AT3590U1

AT3590U1 - Holzbauelement

Info

Publication number: AT3590U1
Application number: AT0075198U
Authority: AT
Inventors: Gerhard Dr Schickhofer
Original assignee: Holzindustrie Preding Ges M B
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2000-05-25
Also published as: WO2000029180A1

Abstract

Ein Holzbauelement bildet einen tragfähigen flächenhaften Massivkörper, wie beispielsweise eine Deckenplatte und umfasst mehrere, beispielsweise fünf Lagen (1, 2, 3, 4, 5) von miteinander verleimten und verpressten Flachspanstreifen (6, 7), die in jeder Lage weitestgehend übereinstimmende Abmessungen aufweisen und hinsichtlich ihrer Längserstreckung in benachbarten Lagen jeweils unterschiedlich orientiert sind. Es können Grobflachspanstreifen mit einer Länge von 100 bis 300 mm, einer Breite von mindestens 20 mm und einer Stärke von über 1 mm sowie vorzugsweise in der oder den Außenlagen Feinflachspanstreifen mit einer Länge von mindestens 50 mm, einer Breite von mindestens 20 mm und einer Dicke von 0,4 bis 1 mm vorgesehen sein. Die Orientierung in einer Lage (1, 2, 3, 4, 5) kann eine Richtungsorientierung (Längsrichtung, Querrichtung) aber auch eine Zufallsorientierung sein. Die Stärke einer Lage (1, 2, 3, 4, 5) beträgt 2 bis etwa 50 mm und die Gesamtstärke des als Platte ausgebildeten Massivkörpers beträgt 30 bis ca. 150 mm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Holzbauelement als lastabtragen- der Massivkörper, insbesondere ein lastabtragendes grossflä- chiges massives Wand-, Decken oder Dachelement, welches meh- rere durch Verleimung und Verpressung miteinander verbundene Lagen unterschiedlicher Faserorientierung umfasst.

Im Gegensatz zu Holzfaserplatten oder Sperrholzplatten, die im Bereich des Bauingenieurwesens in erster Linie zur Ver- kleidung insbesondere von Rahmenkonstruktionen eingesetzt werden, also selbst keine unmittelbar tragende Funktion haben, ist sogenanntes Brettsperrholz (BSP) oder Kreuzlagen- holz (KLH) bekannt. Dabei handelt es sich um Vollholzbretter, die zueinander versetzt in mehreren Lagen grossflächig über- einander verleimt sind. Die Faserrichtung der Vollholzbretter wechselt von Lage zu Lage bei diesem Holzbauelement. Es kann Fertigbetonteile im Hochbau, z. B. Wände mit vorgefertigten Fensteröffnungen und Türöffnungen, Fussboden- und Deckenele- mente ersetzen und weist die durch Schwinden und Verziehen von Massivausführungen aus natürlich gewachsenem Holz (Blockbauweise) nicht auf.

In den Bereich der nicht lastabtragenden Verkleidungsplat- ten fallen die bereits erwähnten Holzfaserplatten sowie auch die in ihren Dimensionen mit Holzfaserplatten übereinstimmen- den Flachspanplatten. Diese werden in Plattenstärken bis etwa- 2 oder 3 cm hergestellt und bestehen aus Spänen von annähernd gleicher Stärke (ca. 0,5), jedoch unterschiedlicher Breite, meist bis ca. 100 mm. Dieses Ausgangsmaterial wird in Etagen- pressen chargenweise oder im Durchlaufverfahren kontinuier- lich zu Platten verpresst. Solche Platten sind als sogenannte OSB-Platten (oriented strand boards) aus der EP 259 069 B1 bekannt. Sie weisen einen Schichtenaufbau der Späne auf.

Innerhalb der Plattenstärke sind z. B. drei Schichten von je 4 mm in den Aussenlagen und ca. 10 mm in der Mittellage vorgesehen. Von Schicht zu Schicht sind die Späne in ihrer Längserstreckung unterschiedlich und durch ihre ungleiche Breite nur sehr ungenau orientiert, also z. B. von Schicht zu Schicht mehrheitlich erkennbar ca. um 90 verdreht vorge- sehen. Diese derart verleimten und verpressten Platten dienen beispielsweise der Verplankung von Rahmenstrukturen eines Fertigteiles im Wohnbau. Es wird ein Holzrahmen einseitig mit @

einer solchen Platte beplankt, dann eine Füllung aus Dämmstoffen wie Mineralwolle, Holzwolle od. dgl. angebracht und das Element durch eine zweite Platte geschlossen. Ein Skelett bzw. die Rahmen dieser Fertigelemente übernehmen die vertikale Last und sind für die Statik massgebend.

Bei Fussboden- oder Deckenkonstruktionen werden Träger aus Vollholz oder sogenanntem KVH (Konstruktionsvollholz) verwendet ; diese Träger unterstützen z. B. einen Bretterboden und können auch aus sehr langen in Trägerlängsrichtung orientierten verleimten und verpressten Flachspänen her- gestellt sein. Die Länge dieser parallel und ausschliesslich in einer Richtung orientierten Flachspäne liegt bei ca.

300 mm.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein tragfähiges Holzbauele- ment der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das auf Grund eines speziellen Aufbaues mit darauf abgestimmten Flachspanstreifen hohe Festigkeitswerte und selbstständige und lastabtragende Tragfähigkeit bei Bauwerken erreicht, fer- ner die Nachteile des gewachsenen Holzes vermeidet und schliesslich die Vorfertigung kompletter lastabtragender Wände, Decken oder Dachbereiche als massiver Baukörper ermöglicht.

Dies wird dadurch erreicht, dass die Lagen wie bekannt aus Flachspanstreifen mit innerhalb einer Lage im Wesentlichen gleicher Streifenorientierung, jedoch zu benachbarten Lagen unterschiedlicher Steifenorientierung ausgebildet sind, dass die Flachspanstreifen innerhalb einer Lage jeweils gleiche Breite, weitgehend gleiche Stärke und etwa gleiche Länge jedoch von Lage zu Lage gegebenenfalls unterschiedliche Ab- messungen aufweisen und dass die Flachspanstreifen innerhalb des Lagenverbundes eine Breite von mindestens 20 mm, eine Stärke von 0,4 bis 3 mm und eine Länge von 50 bis 300 mm, vorzugsweise von etwa 160 mm haben.

Die Mehrlagigkeit des massiven Holzbauelementes zusammen mit der Orientierung der besonderen Flachspanstreifen, die zu benachbarten Lagen unterschiedlich ist, führt zu den hervorragenden statischen und dynamischen Eigenschaften, die jene von Betonfertigteilen im Allgemeinen übertreffen, wobei Verformungen infolge Tempe- ratur, Feuchtigkeit od. dgl. Einflussparameter nicht auftre-

ten. Das homogene massive Holzbauelement kann im Werk zu einer Wand od. dgl. mit den nötigen Öffnungen und/oder Bear- beitungen ausgestattet werden, sodass weder eine Rahmen- konstruktion noch eine aufwändige Bearbeitung vor Ort notwen- dig ist. Es genügt in vielen Fällen, die Bauelemente zu ver- binden um eine stabile tragfähige Struktur zu erhalten.

Es ist zweckmässig, wenn die Flachspanstreifen als Grob- flachspanstreifen eine Länge von 100 bis 300 mm, eine Breite von mindestens 20 mm und eine Stärke von mehr als 1 mm, vor- zugsweise eine Länge von 180 mm, eine Breite von 40 mm und eine Stärke von 2 mm, und als Feinflachspanstreifen eine Länge von mindestens 50 mm, eine Breite von mindestens 20 mm und eine Dicke von etwa 0,4 bis 1 mm aufweisen. Somit kommen zwei Grössen von Flachspanstreifen in Frage, wie sie bei- spielsweise im Sinne des AT 002298 U aus einem Stamm und zwar aus den Differenzvolumen zwischen der Stammform und der Kant- holzform (Kreisquerschnitt und eingeschriebenes Rechteck) in einer Blockformungsmaschine mit mindestens zwei Zerspanstufen anfallen.

Durch ein Einpressen oder Ritzen von Perforationen in den Stamm bzw. das vorberarbeitete waldkantige Kanzholz oder Prisma ergeben sich besonders präzise gleichförmige Flachspanstreifen, wobei keinerlei Abfall wie auch keine Sägespäne anfallen. Letztere verursachen durch den hohen Leimbedarf eine Verteuerung des Endproduktes bei gleichzei- tiger Reduktion der Festigkeitseigenschaften. Die Flachspan- streifen gemäss der Erfindung stammen vorzugsweise aus dem Splintholzbereich eines Stammes, also aus dem Randbereich und nicht aus dem Kernbereich. Dieses Splintholz hat um etwa 15% höhere Fertigkeitswerte als das Kernholz und ist daher für die Herstellung bzw. den Aufbau eines hochfesten massiven Holzbauelementes besonders geeignet. Genau auf diese Flach- spanstreifen kann mittels der Vorrichtung nach dem vorge- nannten AT 002298 U zugegriffen werden.

Für die Festigkeit des Holzbauelementes ist es zweckmässig, wenn mindestens drei Lagen vorgesehen sind und wenn die Flachspanstreifen innerhalb einer Lage einheitlich, gegebe- nenfalls auch einheitlich regellos orientiert sind. So sollte die Mittellage längsorientiert im Sinne der Hauptbeanspru- chungsrichtung und die beiderseits anschliessenden Lagen

querorientiert sein. Die Orientierung wechselt daher jeweils um 90 zwischen den Lagen. Insbesondere sind die Flachspan- streifen in einer oder mehreren Lagen jeweils lagenweise ein- heitlich richtungsorientiert parallelgestreut und bzw. oder weisen in einer oder mehreren einzelnen Lagen jeweils eine regellose Zufallsorientiertung, insbesondere mit einer Ver- flechtung der Flachspanstreifen in allen Richtungen auf.

Die Vorschrift der lagenweisen unterschiedlichen Orientierung der Flachspanstreifen schliesst auch eine oder mehrere Lagen ein, die eine Zufallsorientierung aufweisen und deren Flachspan- streifen regellos verteilt sind. Somit kann eine Mittellage aus kreuzweise ungeordneten Flachspanstreifen aufgebaut sein, wobei dann beiderseits z. B. in Längsrichtung orientierte Lagenplatten anschliessen. Es ist vorteilhaft, wenn die Mit- tellage bzw. die Mittellagen aus Grobflachspanstreifen und zumindest eine aussen liegende Lage aus Feinflachspanstreifen aufgebaut ist. Damit ergibt sich eine glatte Oberfläche.

Sollte sie desorientiert strukturiert gewünscht sein, dann kann man die Aussenlage auch aus Feinflachspanstreifen in regelloser Orientierung ausführen. Gegenüber einer Mittellage sollte der Aufbau des Holzbauelementes symmetrisch sein, also mit anderen Worten ist es zweckmässig, wenn die Anzahl der Lagen ungerade ist.

Insgesamt ist es zweckmässig, wenn die Lagenstärken zwischen 2 bis 50 mm liegen und wenn die Gesamtstärke des Holzbauele- mentes 30 bis ca. 150 mm beträgt. Durch Holzbauplatten dieser Stärken können fast alle Belastungsfälle, die im Holzbau (Hochbau, Brückenbau) vorkommen, beherrscht werden.

Der Lagenaufbau ermöglicht es, dass mineralische oder syn- thetische Brandhemmer in der Verleimung der Flachspanstreifen und bzw. oder zwischen den Lagen vorgesehen sind. Ebenso kann das Holzbauelement innerhalb der Lagen oder zur höheren Ver- festigung der Lagen als Verbundmaterial gegeneinander mit ge- flecht- oder netzartigen Armierungen ausgestattet sein. Unter den Holzbauelementen werden Platten, zugeschnittene Struk- turen als Fertigteile und Träger, Balken auch in Quer- schnittsformen verstanden, die für KVH (Konstruktionsvoll- holz) geläufig sind.

Die Herstellung erfolgt mit Hilfe bekannter Pressen, wobei ebenfalls bekannte Streuköpfe für die Ausrichtung und Rich- tungsorientierung der Flachspanstreifen beim lageweisen Auf- streuen sorgen. Je Lage werden die Flachspanstreifen (Grob oder Fein, zufallsorientiert, längsorientiert, querorien- tiert) in beispielsweise 150 mm Höhe aufgestreut. Leim sorgt für die Verbindung. Somit ergeben sich Höhen von 450 bis 750 mm, die dann zu Platten oder Trägern von beispielsweise 120 mm zusammengepresst werden. Dies erfolgt auf Walzenpres- sen oder mit Hilfe von Etagenpressen.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 1 zeigt drei Lagen eines plattenförmigen Holzbauelementes, auseinander gezogen und mit den Flachspanstreifen in Ansicht, Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Holzbauelement, beispielsweise fünfschichtig, Fig. 3 ein Diagramm der Steifigkeit der Flachspanstreifen (MOE [%] in Abhängigkeit von der Länge der Flachspanstreifen 1 [mm] für zunehmende Prozentzahl der je Schicht ausgerichteten Flachspanstreifen, Ausrichtungsgrad [%]) und Fig. 4 ein Fertigelement.

Aus Fig. 3 ergibt sich, dass mit höherem Ausrichtungsgrad der Flachspanstreifen in den Lagen die Festigkeits- und Stei- figkeitseigenschaften des Holzbauelementes zunehmen und dass eine Art Sättigung ab einer Streifenlänge von ca. 150 mm ein- tritt. Daraus folgt, dass Flachspanstreifenlängen von 150 mm im Hinblick auf eine Optimierung der Festigkeitseigenschaften am günstigsten sind. Dazu wird ergänzend bemerkt, dass für ein grossformatiges, in allen Richtungen lastabtragendes mas- sives Wandelement gemäss Fig. 4, rund 60% der Flachspanstrei- fen in vertikaler Richtung orientiert sein sollten, um die vertikalen Lasten unmittelbar abzutragen und rund 40% in horizontaler Richtung orientiert sein sollten, um aussteifend zu wirken und die horizontalen Lasten abzutragen.

Damit ist es zweckmässig, ein Holzbauelement gemäss Fig. 2 und 4 mit fünf verpressten Lagen 1,2, 3,4, 5 und die Lagen 1,4 und 5 mit vertikaler Orientierung der Flachspanstreifen 6 auszubilden, während die Flachspanstreifen 7 in den Lagen 2 und 3 horizon- tal auszurichten.

Fig. 1 zeigt ein Holzbauelement mit drei Lagen 1,2, 3 und mit der vorerwähnten Orientierung der Flachspanstreifen 6 und 7. Dieses Holzbauelement könnte im Sinne einer maximalen Belastbarkeit demnach so zum Einsatz kommen, dass die Flach- spanstreifen 7 in vertikaler Richtung liegen. Somit könnte auf dem Holzbauelement, z. B. einer tragfähigen Flachspan- platte jeweils jene Vorzugsrichtung angegeben sein, in der die Mehrzahl der Flachspanstreifen orientiert ist und daher die grosse Belastbarkeit gegeben ist.

Die Decklagen bei Fig. 1, also die Lagen 2 und 3, und bei Fig. 2, die Lagen 4 und 5, könnten mit Feinflachspanstreifen bestückt sein, also solchen, die mindestens 50 mm lang, 20 mm breit und 0,4 bis 1 mm dick sind. Diese Feinflachspanstrei- fen, die beispielsweise gemäss AT 002298 U als wertvolles Nebenprodukt auf einer zweistufigen oder mehrstufigen Block- formungsmaschine anfallen, bilden eine weitgehend glatte Oberfläche, die als Sichtfläche geeignet ist oder eine Tape- zierung bzw. einen Anstrich unmittelbar erhalten kann. Die innere Lage 1 in Fig. 1 bzw. die Lagen 1, 2,3 in Fig. 2 kön- nen Grobflachspanstreifen, wie z. B. die Flachspanstreifen 6, beispielsweise mit einer Länge von 150 mm umfassen. Einzelne der Lagen können auch mit Zufallsorientierung der Grob- oder Feinflachspanstreifen ausgebildet sein ("random"-Orientie- rung).

Wesentlich ist, dass benachbarte Lagen unterschiedlich orientiert sind.

Das erfindungsgemässe Holzbauelement ist die ideale Basis für Fertigteile von Bauwerken wie insbesondere von Häusern, wobei nicht nur die Festigkeitseigenschaften sondern auch Schallschutz und Wärmedämmung ausgezeichnete Werte aufweisen.

Das erfindungsgemässe Holzbauelement ist wesentlich leichter als das statisch gleichwertige Betonfertigelement und hin- sichtlich Wärmedämmung und bauphysikalischer Eigenschaften dem Betonfertigelement überlegen.

Die Flachspanstreifen sind, wie schon aus der Bezeichnung hervorgeht, speziell in der Breite exakt dimensionierte lang gestreckte, dünne Lamellen, die sich von den bekannten kür- zeren Flachspänen der sogenannten OSB-Platten mit sehr un- terschiedlichen Breiten und daher sehr grober Geometrie we- sentlich unterscheiden. Bei der Erfindung werden je Lage

Flachspanstreifen eingesetzt, die weitestgehend gleiche Ab- messungen haben, also in ihrer Geometrie annähernd überein- stimmen. Dies trifft ganz besonders für die Streifenbreite zu.

Claims

ANSPRÜCHE: 1. Holzbauelement als lastabtragender Massivkörper, insbe- sondere ein lastabtragendes grossflächiges massives Wand-, Decken oder Dachelement, welches mehrere durch Verleimung und Verpressung miteinander verbundene Lagen unterschied- licher Faserorientierung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (1, 2,3, 4,5) wie bekannt aus Flachspan- streifen mit innerhalb einer Lage im Wesentlichen glei- cher Streifenorientierung, jedoch zu benachbarten Lagen (1,2, 3,4, 5) unterschiedlicher Steifenorientierung ausgebildet sind, dass die Flachspanstreifen (6, 7) innerhalb einer Lage jeweils gleiche Breite, weitgehend gleiche Stärke und etwa gleiche Länge jedoch von Lage zu Lage gegebenenfalls unterschiedliche Abmessungen aufwei- sen und dass die Flachspanstreifen (6,7) innerhalb des Lagenverbundes eine Breite von mindestens 20 mm, eine Stärke von 0,

1,2, 3,4, 5) ungerade ist.

2. Holzbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachspanstreifen (6,7) als Grobflachspanstrei- fen eine Länge von 100 bis 300 mm, eine Breite von min- destens 20 mm und eine Stärke von mindestens 1 mm, vor- zugsweise eine Länge von 180 mm, eine Breite von 35 mm und eine Stärke von 2 mm, und als Feinflachspanstreifen eine Länge von mindestens 50 mm, eine Breite von mindes- tens 20 mm und eine Dicke von etwa 0,4 bis 1 mm vorzugs- weise 0,70 mm aufweisen.

3. Holzbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Lagen (1,2, 3) vorgesehen sind und dass die Flachspanstreifen (6,7) innerhalb einer Lage <Desc/Clms Page number 9> einheitlich, gegebenenfalls auch einheitlich regellos orientiert sind.

4. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachspanstreifen (6,7) in einer oder mehreren Lagen (1,2, 3,4, 5) jeweils lagen- weise einheitlich richtungsorientiert parallelgestreut sind und bzw. oder in einer oder mehreren einzelnen Lagen jeweils eine regellose Zufallsorientiertung, insbesondere mit einer Verflechtung der Flachspanstreifen in allen Richtungen aufweisen.

4 bis 3 mm und eine Länge von 50 bis 300 mm, vorzugsweise von etwa 160 mm haben.

5. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage (1) bzw. die Mittel- lagen aus Grobflachspanstreifen (6) und zumindest eine aussen liegende Lage (2,3 bzw. 4,5) aus Feinflachspan- streifen (7) aufgebaut ist.

6. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Lagen (1,2, 3 bzw.

7. Holzbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage (2; 3 ; 5) bzw. Lagen (2,3, 4,5) aus Feinflachspanstreifen mit Zufallsorientierung in regel- loser Streuung ausgebildet ist.

8. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagenstärken bei Lagen mit Fein- flachspanstreifen grösser als 2 mm, bei Grobflachspan- streifen grösser als 6 mm sind und dass die Gesamtstärke des Holzbauelementes 30 bis ca. 150 mm beträgt.

9. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mineralische, biogene und bzw. oder synthetische Zuschlagstoffe, z. B. als Brandhemmer, in der Verleimung der Flachspanstreifen (6,7) und bzw. oder zwischen den Lagen (1,2, 3,4, 5) vorgesehen sind.

10. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lagen (1,2, 3,4, 5) und bzw. oder zwischen den Lagen (1,2, 3,4, 5) eine biogene oder synthetische geflecht- oder netzartige Ar- mierung mitverleimt und mitverpresst vorgesehen ist.

11. Holzbauelement der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens eine Lage aus Holz, der Wider- <Desc/Clms Page number 10> standsklasse 1 bis 3 entsprechend Önorm EN 350-2, insbe- sondere Akazie, Robinie oder Lärche vorgesehen ist.

12. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Holzbauelementes klei- ner 30 mm ist, insbesondere aus gleich breiten Fein- flachspanstreifen max. 1 mm dick von klein und gesund- astigen Schwachrundhölzern, mit mindestens einer jeweils aussen liegenden gesundastigen Streifensichtfläche gebil- det ist.

13. Holzbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verleimbreite des Lagenverbundes Geschosshöhe, vorzugsweise 2,8 m bei endloser Herstell- barkeit, beträgt.