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Die
Erfindung betrifft ein Holzbauelement aus Schichtholz mit mehreren
Holz-Schichten, insbesondere zur Verwendung als Schwelle oder als
Rahmenelement.
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Beim
Bauen mit Holz spielt die sich mit der Luftfeuchte verändernde
Holzfeuchte eine wichtige Rolle, da sich bei unterschiedlicher Holzfeuchte
auch die Abmessungen von Holzbauelementen ändern – "das Holz arbeitet". Die Veränderung der Abmessungen geschieht
dabei nicht gleichmäßig, sondern
ist abhängig
von der Faserrichtung des Holzes. Das Schwinden oder Quellen des
Holzes beträgt
etwa 8-10% in Richtung
der Jahresringe (quer zur Faserrichtung), etwa 3–5% in Richtung der Markstrahlen und
nur etwa 0,01% in Richtung der Holzfasern.
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Insbesondere
bei größeren Holzgebäuden mit
Höhen von
10 m und mehr ist bei der Verwendung bekannter Holzbauelemente ein
vergleichsweise hoher horizontal angeordneter Querholz-Anteil vorhanden,
der in Bezug auf die volle Gebäudehöhe je nach Konstruktionsprinzip
und Lastabtragungssituation etwa 1 bis 2 m der Gesamthöhe betragen
kann. Bei einer Verfor mung durch Schwinden oder Quellen des Holzes
kann dies bei nur 3% Verformung bereits zu einer Gesamtverformung
von mehr als 6 cm führen. Insbesondere
im Bereich von verputzten Fassaden oder massiv erstellten Treppenhäusern und
Aufzugsschächten
ist dies problematisch. Außerdem
wird der Querschnitt von im Holzrahmenbau üblicherweise verwendeten Pfosten
nach dem zulässigen
Pressdruck der Aufstandsfläche
auf einer Schwelle oder einem Rähm
dimensioniert, wobei meist ein größerer Querschnitt als hinsichtlich
der statischen Tragfähigkeit
notwendig ist.
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Es
besteht daher die Aufgabe, ein Holzbauelement zu schaffen, welches
insbesondere für
den Holzrahmenbau vorteilhaft einsetzbar ist und durch das die maßlichen
Veränderungen
von Holzbauwerken zumindest in Vertikalrichtung erheblich reduziert ist
und durch das auch der Querschnitt von Pfosten, die im Zusammenhang
mit diesen Holzbauelementen eingesetzt werden, optimiert, insbesondere
reduziert werden kann.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die Erfindung insbesondere vor, dass das Holzbauelement mehrere,
bezüglich
der Holz-Faserrichtung kreuzweise verlaufende, miteinander verbundene Holz-Schichten
aufweist, dass ein Teil der Holzschichten etwa in einer Quer-Belastungsrichtung
verlaufende Fasern und ein anderer Teil der Holzschichten etwa in
einer Längs-Belastungsrichtung
verlaufende Fasern aufweist und dass der Anteil der Holzschichten
mit Fasern in Quer-Belastungsrichtung und der Anteil der Holzschichten
mit Fasern in Längs-Belastungsrichtung
zumindest den statischen Stabilitätsanforderungen hinsichtlich
der Pressdruckfestigkeit einerseits und der Längszugfestigkeit andererseits
entsprechend dimensioniert sind und dass das Holzbauelement stangen-
oder balkenförmig
ausgebildet ist.
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Dadurch
weist das erfindungsgemäße Holzbauelement
für unter schiedliche
Belastungsrichtungen in der jeweiligen Belastungsrichtung verlaufende Holzfaseranteile
auf, die in diese Richtung ein geringes Schwund- und/oder Quellvermögen aufweisen. Werden
diese Holzbauelemente mit ihren Schichtstirnseiten etwa vertikal
ausgerichtet, ist in dieser vertikalen Richtung ein sehr hoher Anteil
vertikal gerichteter Holzfasern vorhanden und damit ein erheblich reduziertes
Schwind- und Quellmaß vorhanden,
sodass die eingangs erwähnten
Probleme bei Holzbauten vermieden oder erheblich reduziert werden
können.
Insbesondere ist der Queranteil des Holzes mit etwa horizontal verlaufenden
Fasern der für
Holzbauten verwendeten Holzbauelemente wesentlich reduziert und
somit maßliche
Veränderungen
durch die gesperrte Schichtung der Holzschichten der Holzbauelemente
gering und damit die Erstellung setzungssicherer Holzbauten und
Holzkonstruktionen möglich.
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Durch
die in Belastungsrichtung verlaufender Holzfasern können auf
die erfindungsgemäßen Holzbauelemente
auch höhere
Kräfte,
insbesondere Pressdrücke übertragen
werden. Beispielsweise bei etwa 50% Anteil derartiger, in Belastungsrichtung verlaufender
Holzfasern steigt die Belastbarkeit des gesamten Holzbauelements
um etwa 70%. Dadurch kann die Aufstandsfläche von Pfosten auf dem Holzbauelement
verringert und der Pfosten-Querschnitt entsprechend reduziert werden.
Durch die Querschnittreduzierung können nicht nur wertvolle Ressourcen
eingespart, sondern auch insbesondere im Außenwandbereich eines Holzbaues
durch solche Pfosten gebildete Wärmebrücken zwischen
Innen- und Außenbereich
reduziert werden. Insbesondere bei wärmeisolierenden Gebäudehüllen sinkt
dadurch dessen Wärmeleitwert
(U-Wert), was beispielsweise zur Reduzierung des Gebäudehüllenstärke genutzt werden
kann.
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Insbesondere
für den
Einsatz als Querelement in Holzkonstruktionen, beispielsweise als Schwelle
oder als Rahmenteile bei Türen
oder Fenstern kann das stangen- oder balkenförmige Holzbauelement mit einem
zu einer senkrechten Belastungsrichtung parallel ausgerichteten
Holzfaseranteil die auftretenden Belastungen besser aufnehmen, da dieser
vertikale Holzfaseranteil mit höheren
Pressdrücken
belastbar ist. Sind auf einem solchen Querbalken senkrecht verlaufende
Pfosten oder dergleichen Balken mit senkrecht verlaufenden Holzfasern aufgesetzt,
können
somit die ebenfalls senkrecht verlaufenden Holzfasern in dem quer
verlaufenden Holzbauelement die vom Pfosten eingeleiteten Kräfte optimal
aufnehmen.
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Um
die Holz-Schichten langzeitig haltbar und auch kostengünstig miteinander
zu verbinden, ist es zweckmäßig, wenn
die Holz-Schichten miteinander verklebt sind. Dabei sind die einzelnen
Holz-Schichten in vorteilhafter Weise vollflächig miteinander verklebt oder
verleimt, sodass eine besonders gute Sperrwirkung der Holzschichten
gegeneinander gegen auftretende Quer- und Längskräfte in den einzelnen Holzschichten
vorhanden ist.
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Insbesondere
für den
in der Praxis häufigen Einsatz
in Holzkonstruktionen für
Bauten mit etwa senkrecht oder parallel zueinander verlaufenden
Einzel-Bauelementen ist es vorteilhaft, wenn die Holz-Schichten
des Holzbauelements bezüglich
der Holz-Faserrichtung jeweils um etwa 90° zueinander verdreht miteinander
verbunden sind. Das Holzbauelement kann dadurch in senkrechter und/oder
waagerechter Lage in einer Holzkonstruktion Verwendung finden und
in jeder Lage auch Längs-
und Querkräfte
aufnehmen, wobei die Verformung des Holzbauelements gegenüber bekannten
Brettschichtbalken vermindert ist.
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Für eine kostengünstige Herstellung
der Holzbauelemente ist es zweckmäßig, wenn die Holz-Schichten
jeweils etwa die gleiche Dicke aufweisen und wenn die Anzahl der
Holzschichten mit Fasern in Quer-Belastungsrichtung und die Anzahl der
Holzschichten mit Fasern in Längs-Belastungsrichtung
vorzugsweise etwa gleich ist. Dadurch können als Ausgangsmaterial für die Herstellung
des Holzbauelements etwa gleich dicke Einzelbretter als Einzelschicht
verwendet werden, insbesondere auch Einzelbretter aus der gleichen
Holzart, beispielsweise aus Fichten- oder Kieferholz oder dergleichen
Nadelholz. Die Einzelbretter werden dann jeweils um etwa 90° verdreht
zueinander schichtweise miteinander verklebt. Dabei können die
miteinander verklebten Einzelbretter die endgültige Dicke eines Holzbauelements,
beispielweise 20 bis 30 cm, jedoch größere Längen und/oder Breiten aufweisen,
sodass aus einer solchen Brettschicht mehrere Holzbauelemente durch
Abtrennen eines Abschnitts gewonnen werden können.
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Nachstehend
sind Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt in
zum Teil schematisierter Darstellung:
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1 mehrere erfindungsgemäße Holzbauelemente
als Teile einer Holzkonstruktion mit einem zur Auflage angesetzten
Pfosten,
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2 die Holzkonstruktion gemäß 1 mit aufgesetztem Pfosten
und zwei im Bereich der Auflagefläche voneinander abgehobenen,
quer zueinander verlaufenden Holzbauelementen,
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3 mehrere Holzbauelemente
als Teile einer Holzkonstruktion, welche eine auf eine Wand stoßende Geschossdecke
bildet sowie
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4 jeweils ein Quer- und
ein Längsschnitt verschie- bis dener Ausführungsformen
des Holzbauelements hin-
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13 sichtlich der Anordnung
der Holz-Schichten.
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Ein
im Ganzen mit 1 bezeichnetes Holzbauelement zur Verwendung
als Schwelle oder als Rahmenelement besteht aus Schichtholz mit
mehreren, bezüglich
der Holz-Faserrichtung kreuzweise verlaufenden, miteinander verbundenen
Holz-Schichten 2 und 3. Wie an verschiedenen Ausführungsformen
in den 4 bis 13 erkennbar ist, weisen
die Holzschichten 3 etwa in einer etwa horizontalen Längsrichtung
(Doppelpfeil Pf2) des Holzbauelements 1 verlaufende Holzfasern
und die Holzschichten 2 etwa in einer etwa vertikalen Querrichtung
(Doppelpfeil Pf1) des Holzbauelements 1 verlaufende Holzfasern auf.
Die unterschiedlich gerichteten Holzfasern sind in den 4 bis 15 schraffiert
und punktiert dargestellt, wobei die Punktierung die Enden der Holzfasern
symbolisieren sollen, welche an der Oberfläche des Holzbauelements 1 sichtbar
sind.
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1 und 2 zeigen einen Teil einer Holzkonstruktion
mit mehreren erfindungsgemäßen, waagerecht
angeordneten Holzbauelementen 1 zwischen senkrecht verlaufenden
Pfosten 4.
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An
der Aufstandsfläche
des oberen Pfostens 4 auf dem Holzbauelement 1 können die
punktiert dargestellten, senkrecht verlaufenden Holzfasern in den
entsprechenden Holzschichten des Holzbauelements 1 die
senkrecht gerichteten Kräfte
(Pf3) von dem Pfosten 4 aufnehmen. 1 zeigt dabei die Aufstandsfläche zwischen
dem Pfosten 4 und einem Holzbauelement 1, 2 die Aufstandsfläche zwischen
zwei kreuzweise übereinander
liegenden Holzbauelementen 1.
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Vor
allem beim Vergleich der beiden 1 und 2 wird deutlich, dass bezüglich der
senkrechten Belastungsrichtung (Pf3) die senkrecht verlaufenden Holzfasern
(Pf1) den Anteil von quer zur Belastungsrichtung verlaufender Holzfasern
(Pf2) vermindern und dadurch auch die Verformung der Holzkonstruk tion
durch Quellen oder Schrumpfen vermindert wird.
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3 zeigt einen Ausschnitt
einer Holzkonstruktion mit den erfindungsgemäßen Holzbauelementen 1 als
quer verlaufende Balken im Wand- und Geschossdeckenbereich ähnlich zu
den vergrößerten Darstellungen
in 1 und 2. Die zwischen den Pfosten 4 verlaufenden
Holzbauelemente 1 können die
senkrecht gerichteten Kräfte
(Pf3) aus den Pfosten 4 mit ihrem Anteil senkrecht verlaufender
Holzfasern (Pf1) gut aufnehmen, während der Anteil quer dazu
verlaufender Holzfasern (Pf2) etwa parallel verlaufende Zug- und/oder
Druckkräfte
aufnimmt. In beiden Richtungen weisen die Holzbauelemente 1 durch
die jeweils in Kraftrichtung verlaufenden Holzfasern (Pf1, PF2)
ein geringes Schwund- oder Quellvermögen auf.
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Die 4 bis 13 zeigen verschiedene Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Holzbauelements 1,
wobei jeweils zwei Figuren zwei zusammengehörige Schnitte in Quer- und
Längsrichtung zeigen
(4 und 5, 6 und 7, 8 und 9, 10 und 11, 12 und 13). Die Ausführungsformen
zeigen verschiedene Möglichkeiten
der Kombination der Holzschichten 2, 3 mit quer
und längs
verlaufenden Holzfasern, wobei die Holzschichten 2, 3 bei
den gezeigten Ausführungsformen
jeweils um etwa 90° bezüglich der
Holzfaserrichtung zueinander verdreht angeordnet sind und alle Holzschichten 2, 3 jeweils
die gleiche Dicke aufweisen, um eine kostengünstige Herstellung der Holzbauelemente 1 aus
jeweils gleich starken oder dicken Einzelbrettern zu ermöglichen.
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Neben
dem einfachsten Fall der in 4 gezeigten
abwechselnden Anordnung der Holzschichten 2, 3 mit
jeweils quer zueinander verlaufenden Holzfasern und/oder mit der
etwa gleichen Anzahl von Holzschichten 2, 3 mit
jeweils in gleicher Richtung verlaufender Holzfasern können für unterschied lichste
Belastungsfälle
unterschiedlichste Kombinationen sinnvoll sein. Im Vergleich mit 1 und 2 wird auch deutlich, wie sich entsprechend
des Aufbaus der Holzschichten 2, 3 die Aufstandsfläche benachbarter
Bauelemente auf dem Holzbauelement 1 verändert und
dadurch unterschiedliche Kraftverteilungen auf der Aufstandsfläche entstehen.