NO157027B

NO157027B - ARMED BALK PROFILE AND PROCEDURE OF ITS MANUFACTURING

Info

Publication number: NO157027B
Application number: NO82822676A
Authority: NO
Inventors: Lars Hammarberg
Original assignee: Lars Hammarberg
Priority date: 1980-12-05
Filing date: 1982-08-04
Publication date: 1987-09-28
Also published as: NO822676L; DK348682A; NO157027C

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en armert bjelkeprofil samt en fremgangsmåte for dens fremstilling ifølge kravenes innledning. The present invention relates to a reinforced beam profile and a method for its production according to the introduction of the claims.

De bjelkeprofiler som først og fremst angår den foreliggende oppfinnelse er lettere bygningsbjelkekonstruksjoner med eksempelvis L-, U-, Z- eller V-profil. Slike kjente bjel-kekonstruksjoner fremstilles vanligvis i tynt blikk som bukkes eller presses til ønsket profilform. Også støpte eller valsede aluminiumsprofiler er ganske vanlig. Til tross for at slike metallbjelkekonstruksjoner har tilfredsstillende styrkeegen-skaper, har de visse ulemper som f.eks. korrosjonssvakhet ot tilbøyelighet til en ikke ønsket varmeledende evne (danner f.eks. kuldebroer ved anvendelse i yttervegger). The beam profiles that primarily concern the present invention are lighter building beam constructions with, for example, an L-, U-, Z- or V-profile. Such known beam constructions are usually produced in thin sheet metal which is bent or pressed into the desired profile shape. Cast or rolled aluminum profiles are also quite common. Despite the fact that such metal beam constructions have satisfactory strength properties, they have certain disadvantages such as e.g. corrosion weakness or tendency to an unwanted heat-conducting ability (e.g. forms cold bridges when used in external walls).

Den ønskede anvendelse av lette metallbjelkeprofiler innen bygningsbransjen er fremfor alt betinget av de kraftige stigende priser på massivt, førsteklasses trevirke som hittil har vært dominerende materiale i veggbjelker, bjelkelag, bærende lekter m.m. i f.eks. småhuskonstruksjoner. For å unngå ovennevnte ulemper med metallbjelkekonstruksjonene og samtidig holde vekt- og kostnadsnivåene nede, er det fore-tatt visse forsøk for å frembringe forenklede lettbjelkekon-struksjoner i tre. Som eksempel på slike konstruksjoner kan nevnes I-bjelker hvor steget er fremstilt av en trefiberplate som festes mellom to massive trelister. Videre forekommer konstruksjoner hvori to tynne trefiberplater utstyres med mellomliggende fylling av plastskum eller annet isolerings-materiale og anordnet langs kantene mot mellomliggende dis tan-selister av tre. De bearbeidings- og sammenfygingsmomenter som oppstår ved fremstillingen av disse sammensatte bjelker, reduserer dog til en viss grad den materialbesparelse som kan oppnås i forhold til ved anvendelse av trebjelker. The desired use of light metal beam profiles within the construction industry is above all conditioned by the sharply rising prices of solid, first-class wood, which has so far been the dominant material in wall beams, joists, load-bearing battens, etc. in e.g. small house constructions. In order to avoid the above-mentioned disadvantages with the metal beam constructions and at the same time keep the weight and cost levels down, certain attempts have been made to produce simplified light beam constructions in wood. As an example of such constructions, I-beams can be mentioned, where the step is made from a wood fiber board that is fixed between two massive wooden strips. There are also constructions in which two thin wooden fiberboards are equipped with an intermediate filling of plastic foam or other insulating material and arranged along the edges against intermediate spacer strips of wood. The processing and joining moments that occur during the production of these composite beams, however, reduce to a certain extent the material savings that can be achieved in relation to the use of wooden beams.

En grunnleggende tanke for realiseringen av foreliggende oppfinnelse har vært at formpressing av lette blikk-bjelkekonstruksjoner i seg selv er en tiltalende fremstillingsmetode. Skulle metallblikkmaterialer kunne erstattes av trefibermateriale, ville mye vinnes sett fra et bearbeid-nings- og anvendingssynspunkt. En formpresset trematerial-bjelke burde med andre ord bli billig å fremstille samt lett og korrosjonsbestandig og dermed være fordelaktig å anvende for lettere byggbjelke- og lektkonstruksjoner. . Formpressing er i og for seg tidligere kjent i tre-bearbeidingssammenheng. Således fremstilles f.eks. stolseter og brett ved formpressing (profilering under tirykk og varme) av lamelltreplater. På liknende måte kan trefiberplater profi-leres gjennom formpressing. Problemet ved anvendelsen av formpressingsteknikken for fremstilling av bjelker av trefiberplater blir først og fremst å oppnå tilstrekkelig mater-ialholdbarhet i den ferdige bjelken. Til forskjell fra mater-ialplater og plateformede produkter som ovennevnte formpres-sede lamelltreprodukter, utsettes bjelkeprofilkonstruksjoner for meget høye punkt- og skjærbelastninger, som opptas og avlastes gjennom en for hvert formål tilpasset profilutforra-ing. Grunntanken er herved at de ulike bjelkeelementene skal sammenkoples slik at de påvirkende belastningskreftene hoved-sakelig skal virke langs bjelkeelementene mot et avbøynings-punkt hvori profilen i rett vinkel går over i et annet bjelke-element. Som følge av de ovennevnte forhold, blir materialpå-kjenningene størst i bjelkeprofilens vinkelbøyde soner. Disse påkjenninger blir såpass store at en bjelke av trefibermateriale formpresset med konvensjonell teknikk ikke ville motstå forekommende belastninger, men allerede ved små bøynings-og skjærbelastninger ville knekke ved begynnelsen i profilens vinkelbøyde soner. A basic thought for the realization of the present invention has been that the molding of light tin beam constructions is in itself an appealing production method. If sheet metal materials could be replaced by wood fiber material, much would be gained from a processing and application point of view. In other words, a molded wooden beam should be cheap to produce as well as light and corrosion resistant and thus be advantageous to use for lighter building beam and batten constructions. . Form pressing is in and of itself previously known in the context of wood processing. Thus, e.g. chair seats and trays by molding (profiling under pressure and heat) of glulam boards. In a similar way, wood fiber boards can be profiled through molding. The problem with the application of the compression molding technique for the production of beams from wood fiber boards is primarily to achieve sufficient material durability in the finished beam. In contrast to material plates and plate-like products such as the above-mentioned molded laminated wood products, beam profile constructions are exposed to very high point and shear loads, which are taken up and relieved through a profile lining adapted for each purpose. The basic idea here is that the various beam elements should be connected together so that the influencing load forces will mainly act along the beam elements towards a deflection point where the profile at right angles passes into another beam element. As a result of the above-mentioned conditions, the material stresses are greatest in the angled zones of the beam profile. These stresses become so great that a beam made of wood fiber material pressed into shape using conventional techniques would not withstand the loads occurring, but would break at the beginning in the angle-bent zones of the profile even under small bending and shear loads.

Med bjelkeprofilen og fremgangsmåten for dens fremstilling unngås de foran nevnte problemer med de i kravenes karakteriserende deler anførte trekk. With the beam profile and the method for its production, the aforementioned problems with the features listed in the characterizing parts of the requirements are avoided.

I tilslutning til følgende beskrivelse av oppfinnelsen henvises det til vedlagte tegninger hvor fig. 1 viser en U-bjelke ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser en bærelekt for takbekledning, fig, 3 viser en trådarmert tremasseplate for fremstilling av nevnte lekter og fig. 4 viser tremasseplatens fremstilling. In connection with the following description of the invention, reference is made to the attached drawings where fig. 1 shows a U-beam according to the invention, fig. 2 shows a supporting lath for roof cladding, fig. 3 shows a wire-reinforced wood pulp board for the production of said lath and fig. 4 shows the manufacture of the pulp board.

Ved U-bjelken vist på fig. 1 er armeringstrådene 4, 5, 6 blitt lagt i tilslutning til bøyesonene, dvs. der bjelkens midte 1 avbøyes i vinkel og går over i bjelkeflensene 2, 3. Armeringstrådene utgjøres i dette tilfelle av glassfibertråder som dels er lagt i siksak-mønster 4, dels langsgående 5, 6, hvorved den siksak-lagte tråden passende er brakt til å omslutte de langsgående trådene slik at en netting- eller taustigeformet armering dannes. Armeringstrådenes anbringelse i platen beskrives nedenfor i forbindelse med beskrivelsen av fig. 4. In the case of the U-beam shown in fig. 1, the reinforcing wires 4, 5, 6 have been laid in connection with the bending zones, i.e. where the middle of the beam 1 is deflected at an angle and passes into the beam flanges 2, 3. The reinforcing wires in this case are made up of fiberglass wires which are partly laid in a zigzag pattern 4, partly longitudinal 5, 6, whereby the zigzag-laid wire is appropriately brought to enclose the longitudinal wires so that a mesh or rope ladder-shaped reinforcement is formed. The placement of the reinforcing wires in the plate is described below in connection with the description of fig. 4.

På fig. 2 vises en bærelegg ifølge oppfinnelsen hvis profil generelt stemmer overens med profilen hos kjente plate-lekte-konstruksjoner. I dette tilfelle er belastningene størst ved vinkelen mellom lektefoten 21, 22 og lekteprofilens stå-ende sider 23, 24, følgelig er armeringen 25 anbrakt i bøye-sonen. I dette tilfelle har det også vist seg fordelaktig å forsterke holdbarheten i selve lektfoten hvori lekten skal festes mot et underlag med spiker eller lodding. Følgelig er armeringssonene anordnet for også å dekke størstedelen av lektfoten. In fig. 2 shows a support leg according to the invention whose profile generally corresponds to the profile of known plate-batten constructions. In this case, the loads are greatest at the angle between the batten foot 21, 22 and the standing sides 23, 24 of the batten profile, consequently the reinforcement 25 is placed in the bending zone. In this case, it has also proved advantageous to strengthen the durability of the lath foot itself, in which the lath is to be attached to a base with nails or solder. Accordingly, the reinforcement zones are arranged to also cover the majority of the batten footing.

Som råemne for fremstilling av bjelkeprofiler ifølge oppfinnelsen går man ut fra, som tidligere nevnt, plane tre-masseplater som i platefremstillingsprosessen utstyres delvis med armeringstråder av glassfiber. En slik plate for fremstilling av lektprofiler ifølge fig. 2 vises på fig. 3. I denne plate 31 er armeringstrådene 32 innlagt i soner 33, 35 hvori vinkelbøyningen mellom lektfoten og lektsiden utføres ved formpressingen av lektprofilen. Platene fremstilles fordelaktig så brede at et flertall lektemner kan fremkomme etter langsgående oppsaging 35 av platene. As raw material for the production of beam profiles according to the invention, the starting point is, as previously mentioned, flat wood-pulp boards which, in the board-making process, are partially equipped with glass fiber reinforcement wires. Such a plate for the production of lath profiles according to fig. 2 is shown in fig. 3. In this plate 31, the reinforcing wires 32 are laid in zones 33, 35 in which the angular bending between the lath foot and the lath side is carried out by the molding of the lath profile. The plates are advantageously made so wide that a majority of blanks can appear after longitudinal sawing 35 of the plates.

En fordelaktig fremstillingsmetode samt utrusting for skivenes fremstilling og armering vises skjematisk på fig. 4. Som et første moment i en kontinuerlig platefremstil-lingsprosess tilføres tremassen for å danne platens undersjikt 41 fra karet 42. Sjiktet fremmates i pilens 43 retning og armeringstrådene 44 pålegges oppe på undersjiktet slik at armeringen dekker den forutbestemte sone 45 på platen. I neste fase av den prinsippielt skisserte, kontinuerlige frem-stillingsprosess pålegges skivens øvre tremassesjikt 46 fra karet 47. En fordelaktig fremgangsmåte for kontinuerlig dan-ning av et armeringstrådnett 48 er på figuren illustrert med de to statiske trådspolene 49, 50 og den rundt disse sirkulerende trådspoler 51. Armeringstrådenes impregnering med lim før i leggingen på undersjiktet er vist skjematisk av limkaret 52. Følgelig må en fremstillingsanordning av den viste .type i produksjonsmessig utførelse være utstyrt med et flertall, her 'ikke viste, detaljer for drift, fremmat-ing og styring av anordningens ulike funksjonssteg. Videre forutsettes at det ved praktisk produksjon bør være fordelaktig å anordne flere parallelle armeringsenheter i hver plate-fremstillingslinje. På figuren er heller ikke vist de anord-ninger for platens avvanning, tørking og herding som på kjent måte anvendes ved platefremstillingen. An advantageous production method as well as equipment for the production and reinforcement of the discs is shown schematically in fig. 4. As a first step in a continuous board manufacturing process, the wood pulp is supplied to form the board's underlayer 41 from the vessel 42. The layer is advanced in the direction of the arrow 43 and the reinforcing wires 44 are placed on top of the underlayer so that the reinforcement covers the predetermined zone 45 on the board. In the next phase of the continuous manufacturing process outlined in principle, the disc's upper wood pulp layer 46 is applied from the vessel 47. An advantageous method for continuous formation of a reinforcing wire mesh 48 is illustrated in the figure with the two static coils of wire 49, 50 and the one circulating around them coils of wire 51. The impregnation of the reinforcing wires with glue before they are laid on the sub-layer is shown schematically by the glue vessel 52. Consequently, a production device of the type shown must in production-wise be equipped with a majority, not shown here, details for operation, feeding and control of the device's various functional steps. Furthermore, it is assumed that in practical production it should be advantageous to arrange several parallel reinforcement units in each plate production line. The figure also does not show the devices for dewatering, drying and hardening the plate which are used in a known manner in plate production.

En fordelaktig type armeringstråd har vist seg å være glassfibertråd av såkalt rooving-type hvorved tråden kan dannes av et glassfiberknippe av 2000-4000 glassfiberfib-riller med 10-40/U»tykkelse. An advantageous type of reinforcing wire has proven to be glass fiber wire of the so-called rooving type, whereby the wire can be formed from a glass fiber bundle of 2000-4000 glass fiber fiber grooves with a thickness of 10-40/U".

En fordelaktig limemne for impregnering av armeringstrådene før innleggingen i tremasseplaten er eksempelvis et vannemulgert polymerlim slik som f.eks. polyvinylacetatlim med et vanninnhold på 40-60%. Limprepareringen har vist seg å være svært viktig for å oppnå en tilfredsstillende binding dels mellom armeringstrådene og tremassen, dels mellom de enkelte fibrene i trådene. Med hensyn til platefremstillingsprosessen bør et vannbasert lim anvendes og viskositeten bør tilpasses for rask trådimpregnering. Viskositeten må dog ikke være så lav at utflytningen i tremassesjiktet blir altfor stor, herved har et vanninnhold på 40-60% i limemul-sjonene vist seg fordelaktig. An advantageous glue material for impregnating the reinforcing wires before inserting them into the pulp board is, for example, a water-emulsified polymer glue such as e.g. polyvinyl acetate glue with a water content of 40-60%. The glue preparation has proven to be very important in order to achieve a satisfactory bond, partly between the reinforcing wires and the wood mass, and partly between the individual fibers in the wires. With regard to the plate manufacturing process, a water-based adhesive should be used and the viscosity should be adjusted for rapid wire impregnation. However, the viscosity must not be so low that the spreading in the wood pulp layer becomes too great, thus a water content of 40-60% in the glue emulsions has proven advantageous.

Claims

1. Reinforced beam profile formed by bending and/or pressing a sheet-shaped blank (31), characterized in that the sheet-shaped blank (31) consists of a wood pulp board known per se with reinforcing wires (32), preferably made of fiberglass, embedded in the sheet blank (31) at least in predetermined zones (33, 34) which in the finished beam profile constitute bending zones in the profile, and where the reinforcing wires (32) consist of continuously running wires that cross the bends of the profile in a plurality of places seen in the longitudinal direction of the bends -ning .

2. Beam profile according to claim 1, characterized in that the reinforcing wires consist of glass fiber wires consisting of glass fiber bundles with 2000-4000 fibers of a thickness of 10-40 JUM.

3. Beam profile according to claims 1-2, characterized in that the reinforcing wires are anchored in the wood with the help of a glue blank consisting of a water-based polymer glue.

4. Beam profile according to claim 3, characterized in that the glue material is a polyvinyl acetate glue which is impregnated in the reinforcing wires in emulsion form whereby the water content rises to 40-60%.

5. Method for producing a reinforced beam profile according to claim 1, characterized in that the beam profile is formed by bending and/or pressing a wood pulp board known per se, which in connection with the board manufacturing process is equipped with cast-in reinforcement wires, preferably of fiberglass, which are inserted into predetermined zones and which with continuously running threads cross the profile's bends in a majority of places seen in the longitudinal direction of the bends and in which zones the beam profile's bends then exit. formed by the profile forming operation.