EP1032739A1 - Carbon fiber-reinforced wood glue binder - Google Patents
Carbon fiber-reinforced wood glue binderInfo
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- EP1032739A1 EP1032739A1 EP99941312A EP99941312A EP1032739A1 EP 1032739 A1 EP1032739 A1 EP 1032739A1 EP 99941312 A EP99941312 A EP 99941312A EP 99941312 A EP99941312 A EP 99941312A EP 1032739 A1 EP1032739 A1 EP 1032739A1
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- E04C3/185—Synthetic reinforcements
Definitions
- the invention relates to a wooden component with the features of the introductory part of claim 1.
- Wooden components in particular elongated wooden components such as wood glue, are becoming increasingly important due to their statically good properties as well as their pleasing appearance, their good acoustic properties and the increasing greening of the building industry.
- FIG. 3 of DE 25 10 262 A shows a glue board binder in which several layers of fibrous fabrics are inserted.
- DE 25 31 656 A relates to a wooden component that can be designed as a glue binder and in which steel rods with a corrugated surface are inserted in grooves at the top and bottom. Then the room of the
- Groove must be filled with a synthetic resin / filler mixture.
- US Pat. No. 4,615,163 A shows something similar to DE 25 31 656 A, except that a polyester rod is glued into a groove in the beam instead of a steel rod.
- the object of the invention is to improve the load-bearing capacity of wooden components, and in particular of wood glue binders.
- CFRP Carbon fiber reinforced plastics
- Fig. La and lb a beam reinforced with a tensile reinforcement made of CFRP in a schematic side and front view, the
- FIG. 4 is a side view of a wooden beam with a reinforced cross section in the middle and a tensile reinforcement made of CFRP in the area of the straight beam side and
- FIG. 5 shows a side view of a wooden beam with a cross section reinforced in the middle and a tensile reinforcement made of CFRP on the convexly curved long side of the beam.
- a bar 1 is shown schematically, which rests on bearings 2 and 3 at its ends.
- a tensile reinforcement 5 made of plastic reinforced with carbon fibers (hereinafter "CFRP") is attached to the beam 1.
- CFRP plastic reinforced with carbon fibers
- a longitudinal groove 7 is milled out in the lowermost lamella 6, into which the tensile reinforcement 5 made of CFRP is inserted.
- the tensile reinforcement 5 is glued into the groove 7 with an epoxy resin adhesive.
- a wooden cover lamella 8 which is glued to the lowest lamella 6.
- a load-bearing slat 6 can also be provided on the pull side 4 as the lowest slat.
- FIGS. 2a and 2b shows a bar 1 corresponding essentially to the bar 1 shown in FIGS. La and lb, in which not only a tensile reinforcement 5 made of CFRP on the tension side 4, but also a tensile reinforcement 10 made of CFRP also on the Print page 9 is attached. Since reinforcements made of CFRP only have a comparatively low compressive strength, a reinforcement shown in FIGS. 2a and 2b only works on two sides 4 and 9 if tensile forces predominantly act on the side 9 of the beam 1.
- the tensile reinforcement made of CFRP on the wooden component can either be prestressed or slack (without tension), attached or glued, so that prestressed and non-prestressed wooden components can be made.
- a preferred embodiment of the wood glue binders according to the invention can be described as follows:
- CFRP Carbon fiber reinforced plastics
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Abstract
Carbon fiber-reinforced plastics (CFP) with very high tensile strength and relatively light weight are quite known in prior art. The invention utilizes the above-mentioned characteristics of CFP as traction reinforcements (5) in wood glue binders (1), wherein the tensile strength of the wood glue binder (1) and its flexural strength are considerably enhanced when the CFP traction reinforcement (5) is applied on the traction side (4) of a beam (1) subjected to bending.
Description
Die Erfindung betrifft einen Holzbauteil mit den Mermalen des einleitenden Teils von Patentanspruch 1.The invention relates to a wooden component with the features of the introductory part of claim 1.
Holzbauteile, insbesondere langgestreckte Holzbauteile, wie Holz- leimbinder, gewinnen auf Grund ihrer statisch guten Eigenschaften sowie auf Grund ihres gefälligen Aussehens, ihrer guten akkustischen Eigenschaften sowie der zunehmenden Ökologisierung des Bauwesens immer mehr an Bedeutung.Wooden components, in particular elongated wooden components such as wood glue, are becoming increasingly important due to their statically good properties as well as their pleasing appearance, their good acoustic properties and the increasing greening of the building industry.
Um die Einsatzmöglichkeiten von Holzbauteilen weiter zu verbessern besteht ein Bedarf, die Tragfähigkeit von Holzbauteilen, insbesondere von Holzträgern, zu erhöhen, was jedoch auf Grund des Verhältnisses von Masse zu Belastbarkeit des Holzes an technische Grenzen stößt.In order to further improve the possible uses of wooden components, there is a need to increase the load-bearing capacity of wooden components, in particular wooden beams, which, however, reaches technical limits due to the ratio of mass to load capacity of the wood.
Aus der DE 25 10 262 A ist es bekannt, die Festigkeit von Holzbalken dadurch zu erhöhen, daß in Nuten, die in den Holzbalken eingearbei- ten sind, Faserbündel und/oder Fasergewebe eingepreßt werden und die Nuten dann mit Epoxiharz, das mit Härter vermischt wird, ausgegossen werden. In Fig. 3 der DE 25 10 262 A ist ein Leimbretterbinder gezeigt, in dem mehrere Schichten von Faserstoffgeweben eingelegt sind.From DE 25 10 262 A it is known to increase the strength of wooden beams in that fiber bundles and / or fiber tissue are pressed into grooves that are incorporated in the wooden beams and the grooves are then mixed with epoxy resin that is mixed with hardener will be poured out. FIG. 3 of DE 25 10 262 A shows a glue board binder in which several layers of fibrous fabrics are inserted.
Die DE 25 31 656 A betrifft einen Holzbauteil, der als Leimbinder ausgebildet sein kann und in dem oben und unten in Nuten Stahlstäbe mit geriffelter Oberfläche eingelegt sind. Dann soll der Raum derDE 25 31 656 A relates to a wooden component that can be designed as a glue binder and in which steel rods with a corrugated surface are inserted in grooves at the top and bottom. Then the room of the
Nut mit Kunstharz-Füllstoffgemisch ausgefüllt werden.Groove must be filled with a synthetic resin / filler mixture.
Die US 4 615 163 A zeigt ähnliches wie die DE 25 31 656 A, wobei jedoch in eine Nut des Balkens statt eines Stahlstabes ein Polye- sterstab eingeleimt wird.US Pat. No. 4,615,163 A shows something similar to DE 25 31 656 A, except that a polyester rod is glued into a groove in the beam instead of a steel rod.
In der Zeitschrift Beton Heft 7/98, insbesondere dem Aufsatz "Bauwerksverstärkung mit CFK-Lamellen" , wird auf die Möglichkeit hingewiesen, verschiedene Bauteile durch CFK-Lamellen zu verstärken. Diese Lamellen sollen nachträglich auf den Bauteilen angebracht
werden. Das Einbetten von CFK-Lamellen in Holzbauteile ist dieser. Schrift jedenfalls nicht als bekannt zu entnehmen.The magazine Beton issue 7/98, in particular the article "Building reinforcement with CFRP lamellas", refers to the possibility of reinforcing various components with CFRP lamellas. These slats should be retrofitted to the components become. This is the embedding of CFRP slats in wooden components. In any case, scripture can not be taken as known.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde die Tragfähigkeit von Holzbauteilen, und insbesondere von Holzleimbindern, zu verbessern.The object of the invention is to improve the load-bearing capacity of wooden components, and in particular of wood glue binders.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Holzbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.This object is achieved with a wooden component with the features of claim 1.
Kohlenstoffaserverstarke Kunststoffe (CFK) mit ihrer sehr hohen Zugfestigkeit in Verbindung mit einem relativ geringen spezifischem Gewicht sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Erfindung macht sich die Eigenschaften dieser CFK zunutze, und verwendet sie als Zugbewehrungen für Holzbauteile. Dadurch wird die Zugfestigkeit des Holzbauteiles und, wenn die CFK-Zugbewehrung an der Zugseite eines auf Biegung belasteten Balkens angebracht ist, dessen Biegefestigkeit erheblich erhöht.Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) with their very high tensile strength combined with a relatively low specific weight are well known in the prior art. The invention takes advantage of the properties of this CFRP and uses it as tensile reinforcement for wooden components. This considerably increases the tensile strength of the wooden component and, if the CFRP tensile reinforcement is attached to the tensile side of a beam that is subjected to bending, the flexural strength thereof.
Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Holzbandteiles sind Gegenstand der Unteransprüc e .Preferred and advantageous developments of the wooden band part according to the invention are the subject of subclaims.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. Es zeigen dieFurther details, features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings. They show
Fig. la und lb einen einseitig mit einer Zugbewehrung aus CFK verstärkten Balken in einer schematischen Seiten- und Stirnansicht, dieFig. La and lb a beam reinforced with a tensile reinforcement made of CFRP in a schematic side and front view, the
Fig. 2a und 2b einen Balken mit einer doppelseitigen Zugbewehrung aus CFK in schematischer Seiten- und Stirnansicht,2a and 2b a beam with a double-sided tensile reinforcement made of CFRP in a schematic side and front view,
Fig. 3 in Stirnansicht auf einen einseitig bewehrten Holzleimbinder,3 in front view of a wood glue girder reinforced on one side,
Fig. 4 in Seitenansicht einen Holzbalken mit in der Mitte verstärk- tem Querschnitt und einer Zugbewehrung aus CFK im Bereich der geraden Balkenseite und4 is a side view of a wooden beam with a reinforced cross section in the middle and a tensile reinforcement made of CFRP in the area of the straight beam side and
Fig. 5 in Seitenansicht einen Holzbalken mit in der Mitte verstärktem Querschnitt und einer Zugbewehrung aus CFK an der konvex ge- krümmten Längsseite des Balkens.
In Fig. la und 1b ist schematisch ein Balken 1 dargestellt, der an seinen Enden auf Lagern 2 und 3 aufliegt. Im Bereich der unteren Zugseite 4 des Balkens 1 ist am Balken 1 eine Zugbewehrung 5 aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kunststoff (im folgenden kurz "CFK") angebracht. Wie in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, ist der Balken 1 ein sogenannter Holzleimbinder, dessen Lamellen 6 miteinander verleimt sind. An der Zugseite 4 ist in der untersten Lamelle 6 eine längslaufende Nut 7 ausgefräst, in welche die Zugbe- wehrung 5 aus CFK eingelegt ist. Um die Zugkräfte zwischen der Zugbewehrung 5 und der untersten Lamelle 4 zu übertragen, ist die Zugbewehrung 5 mit einem Epoxidharzkleber in die Nut 7 eingeklebt . Um die Zugbewehrung 5 aus CFK vor mechanischer Beschädigung sowie im Fall eines Brandes vor Feuer und Hitze zu schützen, wird diese mit einer Holzdecklamelle 8 abgedeckt, die mit der untersten Lamelle 6 verleimt ist. Anstelle einer Holzdecklamelle 8, die nur eine Schutzwirkung entfaltet, kann an der Zugseite 4 als unterste Lamelle auch eine tragende Lamelle 6 vorgesehen sein.5 shows a side view of a wooden beam with a cross section reinforced in the middle and a tensile reinforcement made of CFRP on the convexly curved long side of the beam. In Fig. La and 1b, a bar 1 is shown schematically, which rests on bearings 2 and 3 at its ends. In the area of the lower tensile side 4 of the beam 1, a tensile reinforcement 5 made of plastic reinforced with carbon fibers (hereinafter "CFRP") is attached to the beam 1. As shown in Fig. 3 on an enlarged scale, the beam 1 is a so-called wood glue binder, the lamellae 6 are glued together. On the tension side 4, a longitudinal groove 7 is milled out in the lowermost lamella 6, into which the tensile reinforcement 5 made of CFRP is inserted. In order to transmit the tensile forces between the tensile reinforcement 5 and the lowest slat 4, the tensile reinforcement 5 is glued into the groove 7 with an epoxy resin adhesive. In order to protect the tensile reinforcement 5 made of CFRP from mechanical damage and in the event of fire from fire and heat, it is covered with a wooden cover lamella 8 which is glued to the lowest lamella 6. Instead of a wooden cover slat 8, which only has a protective effect, a load-bearing slat 6 can also be provided on the pull side 4 as the lowest slat.
In den Fig. 2a und 2b ist ein im wesentlichen dem in dem Fig. la und lb dargestellten Balken 1 entsprechender Balken 1 dargestellt, bei dem nicht nur eine Zugbewehrung 5 aus CFK an der Zugseite 4, sondern eine Zugbewehrung 10 aus CFK auch an der Druckseite 9 angebracht ist. Da Bewehrungen aus CFK nur eine vergleichsweise geringe Druck- festigkeit aufweisen, bewährt sich eine in den Fig. 2a und 2b dargestellte Bewehrung an zwei Seiten 4 und 9 nur, wenn auch an der Seite 9 des Balkens 1 überwiegend Zugkräfte wirken.2a and 2b shows a bar 1 corresponding essentially to the bar 1 shown in FIGS. La and lb, in which not only a tensile reinforcement 5 made of CFRP on the tension side 4, but also a tensile reinforcement 10 made of CFRP also on the Print page 9 is attached. Since reinforcements made of CFRP only have a comparatively low compressive strength, a reinforcement shown in FIGS. 2a and 2b only works on two sides 4 and 9 if tensile forces predominantly act on the side 9 of the beam 1.
In den Fig. 4 und 5 sind sogenannte Bogenbinder 11 und 12 darge- stellt, wobei die Zugbewehrung 5 aus CFK im in Fig. 4 dargestellten4 and 5, so-called arch binders 11 and 12 are shown, the tensile reinforcement 5 made of CFRP shown in FIG
Fall im Bereich des geraden Längsrandes 13, der die Zugseite darstellt, angebracht ist. Im in Fig. 5 dargestellten Fall ist die Zugbewehrung 5 aus CFK im Bereich des konvex gekrümmten Längsrandes 14 des Bogenbinders 12 angebracht.Case in the region of the straight longitudinal edge 13, which represents the train side, is attached. In the case shown in FIG. 5, the tensile reinforcement 5 made of CFRP is attached in the region of the convexly curved longitudinal edge 14 of the bow tie 12.
Bei allen dargestellen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Holzbauteiles kann die Zugbewehrung aus CFK am Holzbauteil entweder vorgespannt oder schlaff (ohne Spannung) , angebracht bzw. angeklebt werden, so daß vorgespannte und auch nicht vorgespannte Holzbauteile angefertigt werden können.
Zusammenfassend kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Holzleimbinder wie folgt beschrieben werden:In all the illustrated embodiments of the wooden component according to the invention, the tensile reinforcement made of CFRP on the wooden component can either be prestressed or slack (without tension), attached or glued, so that prestressed and non-prestressed wooden components can be made. In summary, a preferred embodiment of the wood glue binders according to the invention can be described as follows:
Kohlenstoffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) mit ihrer sehr hohen Zugfestigkeit in Verbindung mit einem relativ geringen Gewicht sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Erfindung macht sich die Eigenschaften dieser CFK zunutze, indem sie als Zugbewehrungen 5 für Holzleimbinder 1 zum Einsatz kommen, wodurch die Zugfestigkeit des Holzleimbinders 1 und, wenn die Zugbewehrung 5 aus CFK an der Zugseite 4 eines auf Biegung belasteten Balkens 1 angebracht ist, dessen Biegefestigkeit erheblich erhöht wird.
Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) with their very high tensile strength combined with a relatively low weight are well known in the prior art. The invention takes advantage of the properties of this CFRP by using it as tensile reinforcements 5 for wood glue trusses 1, whereby the tensile strength of the wood glue binder 1 and, if the tensile reinforcement 5 made of CFRP is attached to the tension side 4 of a beam 1 subjected to bending, its Flexural strength is increased significantly.
Claims
1. Langgestreckter Holzbauteil (1) mit wenigstens einer Zugbewehrung (5, 10) aus Kunststoff, welche Zugbewehrung (5, 10) mit dem Holzbauteil (1) verklebt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzbauteil ein Holzverbundteil, insbesondere ein Holzleimbinder, ist, und daß die Zugbewehrung (5, 10) zwischen zwei Lamellen (6) des Holzverbundbauteiles aufgenommen ist .1. Elongated wooden component (1) with at least one tensile reinforcement (5, 10) made of plastic, which tensile reinforcement (5, 10) is glued to the wooden component (1), characterized in that the wooden component is a wood composite part, in particular a wood glue binder, and that the tensile reinforcement (5, 10) is received between two slats (6) of the wood composite component.
2. Holzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) vorgespannt mit dem Holzbauteil (1) verbunden ist.2. Wooden component according to claim 1, characterized in that the tensile reinforcement (5, 10) is connected prestressed to the wooden component (1).
3. Holzbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) in einer Nut (7) des Holzbauteils (1) eingelegt ist.3. Wooden component according to claim 1 or 2, characterized in that the tensile reinforcement (5, 10) in a groove (7) of the wooden component (1) is inserted.
4. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Zugbewehrung von einer Decklamelle (8) aus4. Wooden component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tensile reinforcement from a cover slat (8)
Holz, abgedeckt ist.Wood that is covered.
5. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Zugbewehrungen (5, 10) im Bereich der einander gegenüberliegenden Längsseiten (4, 9) des Holzbauteiles (1) angebracht sind.5. Wooden component according to one of claims 1 to 4, characterized in that tensile reinforcements (5, 10) in the region of the opposing longitudinal sides (4, 9) of the wooden component (1) are attached.
6. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) an einer im wesentli- chen ebenen Fläche (4, 9, 13) des Holzbauteiles (1) angebracht ist.6. Wooden component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tensile reinforcement (5, 10) is attached to a substantially flat surface (4, 9, 13) of the wooden component (1).
7. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) an einer in Längsrich- tung des Holzbauteils (1) betrachtet konvex gekrümmten Fläche7. Wooden component according to one of claims 1 to 6, characterized in that the tensile reinforcement (5, 10) on a in the longitudinal direction of the wooden component (1) viewed convexly curved surface
(14) angebracht ist.(14) is attached.
8. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) mit Epoxidharzkleber am Holzbauteil angeklebt ist.
8. Wooden component according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tensile reinforcement (5, 10) is glued to the wooden component with epoxy resin adhesive.
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