NO791848L - Kombinasjonsbjelke. - Google Patents

Description

Kombinasjonsbjelke.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kombinasjonsbjelke som omfatter en stegplate bestående av trevirke eller en plate av tremateriale og i det minste ett beslag som er tilvirket av en metallplate og fastgjort til stegkanten. Konstruksjonen kan med fordel anvendes som bjelke, strever eller pele, hvorved den utsettes for bøye-, strekk- og trykkspenninger eller en kom-binasjon av disse.

Ulike typer av bjelker, peler eller strevere av trekonstruksjon med et steg i form av en plate er alminnelig benyttet i primær- eller sekundærkonstruksjoner i bygninger. Kombinasjonsbjelker som er sammensatt av forskjellige detaljer, er i og for seg allerede kjent og består av en stegplate som er forbundet med kanter av tre som er fastgjort ved hjelp av lim, spiker eller skruer. Kanten fastgjøres til stegplaten utelukkende med lim eller ved samtidig anvendelse av spiker eller skruer,

og det nødvendige trykk under limets helningsperiode frembringes av en presse, eller ved hjelp av spiker eller skruer.

Tysk patentsøknad 2.021.028 og 2.042.800 omtaler eksem-pler på kombinasjonsbjelker av kjente konstruksjoner. Det først-nevnte skrift behandler en trebjelke hvis nedbøyning reduseres ved å plassere en metallstrimmel på den side som utsettes for strekkpåkjenning. Strimmelens oppgave er å oppta hoveddelen av strekkspenningen. Dersom bjelken bøyes innen strimmelen forankres i stilling, kan strimmelen også tjene for opprettelse av en spenning i bjelken.

Den andre patentsøknad beskriver en kombinasjonsbjelke hvor steget består av en metallplate og kantene av trelister som er forbundet med steget, f.eks. ved hjelp av spiker.

De kjente, kantforsynte bjelker har imidlertid flere mangler. Den største ulempe ved bjelker som utelukkende består av trevirke, er i praksis tilknyttet de opptredende bøyninger hvorav særlig den vibrasjon i konstruksjonen, som forårsakes av en bevegelig last, fremtrer som en faktor som i høy grad minsker trivselen i et bomiljø. Ved store spennvidder og langvarige belastninger vil trevirkets relativt lave stivhet og store krympning medføre forstyrrende nedbøyninger som vanligvis kan iakttas tydelig. Særlig ved kassedragerkonstruksjoner vil treets følsomhet overfor fuktighet resultere i uønskete formforandringer under varierende fuktighetsforhold.

Massiviteten i de anvendte trekonstruksjoner medfører en ekstra belastning på de øvrige konstruksjoner og innebærer en økonomisk anvendelse av trevirket. De eksisterende grunnformer for bærende og ikke-bærende konstruksjoner representerer også en sløsing med trematerialet, særlig i tykke vegger, og er heller ikke tilfredsstillende med henblikk på konstruksjonens varme-økonomi. Anvendelsen av et metallsteg i kombinasjonsbjelken kan ikke anbefales, på grunn av dannelsen av en s.k. kaldbro mellom de ulike konstruksjonsdeler, noe som forsøkes unngått.

Av ulemper som forekommer i forbindelse med fremstillingen av limte konstruksjoner kan nevnes at det av hensyn til fuktig-heten og temperaturen kreves regulerte fabrikasjonsforhold, og at det dessuten er nødvendig med nøyaktig prosessovervåking og pressing under limets herdningsperiode i sin helhet. Fremstillingen innbefatter dessuten manuelt arbeid i overveiende grad.

Det er mulig å opprette spikerforbindelser i fabrikks-eller arbeidsplassmiljøer. En slik spikerforbindelse har imidlertid den ulempe at den spikermengde som er nødvendig av hensyn til fastheten, lett kan anta overdreven størrelse, slik at konstruksjonsdetaljenes flater må økes utelukkende for å gi plass for det nødvendige antall spiker. Spiker som er innslått for tett, forårsaker sprekkdannelser. Under varig belastning vil spikerforbindelsene krympe og med tiden fremkalle nedbøy-ninger. Spikerplater benyttes i alminnelighet for innbyrdes sammenføyning av tredetaljer i en konstruksjon. Normale spen-ninger opptas av trematerialet, og spikerplaten fungerer bare som koplingsstykke og spenningsoverfører. Det har hittil ikke lykkes å forspenne bjelker av trekonstruksjon.

Formålet ved oppfinnelsen er å eliminere de ovennevnte ulemper, og å frembringe et nytt konstruksjonselement med forbedrete egenskaper. Dette er oppnådd ved de kjennetegn for oppfinnelsen, som fremgår av den karakteriserende del av patentkrav 1.

Fordelene ved kombinasjonsbjeiken ifølge oppfinnelsen består blant annet i: Betydelig større stivhet i sammenlikning med en konstruksjon utelukkende av tre.

Hurtig, enkel og prosessliknende tilvirkning.

Mulighet for å anvende beslag av alle mulige former.

Beslagene kan ha usymmetrisk fasong og dessuten meget stort tverrsnitt.

Konstruksjonenes stivhet i sideretning kan reguleres av beslagets form.

Konstruksjonens enkle form muliggjør tett plassering av varmeisolasjonsmateriale slik at konstruksjonen blir tilfredsstillende fra varmeøkonomisk synspunkt, idet de massive og varme-ledende konstruksjonsdeler mangler eller er minsket.

Det er enkelt og ofte økonomisk fordelaktig med hensyn til varmeisoleringen og materialforbruket å øke konstruksjonens høyde.

Flatebekledningsplater eller andre detaljer i tilknytning til beslagene kan fastgjøres enkelt og sikkert på mange forskjellige måter.

Konstruksjonen har liten tyngde og lite volum, slik at transportomkostningene blir lave.

Konstruksjonen kan forspennes.

Konstruksjonen kan fremstilles i sammenhengende lengder for kapping i ønskete stykker.

Stegplaten i konstruksjonen kan bestå av saget virke, tre-laminat, praktisk talt alle trebaserte plater samt plast.

Det stilles ingen særlige krav til fabrikasjonsforholdene.

I anslutningen mellom beslag og steg, som opprettes ved hjelp av tannelementer, utnyttes hele stegtykkelsen, slik at skjærbrudd i stegets ytterflate unngås.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende

i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori:

Fig. 1 viser et snitt av en utførelsesform av kombinasjonsbjelken ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et snitt av en annen versjon av oppfinnelsen.

Fig. 3 viser et snitt av en tredje, foretrukket versjon

av oppfinnelsen.

Fig. 4a og 4b viser snitt av en fjerde, foretrukket versjon av oppfinnelsen. Fig. 5 viser et snitt av en ytterligere, foretrukket versjon av oppfinnelsen. Fig. 6-9 viser ytterligere, fordelaktige versjoner av oppfinnelsen.

Som det fremgår av fig. 1, omfatter kombinasjonsbjelken en stegplate 11, f.eks. av finér. Stegplatens 11 kanter er forbundet med et beslag 12 av metallplate (eksempelvis stål). Plate-beslagets sider er utstyrt med tenner 13 og 14 som er fremstilt ved utstansing og som kan ha sin største bredde i beslagets lengde- eller sideretning. Beslaget kan også påønskete steder innbefatte utstansete tenner 15 som er vendt i annen retning. Disse tenner 15 anvendes for detaljer som skal fastgjøres til konstruksjonen.

Tennene kan med fordel være utstanset parvis symmetrisk på slik måte, at spissen av en tann løsgjøres fra undersiden av en rett overforliggende, annen tann. Ved fremstillingen av konstruksjonen bøyes platebeslaget rundt stegplaten, slik at tennene 13 og 14 trenger inn i stegplaten 11 og fastlåser beslaget 12 i stilling. Fig. 2 viser en annen, fordelaktig versjon av oppfinnelsen. Stegplaten kan i dette tilfelle være fremstilt av samme materiale, f.eks. finér, som ved utførelsesformen ifølge fig. 1. Platebeslaget 22 motsvarer også stort sett det platebeslag som er vist i fig. 1, men innbefatter utstansete tenner 23-26 av slik form, at de automatisk styres mot sidene. Denne selvstyringstendens vil i høy grad øke forbandets fasthet. Selvstyringen opprettes på enkel måte, f.eks. ved at tennene 23-2 6 forbøyes ganske lite i den retning hvori de ønskes styrt. Selvstyringen kan dessuten opprettes ved hensiktsmessig utforming av tennene. Fig. 3 viser en utførelsesform av oppfinnelsen som, i for-hold til de tidligere beskrevne versjoner, vil gi øket fasthet overfor belastninger i sideretning. Stegplaten 31 består av finér eller liknende materiale og beslaget 32 som er bøyd rundt stegplaten 31, er utstyrt med utstansete tenner 33 og 34. Disse tenner 33 og 34 er dimensjonert med en slik lengde, at tennene 33

og 34, under sluttfasen av den innbyrdes sammenføyning av beslag og stegskiven, støter mot platen på den motsatte side, slik at tennene bøyes sidelengs. Tannspissene henholdsvis 33a og 34a vil med andre ord bøyes i sideretning, fortrinnsvis til halv-sirkelform, hvorved det opprettes et særlig stabilt forband.

Forankringens effektivitet kan økes ytterligere ved å lede elektrisk strøm mellom tennene 33 og 34 og den motstående beslagplaten idet tennene støter mot platen, hvorved tennene vil fast-sveises i en punktsveisliknende søm. Den lokale oppvarming som oppstår under sveisingen, er ufarlig, da platene hindrer sur-stoff tilførsel med derav følgende antennelse av .stegplaten.

Fig. 4a viser en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen, som gjør det mulig å oppnå vesentlige, ekstra fordeler. Stegplaten er i denne versjon omsluttet av et platebeslag 42. Platebeslaget kan være fastgjort ved hjelp av tenner av form som vist i hvilken som helst av fig. 1-3. Den vesentlige fordel ved denne utførelsesform skyldes de anordnete fremspring hvori det kan forankres eller opphenges en belegningsplate eller en annen konstruksjonsdel som fastgjøres ved sveising, lodding, skrue-forbindelser eller på annen måte.

Ifølge fig. 4b kan en belegningsplate og/eller annen konstruksjonsdel 45 anbringes i stilling uten å forankres til fremspringet, eller ved å fastgjøres f.eks. med skruer som strekker seg gjennom fremspringet. Fig. 5 viser en fordelaktig versjon av oppfinnelsen. Ved denne utførelsesform er kanten av stegplaten 51 omgitt av et beslag 52. Platebeslaget er imidlertid fremstilt med hul tverr-snittsform. Det kan derved om nødvendig benyttes andre tverr-snittsformer enn den rektangulære. Konstruksjonen gjør det mulig å anbringe et lag av fyllmateriale 53 i platebeslaget. Laget kan eksempelvis bestå av tre, platemateriale, fyllmasse eller varmeisolasjonsmateriale. Også denne versjon kan uten vanskelighet utstyres med tenner 54 og 55 som på enkel måte gjør det mulig å feste en belegningsplate til bjelkens ytterside. Platen kan også fastgjøres ved hjelp av spiker, haker, skruer og nagler, eller ved sveising o.l. Fig. 6 viser en annen, fordelaktig versjon av oppfinnelsen. Denne avviker fra de tidligere beskrevne utførelsesformer ved at beslaget som er fastgjort til stegplaten 121, består av minst tre forskjellige deler, nemlig to tannbånd 122 og en sammenhengende eller avbrudt flensplate 125. Stegplaten 121 kan være fremstilt av samme materiale, f.eks. finér, som i versjonen ifølge fig. 1. For at tannbåndene 122 skal kunne forbindes med hverandre og oppta belastninger, kan det ved de frie kanter fastgjøres en enhetlig flensplate 125 ved sveising, pressing eller gjennomskjæring med krafttenger med passende mellomrom eller kontinuerlig. Tennene kan derved være av en av de tidligere beskrevne typer.

En slik konstruksjon er forbundet med flere andre fordeler. Tilvirkningen, håndteringen og fastgjøringen av de tannforsynte, enkle platestrimler som forankres ved kanten på begge sider av stegplatene, kan gjennomføres på enkel måte.

Det er videre mulig å tilvirke bjelker som bare er utstyrt med tannstrimler, for lagring.

Det kan anvendes ulike stålmengder og beslagformer på forskjellige steder i konstruksjonen, selv om det benyttes ett og samme tannforsynte forankringsbånd i hele produksjonen.

Det er også mulig å benytte små stålmengder. Den enhetlige flensplaten kan erstattes av tverrbeslag som fastgjøres på de nødvendige steder.

Metallet i dekkplatene kan avvike betydelig fra materialet

i tannbåndene. Dekkplaten kan f.eks. være utstyrt med fiber-armering.

Videre kan det uten vanskelighet benyttes ulike, kompli-serte beslagformer, da forankringen til steget er standardisert.

Flensplaten er ikke nødvendigvis jevntykk, men kan ha tyn-nere kanter som vil lette monteringen. Alt etter belastningen kan platetykkelsen også variere i lengderetningen.

Avhengig av materialet i steget kan det anvendes forskjellige tannbånd, dvs. at tennenes form og tetthet, båndets bredde osv. kan varieres.

Konstruksjonen kan bibringes en nødvendig forspenning ved

å strekke tannbåndét som fastgjøres til kanten av steget, og/ eller flensplaten innen de forankres i stilling.

Det fremgår av fig. 7 hvordan tannbåndene 14 2 og flensplaten 145 fastgjøres til hverandre ved hjelp av en s.k..takplatefals. Ulike detaljer kan forbindes med flensen 14 5, enten gjennom to plater umiddelbart ved steget 141, eller gjennom fem plater på det tykkeste sted av flensen 14 5.

Fig. 8 viser en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen, som gjør det mulig å forbinde flere bjelker eller bjelkeelementer med hverandre. Andre konstruksjoner kan f.eks. ved hjelp av spiker, fastgjøres til fyllmaterialet 156 som består av trevirke.

Det er i fig. 9 vist et beslag 162 som er fremstilt av en~eneste plate, og som ikke vil foranledige produksjonstekniske vanskeligheter, idet tennene, forut for presningsstadiet, er bøyet utad fra platen 162 på slik måte at de danner kroker, hvor tennenes spiss 168 forløper i plan med beslagplaten.

De mekaniske anslutninger som er beskrevet i det ovenstående er tilstrekkelige i normaltilfeller, men vil ikke tilfredsstille alle krav, da det iblant er nødvendig å opprette en helt ubevegelig forbindelse. Videre kan en mekanisk anslutning svekkes av de formforandringer som forårsakes av fuktighetsvariasjoner og de derved opptredende, ubestemte krefter. Selv om det nød-vendige antall tenner som utbøyes fra platen er meget stort,

kan innpressingen av tennene i steget medføre beskadigelse av dette. Selv om steget ikke beskadiges, kan forbindelsesflaten mellom beslaget og steget bli altfor liten og forbindelsen altfor svak dersom det bare anvendes en eneste mekanisk anslutning. Forbindelsesflaten på tennene som er utstanset av beslagplaten, er dessuten ikke nødvendigvis optimal.

Det kan opprettes en helt ubevegelig forbindelse ved at

det i tillegg anvendes lim mellom beslaget og stegkanten. Limets herdningshastighet kan ved behov reguleres ved forvarming av beslaget eller ved anvendelse av beslaget som elektrisk motstand.Herdningen av limet må ikke nødvendigvis foregå i fabrikasjons-lokalene, da produktet, umiddelbart etter at beslaget er fast-presset, kan transporteres til et lager hvor den endelige herd-ning foregår mens tennene opprettholder det nødvendige presstrykk.

Hvis metallbeslaget fastgjøres til stegplaten ved hjelp av hule eller massive forankringselementer, vil anslutningen mellom beslaget og steget oppta en flate som er større enn ved anvendelse av de tenner som er utstanset av beslaget. For å eliminere de håndteringsvanskeligheter som kan oppstå under fastgjøring av prefabrikerte platebeslag, f.eks. av enhetstype, til stegkantene, eller under annen håndtering, kan det benyttes separate forankringselementer som fastgjøres i stilling under tilvirkingen.

Beslagets fasthets- og stivhetsegenskaper vil kunne forbedres ved anvendelse av en sterkere og stivere plate, f.eks.

Fe 52, Fe 60 eller Fe 70. Dette vil imidlertid medføre vanskeligheter på grunn av metallenes tilbøyelighet til brudddannelse. For å unngå dette kan det benyttes ulike typer av fibrer (eksempelvis kullfibrer som fastgjøres på platebeslagene). En slik anvendelse av fibrer (f.eks. kullfibrer) som er forbundet med beslagplatene, vil øke stivheten og fastheten av den metallplate som benyttes som beslag, hvorved også konstruksjonens stivhet og fasthet forbedres. Fiberforsterkningene festes på den hele, uper-forerte del av beslaget, f.eks. i tilknytning til galvanisering.

En betydelig, ekstra fordel vil oppnås ved en versjon av ~ oppfinnelsen hvor beslagplatene er forspent innen de fastpresses på stegplaten. Hvis det opprettes en viss normalspenning, enten trykk- eller strekkspenning, bare i det ene beslag innen dette forankres til stegplaten, vil det frembringes en forspent bjelke som ved bøyningsbelastning, som kjent, har bedre egenskaper enn en bjelke som er fremstilt uten forspenning. Ved å opprette trykk-spenning i beslagene innen de fastpresses, kan bukling av steget forhindres.

Oppfinnelsen er i det ovenstående beskrevet under henvis-ning bare til et fåtall fordelaktige utførelsesformer. Det er innlysende at oppfinnelsen på ingen måte er begrenset til de beskrevne versjoner, men at flere modifiseringer vil kunne fore-tas innenfor oppfinnelsens ramme som er definert i de etterfølgende patentkrav. Den plate som benyttes som beslag, kan f.eks. ha en profilering som avstiver beslaget, letter håndteringen av beslaget og øker flateinnholdet av den statisk virkende plate som tjener som beslag.

Claims (12)

1. Kombinasjonsbjelke, -pel eller -stav, som omfatter et steg (11,21,31,41,51) av trevirke, en trebasert plate eller plast-materiale samt minst ett beslag som er fremstilt av en metallplate (12,22,32,42,52) eller metallplater og fastgjort til stegkanten, karakterisert ved at metallplaten eller metallplatene som danner beslaget, er bøyet rundt steget på slik måte at utstansete tenner e.l. i metallplaten festes stort sett i stegplatens sideflater og forankrer beslaget til steget, hovedsakelig over den fulle tykkelse av steget.

2. Kombinasjonsbjelke i samsvar med krav 1, karakterisert ved at beslaget er tilvirket av minst tre deler, hvorav to spikerbånd (122,142,152,162) og i hvert fall én flensplate (125,145,155) som er fastgjort til hverandre.

3. Kombinasjonsbjelke i samsvar med krav 2, karakterisert ved at flensdelen (125,145,155) som er fastgjort til spikerbåndet (122,142,152) er enhetlig eller fremstilt av deler og forbundet med spikerbåndet ved sveising, ved hjelp av utstansete og gjennompressede, små tenner, en takplatefals eller på annen måte.

4. Kombinasjonsbjelke i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at de utstansete tenner (33, 34) i den metallplate som danner beslaget, har slik lengde at de strekker seg gjennom stegplaten og derved, under pressingsstadiet, bøyes til siden fortrinnsvis mot en motstående beslagplate.

5. Kombinasjonsbjelke i samsvar med krav 4, karakterisert ved at spissene av tennene (33,34) er fastgjort til den motstående beslagplate ved sveising eller på liknende måte.

6. Kombinasjonsbjelke i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at de utstansete tenner i metallplaten som danner beslaget, er utformet usymmetrisk eller i viss grad utbøyd, slik at tennene under opprettelsen av anslutningen styres automatisk mot forskjellige sider, hvorved forbindelsens fasthet øker.

7. Kombinasjonskonstruksjon i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at beslaget og steget er forbundet med hverandre, utelukkende eller i samvirkning med tennene, med spesielle, hule eller massive forankringselementer som gjennomtrenger beslagplaten i hvert fall på den ene side, hvorved spissen av forankringselementet enten forblir i rett-linjet stilling inne i steget eller bøyes mot den motstående, plate, eller hvor forankringselementet gjennomtrenger begge plater slik at spissen kan slåes til side (bø yes) eller nagles.

8. Kombinasjonskonstruksjon i samsvar med et av kravene 1-7, karakterisert ved at det på metallflåtene er fastgjort fibrer (f.eks. kullfibrer) ved eller i forbindelse med galvanisering, forsinking eller plastinnstøping av metallet.

9. Kombinasjonskonstruksjon i samsvar med et av kravene 1-8, karakterisert ved at metallbeslaget, under den egentlige forankringsprosess eller etter denne, ved hjelp av en spiss er blitt utstyrt med forsenkninger eller hull hvis kanter trenger inn i stegplaten og derved forhindrer glidebevegelse mellom steget og beslaget.

10. Kombinasjonsbjelke i samsvar med et av kravene 1-9, karakterisert ved at det i beslaget er anordnet en fylning (53) av isolasjons- eller tremateriale, som opptar belastninger og/eller hvortil det kan fastgjøres andre konstruk-sjonsdetaljer.

11. Kombinasjonsbjelke i samsvar med et av kravene 1-10, karakterisert ved at beslagplatene (12,22,32, 42,52) av metall er påført en forspenning innen beslaget forankres til stegplaten.

12. Kombinasjonskonstruksjon i samsvar med et av kravene 1-11, karakterisert ved at anslutningen mellom metallbeslaget og/eller forankringselementene og steget for-sterkes med lim (f.eks. polyuretan-, neopren-, fenol- eller harpiksbasert)., og at limets herdningsprosess kan reguleres ved hjelp av en inngående detalj i selve konstruksjonen (dvs. beslaget av metall), som forvarmes eller benyttes som elektrisk motstand.