DE2021028A1

DE2021028A1 - Vorgespannte,waagerecht einen Verbundkoerper bildende Traegereinheit aus Holz- und Metallteilen

Info

Publication number: DE2021028A1
Application number: DE19702021028
Authority: DE
Inventors: Lindal Skuli Walter
Original assignee: LINDAL SKULI WALTER
Current assignee: LINDAL SKULI WALTER
Priority date: 1969-04-24
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1970-10-29
Also published as: NL7005827A; FR2041197A1; AU1392270A; GB1305645A; BE748846A

Description

SKULI WALTER LINDAL, 9004 South 19th Street, Tacoma, Washington

USA .

Vorgespannte, waagerecht einen Verbundkörper bildende Trägereinheit aus Holz- und Metallteilen

Erfindungsgemäß werden Holζteile für Träger in ein Biegemoment gezwungen, das entgegengesetzt demjenigen ist, wie es bei einem Einbau in ein Gebäude zu erwarten ist. Während das Holzteil so gehalten wird, wird ein längliches Metallteil, das längsseitigen Zugkräften unterworfen ist, relativ unter Zusammendrücken in Berührung mit der Bodenseite des Holzteils bewegt und während beide Teile unter Vorspannung stehen, mit Befestigungselementen sicher befestigt, die wahlweise aus dem Metallteil gebildet sein können und ein Teil desselben verbleiben.

In dieser Weise vorgespannte und vereinigte Holz-und Metallteile, die sodann aufgrund des Aufhebens der zunächst auf sie beaufschlagten Kräfte in den sich ergebenden vorgespannten Zustand überführt worden sind, können direkt in Gebäuden dann angewandt werden, wenn sie ausreichende Größe und mechanische Festigkeit besitzen. Dieselben können ebenfalls senkrecht angeordnet und an anderen Befestigt werden unter Ausbilden eines Trägers größerer Tiefe und höherer mechanischer Festigkeit.

Die Erfindung betrifft vorgespannte Schichtkörperträger aus Holz und Metall und ein Verfahren zum Herstellen derselben.

Holz ist ein Material, das in der Lage ist, relativ hohen Druckbelaatungen zu widerstehen, dasselbe kann jedoch nur geringen Zugbelastungen widerstehen. Wenn Holzträger in einem Gebäude oder anderem Bauwerk, z.B. bei der Dachkonstruktion angewandt werden, werden dieselben unter der Einwirkung von Biegekräften Zugbelastungen ausgesetzt. Im Hinblick auf die begrenzte Zugfestigkeit von

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HoXzträgern ist es erforderlich. Holzträger erheblicherAbmessungen vorzusehen, so daß bei dem Durchbiegen des Trägers in der Bodenschicht desselben nur geringe Zugbelastungen eintreten.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Träger zu schaffen, die im wesentlichen aus Holz bestehen und in der Lage sind, verhältnismäßig hohen Biegekräften zu widerstehen, trotzdem jedoch geringe Abmessungen im Vergleich zu vollständig aus Holz bestehenden Trägern mit der gleichen Fähigkeit Belastungen aufzunehmen aufweisen.

Die erfindungsgemäße vorgespannte, waagerechte Verbundkörper-Trägereinheit aus Holz- und Metallteilen ist dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ein waagerechtes Holzteil aufweist, das erzwungen um Ψ eine allgemein waagerechte neutrale Ebene des Holzteils gebogen worden ist, sowie ein waagerechtes Metallteil an dem erzwungen gebogenen, waagerechten Holzteil befestigt ist. Das Metallteil neigt dazu, das Holzteil in der gebogenen Konfiguration zu halten. Es ist möglich, eine Mehrzahl an Trägereinheiten aneinander zu befestigen unter Ausbilden eines größeren Trägers, der inder Lage ist, stärkeren Biegemomenten und Belastungen zu widerstehen.

Vorzugsweise weist das Metallteil einstückig vorspringende Teile auf, die dazu dienen die Metall- und Holzteile aneinander zu befestigen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer vrgespannten SChichtkörper-Trägereinheit aus Holz- und Metallteilen ist dadurch gekennzeichnet, daß Biegekräfte auf ein Holzteil unter Erzeugen von Biegemomenten beaufschlagt wird, die entgegengesetzt denjenigen vorliegen, die bei Einbau in ein Gebäude zu erwarten sind, und erzwungen das Holzteil um eine neutrale Ebene desselben gebogen wird, sodann ein Metallteil gegen das Holzteil bewegt, im Anschluß hieran dieselben vermittels Befestigungeelementen aneinander befestigt werden unter Halten des Holzteils im vorgespannten gebogenen Zustand, und sodann die auf die Teile von außen ausgeübten Kräfte aufgehoben werden. Nach dem Aufheben der von aftßen beaufschlagten Kräfte wird das Holzteil in de» vorgespannten gebogenen Zustand durch das Metallteil gehalten.

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Die Träger in den erfindungsgemäßen Trägereinheiten sind in der Lage» wesentlich höheren Biegemomenten als Träger ähnlicher Ab-' mesanngen zu widerstehen, die lediglich aus Holz bestehen.

Vorzugsweise wird das Metallteil an der unteren Oberfläche des Holzteils befestigt und vorzugsweise besitzen sowohl das Holzais auch das Metallteil rechtwinklige Querschnitte. a

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Seitenaufriß einer erfindungsgemäßen Verbundkörper-Trägereinheit und zeigt die auf die Teile der Trägereinheit beaufschlagten Kräfte;

Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf ein Metallteil sowie eine bevorzugte Ausführungsform desselben;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Metallteils nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Trägereinheit;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trägereinheit.

Fig. 6 einen Seitenaufriß des Endes eines Teils einer erfindungsgemäßen Trägereinheit;

Fig. 7 eine Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Metallteils;

Fig. 8 einen Querschnitt des in der Figur 7 gezeigten Teils

Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Träger, der aus einer Mehrzahl an erfindungsgemäßen Trägereinheiten aufgebaut ist;

Bei allen Ausführungsformen werden Holzträger oder Teile derselben in einen gebogenen Zustand entgegengesetzt demjenigen überführt, der unter Belastung und nach Einbau in einem Gebäude zu erwarten ist. Bei allen AusfUhrungsformen wird auf die unteren Metallteile an jedem Ende während des Zusammendrückens mit den Holzteilen und während die letzteren der Biegung unterworfen sind, eine Zugkraft ausgeübt.

Die Metallteile können jedoch auch, ohne daß zunächst an den Enden eine Zugkraft beaufschlagt wird, mit den Holzteilen zusammen-

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gedrückt werden ,während die letzteren gebogen sind. Der erhaltene Schichtkörper würde jedoch nicht so stark vorgespannt sein, wie der Verbundkörper, der sich dann ergibt, wenn sowohl das Holzteil als auch das am Boden angoerdnete Metallteil vorgespannt sind.

Wie in der Fig. 9 gezeigt, kann die Anzahl der Teile sowohl aus Holz als auch Metall erhöht werden, um so einen Träger mit größerer mechanischer Festigkeit zu ergeben, Befestigungselemente, die direkt durch Schneiden, Biegen und/oder Stanzen aus den Metallteilen erhalten worden sind, sind zwecks Erhöhen der Geschwindigkeit und des Wirkungsgrades der Produktion bevorzugt. Weiterhin erhöhen einstückig ausgeführte Befestigungsteile die sich ergebende Gewsamtfestigkeit der Schichtkörperträger.

Bei den im folgenden erläuterten Ausführungsformen werden zum Erzielen der besten Vorspannungswerte alle Holzteile den in der Fig. 1 angegebenen Biegekräften unterworfen und die Metallstreifen werden, wie ebenfalls nach Fig. 1 gezeigt, den Zugkräften unerworfen. Während sodann jedes Teil unter Vorspannung steht, werden alle Teile unter der Einwirkung von Druckräften zusammengebracht. Zu jedem Zeitpunkt werden die Metall- und Holzteile nach deren Vorspannen und Verinigen benachbart zueinander vermittels zusätzlicher Befestigungselemente und/oder Befestigungselementen gehalten, die an den Metallteilen vorliegen und hiermit einstückig gehalten. Im Anschluß an ein derartiges Befestigen werden die Enden der Metallteile ausgebildet und - wie in der Fig. 6 gezeigt - befestigt. In den Fig. 1,2,3 und 4 ist ein vorgespannter Träger 21 gezeigt, wobei ein Holzteil oder Träger 23 siehe Fig. 1 entgegengesetzt der Biegerichtung gebogen wird, die nach Einbau in einen Gebäude zu erwarten ist, wobei die Biegekräfte durch den W.B.F. * wiedergegeben sind, die Holzbiegekräfte darstellen. Unter dem Holzteil 23 wird ein der vollen Länge desselben entsprechendes Metallteil 25 angeordnet und auf jedes der Enden desselben werden Kräfte beaufschlagt, die durch M.T.F. angezeigt sind, wobei es sich um MetallZugkräfte handeln soll.

Während sowohl das Holzteil 23 als auch das Metallteil 25 in dieser Weise unter Vorspannung stehen, werden dieselben aneinander befestigt. Es werden nagelartige Befestigungselemente 27, die suvor

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einstückig aus dem Metallteil 25 ausgebildet worden sind, siehe die Fig. 3 und 2 in das Holzteil 23, siehe die Fig. 4, eingetrieben. Nch dem Aufheben der von außen beaufschlagten Kräfte liegt der aus Holz und Metall bestehende Schichtkörperträger im vorgespannten Zustand vor. '

In der Fig. 5 ist ein breiteres Holzteil 31 gezeigt. Dasselbe wird vorgespannt und sodann an zwei Bodenmetallstreifen 25,25, die unter Zugspannung gehalten werden, befestigt unter Ausbilden eines breiteren Schichtkörperträgers 33. Das in Anwendung kommende Verfahren ist im wesentlichen gleich dem Verfahren, wie es bezüglich des Hersteilens des schmaleren Verbundkörperträgers 21 beschrieben worden ist.

Vorzugsweise liegen bei dem Herstellen eines Trägers, wie des Trägers 21 und des Trägers 33 die Metallteile zunächst mit einer größeren Länge als derjenigen des Holzteils vor. Während des Befestigens werden die Endteile 39, 41 des Metallteils so geformt, daß dieselben über die Stirnflächen der Holzteile 23, 31 passen und werden hieran sicher befestigt. Stärkere getrennte Befestigungselemente, wie dicke Nägel 37 und/oder Schrauben können, siehe die Fig. 6 zum Befestigen dieser Enden 39, 41 angewandt werden.

In den Fig. 7, 8 und 9 ist ein vorgespannter Träger 45 gezeigt, wobei verschiedene waagerechte Holζteile 47 einheitlicher Größe und ein unteres Holzteil 49 kleinerer Größe getrennt angeordnet und siehe die Fig. 1, in einer Richtung entgegengesetzt derjenigen gebogen werden, die bei Einbau in einem Gebäude zu erwarten ist. Zwischen diesen Holzeilen 47 und 49 werden Metallteile 53 angeordnet. Dort, wo ein Holzteil bereit ist, werden dieselben paarweise, siehe die Fig. 9, angeordnet. Alle Metallteil· 53 sind mit einstückigen, nagelartigen Befestigungselementen 55 versehen, die abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen vorspringen, siehe die Fig. 7 und 8. Bei Vorliegen in einer Lage zwischen Holzteilen 47 und 49 können die Metallteile 53 der Einwirkung von Zugkräften ausgesetzt werden*

Mährend beide Holzteile 47 und 49 und möglicherweise die Metallteile 53 in dieser Heise vorgespannt sind, werden alle Teile zusammengedrückt. Bei einem derartigen Zusammendrücken werden die nagelartigen Befestigungselemente 55, welch« aus den Metallteilen

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53 gebildet und einstückig hiermit vorliegen, in die Holzteile 47 und 49, siehe Fig. 9 eingetrieben. Nach Aufheben der von außen beaufschlagten Kräfte verbleibt sodann der sich ergebende Se Verbundkörperträger aus Holz und Metall im vorgespannten Zustand. Die Endteile jedes Metallteils 53 können an die Stirnflächen der Holzteile 47 und 49 angepaßt und hieran vermittels schwerer Befestigungselemente 37, siehe die Fig. 6, befestigt werden.

Im die bestmögliche Wirkung des Vorspannens der Teile zu erzielen, werden vorzugsweise alle Holzteile den Biegemomenten unterworfen, die entgegengesetzt denjenigen vorliegen, die bei Einbau des Trägers zu erwarten sind. Somit wird ein Träger einer Kraft an einer Stelle mittig längs dessen Boden unterworfen, und es wer-" den zwei Kräfte, und zwar jeweils eine anjedem entsprechenden Ende in entgegengesetzter Richtung an der oberen Seite beaufschlagt. Ein derartiges Biegemoment wird aufrechterhalten, bis eine vollständige Befestigung eines Metallteils unter Zusammendrückenden Kräften zum Abschluß gebracht worden ist.

Weiterhin werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwecks Erzielen bestmöglicher Ergebnisse des Vorspannens der Teile vorzugsweise die unteren Metallteile der einwirkung von Zugkräften in längsseitiger Richtung unterworfen. Derartige Zugkräfte werden solange beaufschlagt, bis eine vollständige Befestigung der Holzteile erreicht ist unter dem Beaufschlagen von zusammendrückenden Kräften.

. Das Befestigen kann vermittels herkömmlichen Anwendens von Nägefen, Schrauben und/oder Bolzen erfolgen. Vorzugswelse jedoch werden nagelartige Befestigungselemente angewandt, die aus den Metallteilen ausgeformt sind und einstückig hiermit vorliegen.

Wie weiter oben angegeben, besteht der Hauptzweck des Vereinigens von Holz und Metall darin, daß eine Summierung und/oder Integrierung der günstigen Eigenschaften dieser Materialien erzielt wird. Eine unterschiedliche Vorspannung der entsprechenden Teile kann in Abhängigkeit von den angestrebten Festigkeitswerten unter Berücksichtigung des entsprechenden Bauwerkes vorgenommen werden. Allgemein wird ein größtmögliches Vorspannen dergestalt ausgeführt, daß eine entsprechende Biegung des Helzteila entgegengesetzt den Biegeeinwirkungen erfolgt, di· bei Einbau des Trägers in ein entsprechendes Gebäude zu erwarten sind, und jedes Metallteil wird

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unter Zugspannung gesetzt, während dasselbe zwischen anderen Teilen befestigt wird unter Beaufschlagen von Druckkräften.

Das Befestigen läßt sich jederzeit leicht durchführen, und vorzugsweise sind die Befestigungselemente vollständig oder teilweise aus den Metallteilen ausgebildet. Wenn auch Befestigungselemente, in Form von Nägeln, schrauben,Bolzen und Muttern oftmals ausreichend sind, wird eine noch größere mechanische Festigkeit unter Anwenden von fließfähigen Bineraitteln erzielt. Selbst bei Anwenden derselben werden ProduktionsVerzögerungen, wie sie nach dem Stand der Technik durch Wartezeiten bei Anwenden von Bindemitteln bis zum Erhärten und Abbinden derselben auftraten, hierbei nun allgemein vermieden.

Jederzeit kann der Produktionsablauf flexibel gestaltet werdedn unter Ausbilden von Schichtkörpertiägern, die den verschiedensten. Anforderungen bezüglich der Größe, der mechanischen Festigkeit und dem Aussehen entsprechen. Vorzugsweise wird die Holzmaserung freilegen. Gegebenenfalls kann jedoch auch ein teilweises Aussehen einer Metalloberfläche vorgesehen werden.

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Claims

Dipi.-ing. Walter Meissner g Dipi.-ing. Herbert Tischer

1 BERLIN 33, Herbertstraße 22 MÜNCHEN Fernsprecher: 8 87 72 37 - Drahtwort: Invention Berlin

Postscheckkonto: W. MeIe sner, Berlin West 12282 , Λ, >..

Bankkonto: W.Meissner, Berliner Bank A.-G.,Depka 36, L 4. ΛγΚ, 1*7fl

Berlln-Halensee, Kurfüretendamm 130 Konto Nr. 95 716 1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den ' ^y

HerbertstraBe 22

Skull Walter Lindal

Patentansprüche

/1.!Vorgespannte, waagerechte Verbundkörper-Trägereinheit aus Holz und Metallteilen, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ein waagerechtes Holzteil aufweist, das erzwungen um eine allgemein waagerechte neutrale Ebene des H&lzteils gebogen worden ist, sowie ein waagerechtes Metallteil an dem erzwungen, gebogenen waagerechten Holzteil befestigt ist.
2. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente ausgebildet aus einstkückigen Anteilen des Metallteiles für das Befestigen der Metall- und Holzteile aneinander angewandt werden.
3. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das waagerechte H&lzteil einen allgemein rechtwinkligen Querschnitt und Aufriß besitzt.
4. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das waagerechte Metallteil eine rechtwinklige Platte ist.
5. Trägereinheit nach Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das waagerechte Metallteil längs des Bodens des Metallteils befestigt ist.
6. Trägereinehit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil aus mehreren Metallstreifen besteht, die Seite-an-Seite längs des Bodens des Holzteils befestigt sind.
7. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das waagerechte Metallteil an jedem Ende mit Teilen versehen ist, die an Teile der entsprechenden Stirnflächen des Holzteils angepaßt und hieran befestigt sind.
8. Trägereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Holz- und Metallteile eine allgemein rechtwinklige Konfiguration besitzt, sowie jedes Metallteil an dem Boden eines Holzteils befestigt ist, sowie die Einheiten übereinander unter Ausbilden des Trägers befestigt sind.

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9. Trägereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile einstückig ausgebildete nagelartige Vorsprünge aufwei sen, die sich in die benachbarten Holζteile hinein erstrecken.
10. Verfahren zum Herstellen einer vorgespannten Verbundkörper-Trägereinheit aus Holz- und Metallteilen, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Biegekräfte auf ein Holzteil unter Erzeugen von Biegemomenten beaufschlagt werden, die entgegengesetzt denjenigen vorliegen, die bei Einbau In ein Gebäude zu erwarten sind, b) erzwun gen das Holzteil gegen um eine neutrale Ebene desselben gebogen wird, sodann ein Metallteil gegen ein Holzteil bewegt, c) im Anschluß hieran dieselben vermittels Befestigungelementen aneinander befestigt werden unter Halten des Holzteils im vorgespannten gebogenen Zustand, und sodann (d) die auf die Teile von außen ausgeübten Kräfte aufgehoben werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil an der Bodenoberfläche des Holzteils befestigt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile des Metallteils über Teilen der Stirnflächen des Holzteile befestigt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine längsseitig einwirkende Zugkraft auf das Metallteil vor der Bewegung desselben gegen das Holzteil beaufschlagt wird.

A6 Nr. 60/70 (s «Pat. AQ)

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