zodanig te werk, dat de balk vooraf kunstmatig wordt voorgetoogd, bijvoorbeeld tot een toog van ca. 20 mm., en in deze stand wordt gefixeerd. Vervolgens wordt in de bovenste sleuf, die tevoren 10 in het tot de trekzone behorende zijvlak is gefreesd, een wapeningsstaaf uit bij voorkeur torstaal aangebracht. Het geribde oppervlak van de staaf fungeert daarbij als afstandhouder als gevolg waarvan een minimumafstand tot de sleufwand automatisch verzekerd is, die met voordeel ongeveer 2 mm. bedraagt. Tenslotte wordt in de sleuf de kunststof ingegoten en deze 15 gelegenheid gegeven tot uitharden waardoor de torstaal staaf rondom in de kunsthars ingebed is. Vervolgens wordt de balk gekeerd en de onderste sleuf, aangebracht in het tot de drukzone van de balk behorende zijvlak, voorzien van de bijbehorende wapeningsstaaf uit torstaal, waarna de kunststof wordt ingegoten.

20 Voorbeelden van de in het kader van de uitvinding geschikt te gebruiken kunststofmaterialen zijn twee-componentenmaterialen zoals epoxyhars-, polyurethanhars-, polyacrylaathars, onverzadigde-polyesterhars-en reactieve fenolharsmaterialen. Combinaties van deze harsen met bijvoorbeeld olieën of weekmakers zijn ook bruikbaar. De toepassing van een 25 vulstof zoals harde minerale stoffen is niet noodzakelijk.

De doorsnedeafmeting van de als wapening te gebruiken stalen staven is. niet doorslaggeveni kritisch en is te kiezen naar de sterkteersen waaraan men met een balk van een bepaalde houtsoort en van een bepaalde dwarsafmeting wenst te voldoen. Zo kan men voor naaldhout balken 30 met buitenafmetingen van TO x 1'70 x ^500 mm. torstaal staven met een diameter van 20 mm. toepassen. Maar ook staven met een diameter van 10 mm. of van 30 mm. zijn onder omstandigheden bruikbaar.

De voorgetoogde houten balken volgens de uitvinding, die zowel van het type zachthout als hardhout kunnen zijn, kunnen in gebruiks- 8203471 -5- geréde toestand worden opgevat als eeii soort voorgespannen materiaal. Het principe van het verbeteren van de draagfuntie van een balk door aanleggen van een voorspanning komt men, zoals bekend is, tegen bij het zogenaamde voorgespannen beton, zij het dat de aard en wijze van opwekken van de 5 voorspanning bij betonbalken volledig verschilt van die bij de houten balken volgens de uitvinding. Door de wapeningwijze bij de houten balken volgens de uitvinding waarbij de staal staven over hun totale lengte in de kunststof zijn ingebed en aldus op hun plaats verankerd, behoeft aan de kopse einden van de balken niet te worden voorzien in speciale bevesti-10 gingsconstructies voor de staal staven zoals bij voorgespannen beton het geval is.

Het fixeren van de voor het verkrijgen van een toog, bijvoorbeeld een toog van 20 mm., rondgebogen balk kan doelmatig worden bereikt door op een aantal geschikt gekozen plaatsen wigvormige drukopneemelementen 15 te plaatsen uit hardhout, kunststof of metaal in insnijdingen die tevoren in dwarsrichting aan weerszijden van de sleuf aan de bovenzijde van de balk, dus de trekzone, zijn aangebracht. Ingeval de te wapenen balk een samengestelde balk is, te vervaardigen door bijvoorbeeld twee balken met de corresponderende langsvlakken met elkaar te verlijmen, vindt het : 20 togen en fixeren per balk afzonderlijk plaats waarbij na het rondbuigen wiggen worden geplaatst in insnijdingen aan weerszijden van de sleuf in de bovenzijde van de bovenbalk respectievelijk in insnijdingen aan de bovenzijde van de onderbalk. Daarna worden de corresponderende rondgebogen en gefixeerde boven- en onderbalk op elkaar gelijmd waarbij als verlijmings-25 middel gebruik kan worden gemaakt van hetzelfde kunststofmateriaal waarmede de stalen staven in de sleuven worden vastgelijmd.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekening die een aantal uitvoeringsvoorbeelden van de balk volgens de uitvinding weergeeft, nader toegelicht. In de tekening toont 30 figuur 1 in zijaanzicht een houten balk met rechthoekige doorsnede, voorzien van drie inkepingen voor drie wiggen; figuur 2 in zijaanzicht de houten balk volgens figuur 1 na het wegnemen van de de uitbuiging veroorzakende krachten;

figuur 3 een aanzicht van de balk volgens de lijn III-III

8203471 -6- in figuur 1; figuur l* een aanzicht van de kopse zijde van een balk volgens de uitvinding, samengesteld uit twee met de smalle zijvlakken op elkaar gelijmde houten standaardbalken, en 5 figuur 5 een samengestelde balk van het' type van - Lammeren ' spant.

De balk 1 in de tekening omvat drie inkepingen 2, 3 en b. De afmetingen van de balk kunnen 70 x 170 x 1*500 mm. bedragen en bij deze afmetingen de hartafstanden tussen de inkepingen ongeveer 80 cm. terwijl 10 deze symmetrisch ten opzichte van het dwarsmiddenvlak over de gehele breedte van de balk en tot een diepte, overeenkomende met 1/3 van de balkhoogte, kunnen zijn aangebracht. Door 8 en 9 zijn twee sleuven aangegeven in de tot de trek- respectievelijk drukzone behorende zijvlakken van de balk.

15 Met behulp van bijvoorbeeld een hydraulische inrichting wordt de balk blootgesteld aan krachten, die volgens de pijlen A, B en C op de balk aangrijpen en onder invloed waarvan de balk wordt uitgebogen.

De uitbuigafstand wordt zodanig gekozen dat de inkepingen zodanig zijn verwijd dat de hardhouten of eventueel uit een metaal of kunststof 20 vervaardigde paren wiggen 5y 6 en 7 gemakkelijk in de inkepingen ter weerszijden van de sleuf 8 kunnen worden ingelaten.

Bij het wegnemen van de op de balk 1 volgens de pijlen A, B en C werkende krachten zal de balk tèrugveren en in deze beweging tenslotte worden teruggehoudën door de in de inkepingen ingeklemde wiggen 5, 25 6 en 7j waardoor de balk een toog vormt met een tooghoogte t van bij voorbeeld ongeveer 20 mm.. In de aldus voorgetoogde balk 1'worden torstaal staven 10 en 11 aangebracht en ingebed in de kunstharsmassa.

De uitvoering van de samengestelde balk volgens figuur b is in beginsel niet anders dan van de in figuur 1-3 getoonde balk. Door de op 30 elkaar te lijmen vlakken van de samenstellende balken 12 en 13 te voorzien van complementaire profileringen li* en 15 kan de juiste gecentreerde positie ten opzichte van elkaar van de balken 12 en 13 gemakkelijk worden gevonden.

8203471 -7-

De vervaardiging van een zwaardere ligger op de in figuur h getoonde wijze voor hoogkantverlijming in de langsrichting van volle houten balken op elkaar, die verder op door de uitvinding te volgen wijze versterkt zijn, is uit fabricage-oogpunt relatief eenvoudig 5 uitvoerbaar, waarbij geen bijzonder hoge drukken vereist zijn om de balken 12 en 13 tijdens het drogen van de lijm op elkaar te houden. Dit in tegenstelling tot de vervaardiging van zogenaamde lijmliggers.Bij deze door onderlinge verlijming uit dunne lagen hout opgebouwde liggers, dient bij het verlijmen van de lagen op elkaar een hoge druk te worden 10 toegepast en gehandhaafd tot de lijm is gehard. Voor deze gecompliceerde werkwijze dient voorts van speciaal daartoe ontwikkelde apparatuur gebruik te worden gemaakt en het geheel werkt daardoor sterk kostenverhogend.

De samengestelde balk van het type van - Lammeren spant (fig. 5) 15 omvat twee voorgetoogde balken 16 en 17, voorzien van sleuven 18, 19 respectievelijk 20, 21. In de sleuven 18 en 21 zijn de bewapeningstaven uit torstaal 23 en 2b aangebracht en ingebed in uitgehard kunststof-materiaal. De balken 16 en 17 zijn onderling verbonden door platte verbindingselementen zoals de elementen 25, 2β en 27, vervaardigd uit metaal-20 plaat. De elementen zijn met hun einden ingelaten in de sleuven 19 en 20 en daarin vast verlijmd met het voor de bewapeningstaven benutte kunst-harsmateriaal.

Zoals in de aanhef vermeld kan in de tot de drukzone van de balk behorende sleuf als wapening ook gebruik worden gemaakt van een 25 streng of koord uit een vezelversterkingsmateriaal, bijvoorbeeld uit glasvezelmateriaal of koolstofvezelmateriaal.

Door de versterkingswijze volgens de uitvinding verkrijgt hout in normale grotere handelsafmetingen een totaal nieuw gebied qua constructiemogelijkheden, dat wil zeggen construeren in slanke afmetingen 30 dikte/hoogte en totaal lengte-overspanningsmogelijkheden. Hierdoor kunnen nieuwe terreinen worden ontsloten voor hout van courante grotere handelsafmetingen die tot dusverre alleen ekonomisch bereikbaar waren voor onder meer beton en metaal.

Uiteraard kunnen aan de balken volgens de uitvinding zoals 8203471 » -8- hierboven is beschreven en in de tekening is getoond, wijzigingen worden aangebracht, die binnen het raam van de uitvinding vallen. Zo kunnen behalve de in de tekening getoonde uitvoeringsvoorbeelden, die in wezen basisvormen van de houten balk volgens de uitvinding betreffen, worden 5 aangevuld met meer gecompliceerde, samengestelde vormen. Zo kunnen de balken bijvoorbeeld worden gevormd tot delen van een van wapening voorziene spant die uiteindelijk kunnen worden samengesteld tot volledige volhouten spanten.

8203471

Claims (3)

1. Op buiging belastbare, van een wapening voorziene houten balk van standaardafmetingen, waarbij in elk van de tegenovergestelde vlakken in de druk- en trekzone in de langsrichting van de balk een enkele sleuf is aangebracht, in elke sleuf een staalstaaf of in de tot de trekzone 5 behorende sleuf een staalstaaf en in de tot de drukzone behorende sleuf een vezelstreng of -koord als de wapening zijn opgenomen, Ingebed in een gehard aan de. wapening en de sleufwand hechtend kunststofmateriaal, met het kenmerk, dat de balk in een de druk- en trekzone veroorzakende gebogen stand onder invloed van de wapening is gefixeerd onder 10 vorming van een toog.

2. Houten balk volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat in het tot de trekzone behorende deel van de balk in dwarsrichting ter weerszijden van de sleuf een of meer inkepingen zijn aangebracht waarin wigvormige drukopneemelementen uit harthout, kunststof of metaal zijn 15 opgenomen.

3· Houten balk .volgens conclusies 1-2, waarbij de toegepaste staalstaaf een geribdoppervlak bevat, met het kenmerk, dat de toog 20-30 mm. bedraagt. k. Houten balk volgens conclusies 1-3,met het kenmerk, 20 dat hij een samengestelde balk is, vervaardigd uit een aantal, in het bijzonder twee in langsrichting op elkaar gelijmde houten balken van standaardafmetingen, waarbij de lasnaad versterkt is door ter plaatse van de lasnaad een ingelijmde stalen strip. 8203471