NO158031B - Baerende bjelke bestaaende av et ekstrudert midtsjikt med to paalimte ytterlag. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en bærende bjelke bestående av et ekstrudert midtsjikt av oppdelt vegetabilsk materiale som er blandet med bindemiddel, til hvilket midtsjikt det er limt minst to ytterlag med dekksjikt av naturlig tre.

Slike bjelker, som imidlertid består utelukkende av småstykker av trevirke, er kjent fra US-patent nr. 2.717.420. Bjelkene har kvadratisk tverrsnitt, i hvis sentrum det er et gjennomgående, i tverrsnitt sirkelformet hulrom. Ved sideflatene er bjelken påklebet metallstrimler som åpenbart skal bevirke en laminatvirknlng sammen med det ekstruderte legemet og således oppnå høyere styrke.

Fra DE-OS nr. 24 07 642 er det videre kjent en trebjelke som likeledes er presset av småstykker, der det vesentlige består i at bjelken har i det minste tre på hverandre anordnede og over hele bjelken forløpende lag, av hvilke de to øvre lagene for en overveiende del består av spon med fibre som er orientert vesentlig i bjelkens lengderetning, og der midtsjiktet for en overveiende del oppviser spon som er orientert i bjelkens tverrsnittsplan. En slik bjelke med den omtalte struktur kan i praksis bare fremstilles ved at spon legges i en form sammen med lim og varmes opp og utsettes for et pressetrykk. Dermed kan bjelken bare få en lengde svarende til formen, som i praksis ikke er lang nok.

Erfaringen har vist at hverken den førstnevnte eller sist-nevnte av de kjente bjelkene har fått noen betydning i praksis og er blitt erstattet av alminnelige trebjelker. Ved bjelker av den ovennevnte type som er bekledd med metall-plater, er det fare for at limforbindelsen kan løsne ved forskjellige varmespenninger. Ved store varmeforskjeller blir metallsjiktet ført til en formendring av bjelken, ettersom metall har vesentlig større varmekapasitet og dermed større utvidelseskoeffisient. Dessuten kan dette føre til ødeleg-gelse av limforbindelsen. Av det som fremgår av DE-OS

24 07 642 kan man ikke oppnå tilstrekkelig bæreevne, bortsett fra at fremstillingsmåten ikke tillater noen industriell fremstilling og noe fortrinn fremfor alminnelige trebjelker.

I praksis er hittil problemet uløst ved å fremstille bjelker av småstykker av trematerialer eller andre lignende naturlige materialer, på en slik måte at de er fordelaktige i forhold til alminnelige trebjelker når det gjelder pris eller aldringsbestandighet, eller med hensyn til oppsvelling eller tendens til å slå seg.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å løse dette problemet.

Oppfinnelsen tar utgangspunkt i det nevnte US-patent nr. 2.717.420 og består i at midtsjiktet opptar en vesentlig del av bjelkens volum og at mellomsjiktet består av et ekstrudert legeme av grove og fine stikkspon (tysk Stiftspane), hvilke spon oppviser en orientering overveiende i bjelkens lengderetning, og at dekksjiktene består av sagede og eventuelt høvlede trebord.

Bjelken ifølge oppfinnelsen oppviser en overraskende god bøyestyrke og knekkstyrke, som er helt uventet 1 forhold til tidligere erfaring. Teknikkens stand (TJS-patent 2.717.420) gir det inntrykk at bjelker med et ekstrudert midtsjikt må få sin nødvendige stivhet fra påklebede metallsjikt, hvorav man må trekke den slutning at man bare kan benytte dekksjiktet med stor styrke for å få bjelker med tilstrekkelig stivhet. DE-OS nr. 24 07 642 gir overhodet ikke noen opplysninger om bjelkens styrke. Desto mer overraskende er det at man ved påliming av trebord på den ekstruderte midtkjernen oppnår en vesentlig høyere bæreevne enn man måtte kunne gå ut fra ved kjennskap til teknikkens stand. Denne fordel beror åpenbart på ekstrudering av grovere og finere kutterspon med en bestemt spesifikk vekt, idet orienteringen av sponene er av betydning. Fine spon har en langfibret struktur på ca. 3-12 mm. Grovere spon har en lengde på ca. 30 mm, uten at man avviker fra den langfibrede strukturen. Bevisst bruk av flatspon vil ødelegge oppfinnelsen. Bjelken ifølge oppfinnelsen er i motsetning til tidligere kjente bjelker resp. sponplater gjennomgående homogen med hensyn til midtsjiktet. Dette betyr at til tross for den ønskede orientering, får man en likeformet kjededannelse av de forskjellige lange sponene over hele tverrsnittet. Eksempler på i praksis oppnådde bæreevner fremgår av den nedenstående beskrivelsen.

Dessuten har oppfinnelsen den fordel at likeartede materialer blir limt til hverandre, og det ekstruderte legemet som midtsjikt formidler vesentlig høyere bæreevne når det blir limt sammen med saget eller høvlet tremateriale. Også form-bestandigheten med hensyn til vær og vind er vesentlig høyere enn ved vanlige trebjelker, da bjelken ifølge oppfinnelsen hverken oppviser deformering eller sprekkdannelser under inn-flytelse av vær og vind, og forråtning kan også unngås ved en egnet behandling av småstykkene før ekstruderingen. Bjelken ifølge oppfinnelsen kan benyttes både til mellomvegger og bærende vegger. De egner seg som bærebjelker, bindere og konstruksjonselementer og lignende.

Det har vist seg fordelaktig dersom midtsjiktet har firkantet tverrsnitt og der det i tverrsnittet er utformet et lang-strakt hull som danner et gjennomgående hulrom i bjelken, idet avstanden fra hulrommets vegg til ytterflatene på midtsjiktet er omtrent like stort som bredden på hulrommet. Alt ettersom hvilken funksjon laminatbjelken ifølge oppfinnelsen skal ha, kan yttersjiktene være anordnet på de smale sidene av midtsjiktet eller også på de bredere sidene. Spesielt fordelaktig er det å utforme to overfor hverandre liggende yttersider på midtsjiktet som not og fjær og forsyne disse med et dekksjikt. Fordelaktig gjøres dette på de smale sideflatene på midtsjiktet.

Dersom man vil forsyne midtsjiktet i not- fjærområdet med dekksjiktet, er det en fordel å benytte et dekksjikt i flere deler, idet det i overgangsområdet ved noten resp. fjæren gjøres en avstand mellom kantene på dekksjiktdelene, og kantene i dette området kan eventuelt avfases. På denne måte forenkles sammenføyningen av bjelkene og det beholdes en spesielt god styrke.

En ytterligere fordel oppnås ved å fremstille det midtre sjiktet med de lange sidene vertikaltstående. Dersom det skal fremstilles i tverrsnitt firkantede laminatbjelker som skal benyttes på flasken, fremstilles disse på høykant. Denne fremstillingsmåte har den fordel at man oppnår lik tykkelse på de sponene som skal presses over lengde og tverrsnitt. Dersom man vil fremstille en slik bjelke liggende på flasken, ville sponene få større friksjon til den stille-stående doren i pressen når de ved fritt fall kom ned til det nedre området for pressesylinderen. Dessuten kan det oppstå lunkerformede hulrom i området under doren.

Alle ytterflater på midtsjiktet kan forsynes med dekksjikt av trebord. Det er da en fordel dersom de vertikale dekksjiktene i belastningstilstand er innlagt mellom de horison-tale dekksjiktene. Det har også vist seg hensiktsmessig å avfase hjørnene på midtsjiktet. Det oppstår da den fordel at det i hjørneområdene kan oppnås en god liming mellom midtsjikt og dekksjikt. Blandingsforholdet mellom grove og finere spon er ifølge et utførelseseksempel for oppfinnelsen ca. 50:50. Det er å anbefale at ca. 2/3 av sponene forløper i bjelkens lengderetning og resten på tvers. Ifølge oppfinnelsen oppnås da en maksimal stivhet på bjelken og en homogen, som en innbyrdes filting av sponene oppfattbar struktur over hele tverrsnittet på midtsjiktet.

To eller flere midtsjikt kan forbindes umiddelbart til hverandre, særlig ved hjelp av liming eller klebing, og man forsyner da dekksjiktene utelukkende ved det sammensatte midtsjiktets yttersider. På denne måte kan man fremstille bjelker med spesiell stor bæreevne enkle og små og derved billige presser.

Dessuten kan det være fordelaktig som det i midtsjiktet beliggende hulrom fylles med isolerende materiale, f.eks. polyuretan. Hulrommet kan også med fordel benyttes til frem-føring av installasjonsmateriell.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under hen-visning til tegningen, som skjematiske utførelseseksempler for oppfinnelsen.

Figurene 1-5 viser tverrsnitt gjennom rettvinklede laminatbjelker med to overfor hverandre beliggende dekksjikt,

figurene 6-9 viser tverrsnitt gjennom laminatbjelker med dekksjikt på alle sider, og

figur 10 og 11 viser tverrsnitt gjennom ytterligere bjelker.

I utførelseseksempelet ifølge figur 1 er det vist en laminatbjelke ifølge oppfinnelsen hvis midtsjikt 1 består av et ekstrudert legeme. Hvorledes slike ekstruderte legemer kan fremstilles med store dimensjoner, fremgår av DT-OS nr. 25 35 989. Midtsjiktet 1 oppviser langs de største sideflatene dekksjikt 2 som består av naturlig tremateriale, særlig i form av sagede eller høvlede bord. I midtsjiktets 1 sentrum er det et langsgående hulrom 3 med avlangt tverrsnitt. Man skal her sørge for at avstanden mellom hulroms-veggene 3 og de to sideveggene på midtsjiktet 1 er omtrent like. Ved de smale endene på midtsjiktet 1 befinner det seg not 5 og fjær 4 som er profilert slik at laminatbjelkene kan bygges på hverandre for dannelse av en vegg, særlig en dele-vegg, og derved forbindes sikkert til hverandre ved hjelp av not-fJærforbindelsen.

I et utførelseseksempel for oppfinnelsen er den samlede bredden a på laminatbjelken omtrent 156 mm, den samlede høyde b omtrent 200 mm, og veggtykkelsen c på dekksjiktene 2 omtrent 8 mm, og bredden på midtsjiktet omtrent 140 mm. En bjelke med disse dimensjoner oppviser ved en opplagrings-lengde på 3000 mm en bøyebruddsstyrke på ca. 3020 kg. Disse og de følgende verdier er fastlagt ved statlige material-prøvingsanstalter.

I eksempel 2 er forholdet mellom veggtykkelse på dekksj iktene og tykkelsen på midtsjiktet 1 større. I dette til-fellet er veggtykkelsen på dekksj iktene 2 20 mm, mens de andre målene er lik eksempel 1. Bærestyrken på denne bjelken er tilsvarende høyere enn utførelseseksempelet ifølge figur 1, idet man forutsetter samme mål på midtsjiktet 1 uten at prisen økes tilsvarende.

I alminnelighet kan man gå ut fra at det er fordelaktig at forholdet mellom tykkelsen på dekksjiktene 2 og tykkelsen på midtsjiktet 1 er omtrent mellom 1:6 og 1:25. I spesielle tilfeller, der man må ta hensyn til andre belastninger, kan disse forhold naturligvis være lavere eller høyere. For-trinnsvis kan man ved spesielt hardt belastede bjelker gå ut fra en tykkelse på dekksjiktet 2 i størrelsesorden 20 mm.

Ved utførelseseksempelet ifølge figur 3 og 4 blir de smale sidene på midtsjiktet 1 dekket med dekksjikt 2. Bjelkene er på tegningen vist i belastningsretningen. Ved eksempelet ifølge figur 3 er dekksjiktet 2 forholdsvis tynt, f.eks. 8 mm, mens høyden på midtsjiktet 1 igjen er ca. 200 mm. Ved eksempelet ifølge figur 4 er derimot dekksjiktene 2 tykkere, f.eks. 20 mm med samme høyde på midtsjiktet 1. Bjelken i figur 4 oppviser ved 3000 mm spennvidde en bøyebruddslast på 5200 kg.

Figur 5 viser en rammebjelke for elementbygging, der dekksj iktene 2 er fastlimt på de brede sideflatene på midtsjiktet 1, og ytterflåtene kan tjene som ferdig flate eller glatte underlag for finéring eller tapetsering eller lignende.

Ved utførelseseksemplene ifølge figurene 6-9, går man ut fra at samtlige ytterflater på midtsjiktet 1 er dekket av dekksj iktet 2,7. Dekksjiktet 2 dekker de smale områdene, og dekksjiktet 7 de brede områdene på mellomsjiktet 1. Også dekksjiktene 2,7 består av trebord.

I eksempelet ifølge figur 6 kan veggtykkelsen på dekksjiktene være 8 mm, mens målene på midtsjiktet utgjør i overens-stemmelse med figur 1, 140 x 200 mm. Ifølge eksempelet i figur 7 er likeledes dekksjiktene 20 mm. Slike bjelker egner seg spesielt som takbjelker og lignende. 1 utførelseseksempelet ifølge figur 8 og 9 går man ut fra i tverrsnitt kvadratiske midtsjikt 1 der det gjennomgående hulrom 3 har sirkelprofil. I eksempelet ifølge figur 8 er veggtykkelsen angitt til 8 mm, mens sideflatene på midtsjiktet 1 har en bredde på ca. 145 mm. Med de samme Innvendige målene er i eksempelet ifølge figur 9 veggtykkelsen på dekksjiktene 2 valgt til 20 mm. Den i figur 9 viste bjelken oppviser ved en spennvidde på 3000 mm en bøyebruddlast på 7300 kg og en knekkbruddlast på 32000 kg.

I utførelseseksemplene ifølge figur 6-9 er bjelkene vist i bruksstilling, slik at lasten virker i vertikal retning. Dekksjiktene 7 på sidene er ved disse utførelseseksemplene innspent mellom de øvre og nedre dekksjiktene 2. Dessuten er hjørnene 6 på midtsjiktet 1 i eksemplene ifølge figur 8 og 9 avfaset. Ved hjelp av dette trekk oppnås at limingen av dekksjiktene 2,7 til midtsjiktet 1 kan gjennomføres uten problemer og uten at bæreevnen på bjelken lider under dårlig liming.

Midtsjiktet 1 i samtlige bjelker som er vist på figurene er satt sammen av naturspon som er blandet med bindemiddel og kan bestå f.eks. av 50# grovspon og 50% finspon. Styrken på bjelken er da optimal dersom sponen ved ekstruderingen orientert i bjelkens lengderetning i forhold 2:3, noe som kan oppnås ved arten av sponblanding, innføring i presskammeret og dimensjonering av pressetrykket. Man skal legge vekt på å redusere andelen av andre sponformer, f.eks. flatspon til det uunngåelige minimum.

I eksempelet ifølge figur 10 er det vist en bjelke med not 5 og fjær 4, hvis dekksjiktet 2a,2b og 2c oppviser en innbyrdes avstand 8 og eventuelt forsynt med avfasinger 9. På den måte kan man oppnå en vegg med meget stor lastevne.

Figur 11 viser en umiddelbar forbindelse mellom to midtsjikt 1 hvis frie ytterflater er pålimt yttersjiktet 2. En slik flerelags laminatbjelke kan fremstilles med enklere presse-utstyr for oppnåelse av spesielt store bærestyrker.

Det sier seg selv at dimensjonen på bjelkene kan endres på ønsket måte og etter de forekommende belastninger. Oppfinnelsen er ikke begrenset til de på tegningen viste og ovenfor beskrevne utførelseseksempler, men dekker alle varianter som en fagmann vil kunne komme frem til ved kjennskap til nærværende oppfinnelse.

Claims (1)

1. Bærende bjelke bestående av et ekstrudert midtsjikt av oppdelt vegetabilsk materiale som er blandet med bindemiddel, til hvilket midtsjikt det er limt minst to ytterlag med dekksjikt av naturlig tre,karakterisert ved at midtsjiktet (1) opptar en vesentlig del av bjelkens volum og at mellomsjiktet består av et ekstrudert legeme av grove og fine stikkspon (tysk Stiftsp&ne), hvilke spon oppviser en orientering overveiende i bjelkens lengderetning, og at dekksj iktene (2,7) består av sagede og eventuelt høvlede trebord.