DE3218134C2

DE3218134C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines auf Biegung zu beanspruchenden Trägers aus Holz

Info

Publication number: DE3218134C2
Application number: DE3218134A
Authority: DE
Inventors: Claus 7562 Gernsbach Overlack; Werner 7560 Gaggenau Reppel
Original assignee: Casimir Kast & Co Kg 7562 Gernsbach De GmbH
Current assignee: Casimir Kast & Co Kg 7562 Gernsbach De GmbH
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1985-04-25
Also published as: FI71971B; DK152686C; FI831611A0; US4500378A; EP0102446A1; FI71971C; DK214883D0; FI831611L; DE3218134A1; CA1204043A; NO831668L; DK152686B; ATE27978T1; DK214883A; EP0102446B1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von im Einbauzustand auf Biegung beanspruchten Bauelementen aus Holz, die aus wenigstens zwei miteinander verleimten Teilen bestehen, wird zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Profils zumindest ein Teil mit einer in seiner Längsrichtung wirkenden linearen Kraft vorgespannt und unter Fortwirken der Kraft mit den weiteren Teilen verleimt, wobei vorzugsweise eines der Teile unter Zug-Vorspannung, ein anderes Teil unter Druck-Vorspannung gesetzt wird. Durch dieses Verfahren lassen sich querkraft freie vorgespannte Biegeträger in Leimbautechnik herstellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines auf Biegung zu beanspruchenden Trägers aus Holz, der aus wenigstens zwei unter Vorspannung miteinander verleimten Qüefschnittsteilen besteht.

Es ist bekannt, die Belastbarkeit von Holzprofilen durch Verformen derselben zu erhöhen. So kann beispielsweise ein Massivprofil, das als Biegeträger Verwendung finden soll, durch Vorbiegen in dem Belastungszustand entgegengesetzter Richtung unter eine gewisse Vorspannung gesetzt werden, die im Belastungszustand erst abgebaut werden muß, bevor die äußere Last zu einer Biegung in umgekehrter Richtung führt.

Dieses PrinziD ist auch schon im Leimbau, der in der Bautechnik zunehmend an Bedeutung gewinnt, angewendet worden. So sind beispielsweise Bretlschichtbinder bekannt, bei denen die einzelnen Lamellen in der der Belastung entgegengesetzten Richtung vorgebogen und dann verleimt werden. Bei diesem Verfahren wird allerdings das Trageverhalten des gesamten Querschnitts kaum verändert, da die Summe der aufgebrachten Vorspannungen in den einzelnen Lamellen über den Querschnitt gleich ist Ein solchermaßen hergestellter Träger

ίο hat lediglich eine Vorkrümmung (Überhöhung), die eine übermäßige Durchbiegung unter Belastung verhindert Bei einem anderen aus 'dem Leimbau bekannten Verfahren, und zwar der eingangs genannten Art, wird der Querschnitt des Trägers in beispielsweise drei Einzelteils Ie aufgegliedert, und es wird der mittlere Querschnittsteil in der der Belastung entgegengesetzten Richtung vorgebogen und anschließend mit den beiden äußeren Querschnittsteilen verleimt Hierbei wird zwar ein inneres Moment, das dem später aus der äußeren Last entstehenden Moment entgegengesetzt ist, erzeugt jedoch entstehen hier aufgrund des Herstellungsverfahrens Querkräfte, die im Verbundquerschnitt als Rückstellkräfte wirksam werden. Diese Rückstellkräfte sind der späteren Belastung gleichgerichtet und erhöhen daher die Schubspannungen im endgültigen Querschnitt Die resultierende Spannung im Einbauzustand wird zwar in den äußeren Fasern gegenüber einem nicht vorgebogenen Querschnitt abgebaut erreicht jedoch in den Grenzflächen, also den Leimflächen, ein weiteres Spannungsmaximum.

Diese bekannten Verfahren zur Erhöhung der Belastbarkeit von Biegeträgern aus Holz, die im übrigen stets an der Baustelle ausgeführt werden, haben keine nennenswerte praktische Bedeutung erlangt. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine in statischer Hinsicht größtmögliche Ausnutzung eines vorgegebenen Querschnitts des Trägers möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ein Querschnittsteil des Trägers mit einer in seiner Längsrichtung wirkenden linearen Kraft in einem Spannbett mittels einer Spanneinrichtung vorgespannt, unter Fortwirken der Kraft mit den weiteren Querschnittsteilen verleimt und nach dem Abbinden des Leims die Spanneinrichtung abgekoppelt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dem Träger ausschließlich Kräfte aufgeprägt, wie dies ähnlich bei Spannbeton mit Hilfe eingelegter Spannstähle geschieht. Im Gegensatz zum Spannbeton wird hier jedoch der Träger selbst in seinem ganzen Querschnitt unter Vorspannung gesetzt. Das hierbei erzielbare Moment ist besonders groß. Zugleich ist die Summe der aus der Vorspannung resultierenden inneren Spannungen gleich Null, so daß alle Spannungsreserven ausschließlieh der Tragfähigkeit des Profils zugute kommen. Durch die Vorspannung, d. h. durch das eingeprägte Moment, stellt sich nach dem Verleimen eine Verformung ein, die der später zu erwartenden Verformung des Trägers entgegengesetzt ist. Damit ist neben der Erhöhung der Tragfähigkeit auch eine Erhöhung der Formstabilität gegeben, so daß der Querschnitt bei gleichem Materialeinsatz wertvoller ist als bei der herkömmlichen Arbeitsweise bzw. gegenüber dem Querschnitt bei herkömmlicher Arbeitsweise verringert werden kann. Da zur Vorspannung ausschließlich Längskräfte herangezogen werden, ist der Querschnitt nach dem Verleimen frei von Querkräften. Es kann demzufolge die höchste zuslässige Schubspannung ausgenutzt

I ^{3 4}

f| werden. Das Vorspannen in einem Spannbett kann im F i g. 3 einen Querschnitt im Bereich einer Hochfre-

f§ Holzverarbeitungsbetrieb erfolgen, so daß der Träger quenz-Einrichtung und

H vorgefertigt an der Baustelle angeliefert werden kann. F i g. 4 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht einer anderen

H In bevorzugter Ausführung wird ein Querschnittsteil Ausführungsform der Spanneinrichtung.

f™ des Trägers mit einer Zugkraft und ein weiteres Quer- 5 Mit der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung

schnittsteil mit einer Druckkraft: vorgespannt, so daß soll ein Träger 1 mit I-Profil vorgespannt und verleimt

fdas erzielbare Moms/it seinen größtmöglichen Wer* er- werden. Die dieses Profil bildenden Stäbe bestehen aus

reicht. Besteht der Träger aas wenigstens drei Teilen, dem Steg 2 und zwei an dessen Längsseiten anschlie-

z. B. in Form eines Doppel-T-Profils, so kann die Zug- ßenden Gurten 3.

If Vorspannung in das eine äaßere Querschnittsteil, die io Die Vorrichtung weist zunächst eine Fördereinrich-

p Druck-Vorspannung in das andere äußere Querschnitts- tung in Form eines Wagens 8 auf, der mittels Rollen 6,7

g§ teil eingetragen werden. auf Schienen 4,5 verfahrbar ist und als Leim-Spannbett

H Bei einem solchen symmetrischen Querschnitt wird dient Hierbei ist wenigstens eine Rolle 7 als Führungs-

j|j man im allgemeinen auch die Druck- und die Zug-Vor- rolle, beispielsweise mit doppeltem Spurkranz, ausgebil-

H spannung symmetrisch aufbringen, doch ist selbstver- 15 det, um den Wagen 8 möglichst spielfrei zu führen. Statt

Il ständlich auch eine unsymmetrische Vorspannung mög- dessen können natürlich auch Bordrollen vorgesehen

ίί lieh. Diese bietet sich im übrigen auch bei unsymmetri- sein. Der Wagen 8 besitzt einen Boden 9 und einander

H sehen Querschnitten an. gegenüberliegende Seitenwangen 10,11. zwischen de-

% Eine weitere Optimierung ist erfindungsgemäS da· nen die Stäbe des Profils aufgenommen werden. Auf

|| durch möglich, daß für die die Zug-Vorspannung 1:ad für 20 dem Boden 9 des Wagens 8 befindet sich eine Unterlage

[S die die Druck-Vorspannung aufnehmenden Quer- 12 in Form einer der unteren ProFükontur angepaßten

S schnittstelle verschiedene Hölzer verwendet werden, Schablone. Eine der Seitenwangen — beim gezeigten

|i wobei deren Auswahl entsprechend ihren festigkeits- Ausführungsbeispiel die Seitenwange 11 — weist, eine

/ί technischen Eigenschaften erfolgt Preßeinrichtung auf, die in der Zeichnung durch eine

% Ebenso ist es möglich, für die die Vorspannung auf- 25 Preßfläche 13 und einen Richtungspfeil 14 schematisch

ßj nehmenden Querschnittsteile und für die nicht vorge- angedeutet ist Diese Preßeinrichtung wirkt von der Sei-

Kf spannten Querschnittsteile verschiedene Hölzer zu ver- te her auf den linken Gurt 3 des Profils, während die

'(;'·■ wenden. Auch hier kann die Auswahl nach festigkeits- andere Seitenwange — gegebenenfalls unter Zwischen-

Il technischen Gesichtspunkten erfolgen, um größtmögli- lage eines Holzbrettes oder dgl. — als Widerlager für

iij ehe Tragfähigkeit bei geringstem Kosteneinsatz zu er- 30 den anderen Gurt 3 dient

; 3 reichen. Die Vorrichtung weist ferner eine ortsfeste Drückein-

f Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrich- richtung 15 auf, die aus mehreren mit Abstand hinterein-

5$ tung, die gekennzeichnet ist durch wenigstens eine an ander angeordneten, galgenförmigen Trägern 16 be-

•:;,i den freien Enden des vorzuspannenden Querschnitts- steht, an deren Balken je ein mit dem Richtungspfeil 17

¹^ teils des Trägers angreifende Spanneinrichtung und ein 35 schematisch angedeuteter vertikaler Druckzylinder an-

:.J alle Querschnittsteile des Trägers in Parallellage auf- geordnet ist Die Druckzylinder wirken über ein oder

.fi nehmendes Leim-Spannbett mit wenigstens längs des mehr Druckstücke 18 auf die Oberseite des Stegs 2 und

I* einen äußeren Querschnittsteils verlaufenden, zustellba- der Gurte 3, so daß diese unter gleicher Andrückkraft

If ren Preßflächen. stehen. Auch das Druckstück 18 kann als Schablone

It Die vorzuspannenden Querschnittsteile des Trägers 40 entsprechend der oberen Profilkontur ausgebildet sein.

;■'; werden gegebenenfalls zusammen mit den weiteren Innerhalb der Drückeinrichtung 15 werden der Steg 2

H Querschnittsteilen oder aber vor diesen — in das Spann- und die Gurte 3 mittels der Druckzylinder 17 gegen die

ύ bett eingelegt und an ihren freien Enden an die Spann- Unterlage 12 gepreßt und dabei sowohl gerichtet als

¹ , einrichtung angeschlossen. Nach dem Leimauftrag, der auch gegeneinander ausgerichtet

außerhalb des Spannbettes oder in diesem erfolgen 45 Am Ende des Wagens 8, vorzugsweise an beiden Enkann, werden die Preßflächen gegen die äußeren Teile den, ist eine Spanneinrichtung 27 (Fig.2) angeordnet, des Trägers zugestellt, bis die für die Verleimung erfor- die an dem Spannbett, also an dem Wagen 8, z. B. an den derliche Preßkraft zur Wincung gebracht ist. Dabei Seitenwangen 10,11 oder auch am Boden 9 befestigt ist. bleibt die Spanneinrichtung in Wirkung. Nach dem Ab- Die in Fig.2 dargestellte Spanneinrichtung 27 dient binden des Leims, was beispielsweise im Hochfrequenz- 50 zum Eintragen einer Zug-Vorspannung. Sie weist zu Verfahren beschleunigt werden kann, werden die Preß- diesem 7weck ein Nagelblech 28 oder dgl. auf, das an flächen gelöst und du?» Spanneinrichtung abgekoppelt dem vorzuspannenden Teil — hier einer der Gurte 3 des Der Träger verformt sich dann entsprechend der aufge- Profils — angreift. Da« Nagelblech 28 sitzt gelenkig an prägten Vorspannungen. einem Arm 29 eines Winkelhebels 30, dessen anderer Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung 55 Arm 31 von einem die Vorspannung aufbringenden Gezeichnet sich aus durch zwei Spanneinrich«ungen zum wicht 32 belastet ist Der Winkelhebel 30 ist an einem Aufbringen je einer Zug- bzw. einer Druck-Vorspan- Bock 33 schwenkbat gelagert. Am anderen Ende des nung auf die äußeren Querschnittsteile des im Leim- Wagens 8 ist entweder eine gleichartige Zug-Spannein-Spannbett liegenden Trägers. Mit dieser Vorrichtung richtung 27 angeordnet, oder aber es wird der Gurt 3 lassen sich also einander entgegengesetzte Vorspannun- ω dort lediglich gehalten.

gen in den Träger eintragen, die zu einer größtmögli- Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird der andere

chen Tragfähigkeit führen. Gurt 3 des Profils unter eine Druck-Vorspannung ge-

Nachfolgend wird Uli Erfindung anhand der in der setzt. Zu diesem Zweck dieni die in Fig.4 gezeigte

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläu- Spanneinrichtung 27, die sich von der gemäß F i g. 2 nur

tert. In der Zeichnung zeigt 65 dadurch unterscheidet, daß das Nagelblech durch eine

F i g. 1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung, Druckplatte 34 ersetzt ist. Am anderen Ende des Spann-

Fig. 2 eine Seitenansicht hierzu im Bereich eines En- bettes kann eine gleichartige Spanneinrichtung oder

des der Vorrichtung mit einer Spanneinrichtung, auch nur ein einfaches Widerlager angeordnet sein.

In den beiden Darstellungen gemäß F i g. 2 und 4 sind das Leim-Spannbett 8 und die Spanneinrichtung 27 nur schematisch mit den Teilen 35 und 36 angedeutet. Sein Aufbau entspricht jedoch dem der Fig. I. Statt der Spanneinrichtung 27 gemäß zeichnerischer Wiedergabe s können auch Hydraulikzylinder vorgesehen sein, die entweder drückend oder ziehend an den Gurten 3 des Profils angreifen.

Die Querschnittsteile 2, 3 des Profils werden nach dem Aufbringen des Leims in der in Fig. 1 gezeigten ι ο Weise in das Leim-Spannbett eingelegt, und die Spanneinrichtung 27 wird mittels der Nagelbleche 28 bzw. über die Druckplatten 34 an die Gurte 3 angeschlossen und die Last 32 zur Wirkung gebracht Gleichzeitig oder nachher wird die Drückeinrichtung 15 in Tätigkeit ge- is setzt, so daß die Querschnittsteile 2, 3 des Profils in vertikaler Richtung ausgerichtet werden und nicht mehr ausweichen können. Danach wird die Preßeinrichtung 13, 14 in Betrieb gesetzt und das Profil seitlich verspannt, wobei die Spannkraft etwa das Dreifache der Drückkraft beträgt Danach werden die Druckzylinder 17 in ihre Ausgangslage gefahren, der Wagen also von der DrOckeinrichtung 15 freigegeben, so daß er zu einer in F i g. 3 wiedergegebenen Hochfrequenz-Einrichtung verfahren werden kann.

Die Hochfrequenz-Einrichtung 19 weist zwei obere Elektroden 20 als Heißelektroden und zwei untere Elektroden 21 als Kaltelektroden auf, zwischen denen das Profil 1 mittels des Wagens 8 hindurchbewegt wird. Vorzugsweise stehen die Elektroden in vertikaler und horizontaler Richtung unter einer Federkraft, so daß in Verbindung mit geeigneten Distanzhakern ein stets gleichbleibender Abstand zur Leimfuge 24 (siehe Fig.3) gewährleistet ist Der gleichmäßige Andruck kann in einfacher Weise dadurch gewährleistet werden» daß die Elektroden 20 über ein Gelenk 25 an einem Halter 26 sitzen, der seinerseits unter Wirkung einer senkrecht angeordneten Feder steht Damit kann zugleich die Lage der Elektroden 20, 21 an unterschiedliche Profilformen angepaßt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

45

50

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines auf Biegung zu beanspruchenden Trägers aus Holz, der aus wenigstens zwei unter Vorspannung miteinander verleimten Querschnittsteilen besteht,' dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Querschnittsteil (3) des Trägers (1) mit einer in seiner Längsrichtung wirkenden linearen Kraft in einem Spannbett mittels einer Spanneinrichtung (27) vorgespannt, unter Fortwirken der Kraft mit den weiteren Querschnittsteilen (2,3) verleimt und nach dem Abbinden des Leims die Spanneinrichtung (27) abgekoppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querschnittsteil (3) des Trägers (1) mit einer Zugkraft und ein weiteres Querschnittsteil (3) mit einer Druckkraft vorgespannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2 zum Herstellen von Trägern aus wenigstens drei Querschnittsteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug-Vorspannung in das eine äußere Querschnittsteil (3), die Druck-Vorspannung in das andere äußere Querschnittsteil (3) eingetragen wird.

4. Verfahren nach Ancpruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die die Zug-Vorspannung und für die die Druck-Vorspannung aufnehmenden Querschnittstelle (3) verschiedene Hölzer verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß fit die die Vorspannung aufnehmenden Querschnittsteile (3) und für die nicht vorgespannten Querschnittsteile (2) verschiedene Hölzer verwendet werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch wenigstens eine an den freien Enden des vorzuspannenden Querschnittsteils (3) des Trägers (1) angreifende Spanneinrichtung (27) und ein alle Querschnittsteile (2,3) des Trägers (1) in Parallellage aufnehmendes Leim-Spannbett (8) mit wenigstens längs des einen äußeren Querschnittsteils (3) verlaufenden, zustellbaren Preßflächen (13,14).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei Spanneinrichtungen (27) zum Aufbringen je einer Zug- bzw. einer Druck-Vorspannung auf die äußeren Querschnittsteile (3) des im Leim-Spannbett (8) liegenden Trägers (1).