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Patent Searching and Data


Title:
CARBON FIBER-REINFORCED WOOD GLUE BINDER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/017465
Kind Code:
A1
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.

Inventors:
BUCHACHER ERNST (AT)
Application Number:
PCT/AT1999/000214
Publication Date:
March 30, 2000
Filing Date:
September 03, 1999
Export Citation:
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Assignee:
BUCHACHER ERNST (AT)
International Classes:
E04C3/18; (IPC1-7): E04C3/18
Domestic Patent References:
WO1996013378A11996-05-09
Foreign References:
US4615163A1986-10-07
FR2631882A11989-12-01
US5725929A1998-03-10
DE2510262A11976-09-09
DE2531656A11977-02-03
US4615163A1986-10-07
Other References:
TRIANTAFILLOU THANASIS C ET AL: "Prestressed FRP sheets as external reinforcement of wood members", J STRUCT ENG;JOURNAL OF STRUCTURAL ENGINEERING MAY 1992, vol. 118, no. 5, May 1992 (1992-05-01), pages 1270 - 1284, XP000856088
Attorney, Agent or Firm:
Beer, Manfred (Wien, AT)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Langgestreckter Holzbauteil (1) mit wenigstens einer Zugbe wehrung (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) zwi schen zwei Lamellen (6) des Holzverbundbauteiles aufgenommen ist.
2. Holzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) vorgespannt mit dem Holzbauteil (1) ver bunden ist.
3. Holzbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) in einer Nut (7) des Holzbauteils (1) eingelegt ist.
4. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zugbewehrung von einer Decklamelle (8) aus Holz, abgedeckt ist.
5. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß Zugbewehrungen (5, 10) im Bereich der einander gegenüberliegenden Längsseiten (4, 9) des Holzbauteiles (1) angebracht sind.
6. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) an einer im wesentli chen ebenen Fläche (4, 9, 13) des Holzbauteiles (1) an gebracht ist.
7. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) an einer in Längsrich tung des Holzbauteils (1) betrachtet konvex gekrümmten Fläche (14) angebracht ist.
8. Holzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zugbewehrung (5, 10) mit Epoxidharzkleber am Holzbauteil angeklebt ist.
Description:
Kohlenstoffaserverstärkte Holzleimbinder Die Erfindung betrifft einen Holzbauteil mit den Mermalen des ein- leitenden Teils von Patentanspruch 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.

Um die Einsatzmöglichkeiten von Holzbauteilen weiter zu verbessern besteht ein Bedarf, die Tragfähigkeit von Holzbauteilen, insbesonde- re von Holzträgern, zu erhöhen, was jedoch auf Grund des Verhält- nisses von Masse zu Belastbarkeit des Holzes an technische Grenzen stößt.

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, ausgegos- sen werden. In Fig. 3 der DE 25 10 262 A ist ein Leimbretterbinder gezeigt, in dem mehrere Schichten von Faserstoffgeweben eingelegt sind.

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 der Nut mit Kunstharz-Füllstoffgemisch ausgefüllt werden.

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.

In der Zeitschrift Beton Heft 7/98, insbesondere dem Aufsatz"Bau- werksverstärkung mit CFK-Lamellen", wird auf die Möglichkeit hinge- wiesen, 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde die Tragfähigkeit von Holzbauteilen, und insbesondere von Holzleimbindern, zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Holzbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Kohlenstoffaserverstärke 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 Biege- festigkeit erheblich erhöht.

Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Holzbandteiles sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. Es zeigen die Fig. la und lb einen einseitig mit einer Zugbewehrung aus CFK ver- stärkten Balken in einer schematischen Seiten-und Stirnansicht, die Fig. 2a und 2b einen Balken mit einer doppelseitigen Zugbewehrung aus CFK in schematischer Seiten-und Stirnansicht, Fig. 3 in Stirnansicht auf einen einseitig bewehrten Holzleimbinder, Fig. 4 in Seitenansicht einen Holzbalken mit in der Mitte verstärk- tem Querschnitt und einer Zugbewehrung aus CFK im Bereich der gera- den Balkenseite und Fig. 5 in Seitenansicht einen Holzbalken mit in der Mitte verstärk- tem Querschnitt und einer Zugbewehrung aus CFK an der konvex ge- krümmten Längsseite des Balkens.

In Fig. la und lb 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 Schutz- wirkung entfaltet, kann an der Zugseite 4 als unterste Lamelle auch eine tragende Lamelle 6 vorgesehen sein.

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 dar- gestellte Bewehrung an zwei Seiten 4 und 9 nur, wenn auch an der Seite 9 des Balkens 1 überwiegend Zugkräfte wirken.

In den Fig. 4 und 5 sind sogenannte Bogenbinder 11 und 12 darge- stellt, wobei die Zugbewehrung 5 aus CFK im in Fig. 4 dargestellten Fall im Bereich des geraden Längsrandes 13, der die Zugseite dar- stellt, 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.

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 erfin- dungsgemäßen Holzleimbinder wie folgt beschrieben werden : 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.