[0001] Die Erfindung betrifft einen Formholzbalken, umfassend einen aus Holzpartikeln und
Bindemittel formgepreßten, insbesondere stranggepreßten Balkenkörper, der in Balkenlängsrichtung
wenigstens einen im wesentlichen über die gesamte Balkenlänge sich erstreckenden Kanal
enthält.
[0002] Aus der DE-C-29 32 406 ist es bekannt, ein Gemisch aus Holzspänen und Bindemittel
mittels einer Strangpresse, an die sich ein Aushärtkanal anschließt, zu einem Profilstrang
zu formen, der in langgestreckte Balkenkörper zersägt wird. Die auf diese Weise entstehenden
Formholzbalken lassen sich mit herkömmlichen Kolzbearbeitungsverfahren bearbeiten
und anstelle herkömmlicher, gewachsener Balken für den Bau von Wänden, Decken von
Gebäuden aber auch im Holztafelbau. Nach dem vostehend erläuterten Verfahren hergestellte
Formholzbalken sind beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 86 25 692 bekannt.
Der im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmige Balkenkörper der bekannten Formholzbalken
ist hier auf einander gegenüberliegenden Seiten mit Vollholzbrettern beplankt und
hat in seiner Mitte einen durchgehenden Kanal, der einerseits das Gesamtgewicht des
Formholzbalkens mindern soll und andererseits den Trocknungs- und Aushärteprozeß bei
der Herstellung des Balkenkörpers beschleunigen soll.
[0003] Wenngleich durch Verwirren der für die Herstellung benutzten Holzspäne eine gewisse
Biege- und Zugfestigkeit des stranggepreßten Balkenkörpers erreicht werden kann, so
genügt doch die so erreichbare Biege- und Zugfestigkeit nicht erhöhten Anforderungen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Weg zu zeigen, wie die Biege- und Zugfestigkeit
gattungsgemäßer Formholzbalken erhöht werden kann, und es ist ferner Aufgabe, ein
einfach durchführbares Verfahren zur Herstellung eines solchen Formholzbalkens anzugeben.
[0004] Ausgehend von einem Formholzbalken der eingangs erläuterten Art wird diese Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Kanal ein im wesentlichen über die gesamte
Balkenlänge einteilig sich erstreckender Kern aus einem Material mit bezogen auf den
Balkenkörper höherer Biege- und Zugfestigkeit eingesetzt ist. Der Kern kann aus Metall
oder Kunststoff bestehen, besteht aber aus Kostengründen bevorzugt aus Schichtholz,
insbesondere Furnierschichtholz mit einer hohen Anzahl sehr dünner Furnierschichten,
von denen die überwiegende Anzahl in Balkenlängsrichtung verlaufende Holzfasern hat.
[0005] Es hat sich herausgestellt, daß es für viele Anwendungsfälle genügt, wenn der Kern
im wesentlichen lose in dem Kanal des Balkenkörpers angeordnet ist. Zweckmäßigerweise
hat er sogar quer zu seiner Längsrichtung in dem Kanal ein gewisses Spiel, um feuchtigkeitsabhängige
Abmessungsänderungen des Balkenkörpers (Quellen oder Schrumpfen) aufnehmen zu können.
Alternativ kann der Querschnitt des Kerns auch kleiner sein als der Querschnitt des
Kanals, und der dadurch zwischen Kern und Innenwand des Kanals entstehende Raum kann
durch ein Füllmaterial ausgefüllt sein. Das Füllmaterial kann elastische Eigenschaften
haben, beispielsweise geschäumt sein, oder aber es kann eine feste Klebeverbindung
zwischen Kern und Kanalinnenwand herstellen.
[0006] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Kern im Bereich seiner Enden, vorzugsweise
ausschließlich im Bereich seiner Enden, an dem Balkenkörper verankert und mit Vorspannung
in den Balkenkörper eingebaut. Durch diese Maßnahme kann die Biegebelastbarkeit des
Formholzbalkens beträchtlich gesteigert werden. Für die Verankerung der Enden des
Kerns an dem Balkenkörper können Spannanker, beispielsweise in Form von Endplatten
oder auch quer durch den Balkenkörper und den Kern sich erstreckende Schraubbolzen
vorgesehen sein. Auch können die Enden des Kerns, insbesondere wenn es sich bei diesem
um ein Holzbauteil handelt, mit der Innenwand des Kanals verklebt sein.
[0007] In einer bevorzugten Ausgestaltung endet der Kern im Abstand von den Enden des Kanals,
und die auf diese Weise über die Enden des Kerns hinausreichenden Bereiche des Kanals
bilden Taschen zur Aufnahme von Verbindungsstücken für die Verbindung benachbarter
Enden zweier Balkenkörper. Diese Art der Verbindung ist insbesondere im Wandtafelbau
von Vorteil, da das in den Taschen verschiebbare Verbindungsstück zur Befestigung
an quer zu dem Balken verlaufenden Streben oder dergleichen ausgenutzt werden kann
und zugleich Längenänderungen der Formholzbalken beim Quellen oder Schrumpfen ausgleicht.
[0008] Der Kanal und der Kern haben bevorzugt einen länglichen, insbesondere im wesentlichen
rechteckförmigen Querschnitt, dessen Längsrichtung in der durch den Anwendungsfall
bestimmten Biegeebene des Balkenkörpers liegt. Hierdurch wird die Biegebelastbarkeit
des Formholzbalkens erhöht, insbesondere wenn der Balkenkörper mehrere bezogen auf
ihre Längsrichtungen im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Kanäle mit darin
angeordneten Kernen enthält.
[0009] Bei Formholzbalken mit vorgespannten Kernen können an den Enden der Kerne Spannvorrichtungen,
beispielsweise Schraubanker oder dergleichen, angeordnet sein. Solche Anker erhöhen
jedoch den Herstellungsaufwand. Formholzbalken mit vorgespannten Kernen lassen sich
jedoch sehr einfach herstellen, wenn die Enden des Kerns zunächst im wesentlichen
ohne Vorspannung, zumindest jedoch mit einer Vorspannung kleiner als die für den Anwendungsfall
gewünschte Vorspannung an dem Balkenkörper verankert werden und dann der Feuchtigkeitsgehalt
des Balkenkörpers erhöht wird. Bei Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts quillt der Balkenkörper,
und aufgrund der sich dadurch ergebenden Verlängerung wird der Kern vorgespannt. Der
Einbau des Kerns erfolgt zweckmäßigerweise unmittelbar im Anschluß an seine Strangformung,
während der der Feuchtigkeitsgehalt beim Aushärten stark abgesenkt wird. Bei der nachfolgenden
Lagerung in Normalklima steigt der Feuchtigkeitsgehalt an, was zu einer beträchtlichen
Längenänderung (bis zu 11 %) führt. Wird der Kern deshalb unmittelbar im Anschluß
an den Herstellungsprozeß des Balkenkörpers eingebaut, so wird er durch den nachfolgenden
Quellprozeß selbsttätig vorgespannt. Der Grad der Vorspannung läßt sich über den anfänglichen
Feuchtigkeitsgehalt des Balkenkörpers regulieren.
[0010] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher
erläutert. Hierbei zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung einer aus erfindungsgemäßen Formholzbalken aufgebauten
Wandtafel, beispielsweise für eine Lärmschutzwand;
- Fig. 2
- eine Schnittansicht des Formholzbalkens, gesehen entlang einer Linie II-II in Fig.
1;
- Fig. 3 und 4
- Schnittansichten von Varianten des Formholzbalkens und
- Fig. 5
- eine Schnittansicht einer Variante eines aus erfindungsgemäßen Formholzbalken aufgebauten
Wandelements, beispielsweise einer Lärmschutzwand.
[0011] Das in Fig. 1 dargestellte Wandelement wird durch eine Vielzahl horizontal verlaufender,
übereinander angeordneter Formholzbalken 1 gebildet, die mit Anschlußplatten 3 an
vertikal verlaufenden Stützen 5, beispielsweise aus Stahlbeton, abgestützt sind. Jeder
der Formholzbalken 1 hat einen langgestreckten, im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen
Balkenkörper 7, der auf seiner Unterseite eine in Balkenlängsrichtung verlaufende
Nut 9 und auf seiner Oberseite eine dazu ausgerichtete Rippe 11 aufweist. Die Rippen
11 greifen in die Nuten 9 der jeweils darüberliegenden Balkenkörper 7 ein. In die
Nuten 9 eingelegte elastische Dichtstreifen 13 dichten Fugen zwischen den übereinanderliegenden
Balkenkörpern 7 ab. Die Anschlußplatten 3 sind auf die Formholzbalken 1 aufgenagelt
oder aufgeschraubt und hintergreifen mit einem Kopf 15 die Ränder einer in der Stütze
5 vertikal verlaufenden, beispielsweise schwalbenschwanzförmigen Nut 17.
[0012] Der Balkenkörper 7 ist aus Holzpartikeln, beispielsweise Holzspänen oder dergleichen,
die mit einem Bindemittel vermischt wurden, stranggepreßt, wie dies beispielsweise
in der DE-C-29 32 406 beschrieben ist. Der Balkenkörper 7 enthält wenigstens einen,
hier zwei, in Längsrichtung verlaufende Kanäle 19, die während des Herstellungsprozesses
für die Beschleunigung der Aushärtung sorgen. Die Kanäle 19 haben langgestreckten,
angenähert rechteckförmigen Querschnitt und erstrecken sich mit ihrer Querschnitts-Langseite
quer zur Ebene der durch die Formholzbalken 1 gebildeten Wand. Die Kanäle 19 sind
hierbei in der Wandebene übereinander angeordnet und verlaufen zueinander parallel,
auch was ihre Querschnittslängsrichtung anbetrifft.
[0013] Um die Biege- und Zugfestigkeit des Strangpreßmaterials der Balkenkörper 7 zu erhöhen,
ist in jeden der Kanäle 19 ein angenähert querschnittsgleicher Kernstab 21 mit Rundumspiel
23 (Fig. 2) lose eingesetzt. Jeder der Kernstäbe 21 besteht aus Furnierschichtholz
mit einer vergleichsweise hohen Anzahl längs der Kanäle 19 und parallel zu deren Querschnittslängsrichtung
verlaufenden Furnierschichten, deren bei 25 in Fig. 2 angedeuteten Holzfasern etwa
in Längsrichtung der Balkenkörper 7 verlaufen. Das Spiel 23 erlaubt es, daß die Balkenkörper
7 bei Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen schrumpfen können, ohne daß innere Spannungen
den Balkenkörper bis zum Bersten beanspruchen. Das Spiel 23 ist jedoch nur so groß,
daß anfängliche Biegebelastungen des Balkenkörpers 7, beispielsweise aufgrund einer
Windlast oder dergleichen, bereits bei vergleichsweise geringer Belastung zu einem
Spielausgleich und zu einer verstärkten Abstützung der Balkenkörper 7 an den Kernstäben
21 führen.
[0014] Anstelle des vorstehend erläuterten Wandelements lassen sich aus den Formholzbalken
1 auch andere Konstruktionen, wie zum Beispiel Decken oder Dachelemente, verwirklichen.
Auch lassen sich die Formholzbalken als Konstruktionselemente für Stützen, Streben
oder dergleichen einsetzen. In einer Variante können die Kernstäbe 21 auch aus einem
anderen Material als Furnierschichtholz bestehen, beispielsweise aus Kunststoff oder
aus Metall.
[0015] Im folgenden werden Varianten von Formholzbalken erläutert. Gleichwirkende Komponenten
sind mit den Bezugszahlen der Fig. 1 und 2 bezeichnet und zur Unterscheidung mit einem
Buchstaben versehen. Zur Erläuterung wird auf die vorstehende Beschreibung, insbesondere
der Fig. 1 und 2, Bezug genommen.
[0016] Der in Fig. 3 dargestellte Formholzbalken 1a enthält in den Kanälen 19a seines Balkenkörpers
7a wiederum aus Furnierschichtholz bestehende Kernstäbe 21a. Im Unterschied zu Fig.
2 sind jedoch die Zwischenräume zwischen der Innenwand des Kanals 19a und dem darin
angeordneten Kernstab 21a durch ein zumindest begrenzt elastisches Material 27 im
wesentlichen auf die gesamte Länge des Balkenkörpers 7a ausgefüllt. Das Material 27,
bei welchem es sich um einen Kleber handelt kann, verbindet die Kernstäbe 21a mit
den Balkenkörpern 7a. Diese Maßnahme erhöht die Biegefestigkeit des Formholzbalkens
1a.
[0017] Fig. 4 zeigt einen Formholzbalken 1b, bei welchem der in dem Kanal 19b angeordnete
Kernstab 21b ausschließlich im Bereich der Enden des Kernstabs 21b (lediglich ein
Ende ist dargestellt) fest mit dem Balkenkörper 7b verbunden ist. Zwischen den Enden
verläuft der Kernstab 21b lose beweglich, vorzugsweise mit einem Spiel 23b, in dem
Kanal 19b. Die Enden des Kernstabs 21b sind durch Klebstoff 27b fest mit dem Balkenkörper
7b verbunden, und zwar so, daß der Kernstab 21b unter Vorspannung eingebaut ist. Zusätzlich
oder alternativ zum Klebstoff 27b kann für die Befestigung auch ein sowohl den Balkenkörper
7b als auch das Ende des Kernstabs 21b durchdringender Ankerbolzen 29 für die Befestigung
vorgesehen sein.
[0018] Das Einbringen der Vorspannung in den Kernstab 21b kann über geeignete, am Kernstab
21b angreifende Zugvorrichtungen während des Einbaus erfolgen. Bevorzugt wird der
Kernstab 21b jedoch durch Verlängern des Balkenkörpers 7b durch feuchtigkeitsbedingtes
Aufquellen eingebracht. Während des Herstellungsprozesses des Balkenkörpers 7b wird
dessen Holzanteil sehr stark ausgetrocknet, was das Strangpreßmaterial schrumpfen
läßt. Der Kernstab 21b wird unmittelbar im Anschluß an den Strangpreßprozeß in den
Kanal 19b eingesetzt und endseitig an dem Balkenkörper 7b verankert. Bei der nachfolgenden
Feuchtigkeitsaufnahme, beispielsweise während der normalen Lagerung der Formholzbalken,
aber auch bei der Befeuchtung in Klimakammern oder dergleichen, quillt der Balkenkörper
7b, wobei sich seine Länge beträchtlich ändert und den Kernstab 21b spannt.
[0019] Fig. 5 zeigt eine Variante eines Wandelements, die mit gleichfalls horizontal angeordneten
Formholzbalken 1c aufgebaut und an vertikalen Stützen 5c gehalten sind. Bei den Formholzbalken
1c kann es sich um einen der vorstehend erläuterten Balken handeln, wobei jeder Formholzbalken
1c wiederum in Kanälen 19c angeordnete Kernstäbe 21c enthält. Im Unterschied zu den
vorstehend erläuterten Formholzbalken enden die Kernstäbe 21c jedoch im Abstand zum
Ende des Balkenkörpers 7c. Der damit im Bereich des Endes des Balkenkörpers 7c verbleibende
Abschnitt des Kanals 19c bildet eine Tasche 31 zur Aufnahme eines Verbindungsstücks
33, das in die Taschen 31 sich gegenüberliegender Balkenkörper 7c eingreift. Die Balkenkörper
7c überlappen die Stütze 5c, enden jedoch im Abstand voneinander. Ein Befestigungselement,
beispielsweise ein Nagel oder eine Schraube 35, hält das Verbindungselement 33 zwischen
den Enden benachbarter Balkenkörper 7c an der Stütze 5c. Die Eindringtiefe des Verbindungselements
33 in die Taschen 31 ist kleiner als deren Gesamttiefe. Diese Bemessung sorgt in Verbindung
mit dem Abstand zwischen sich gegenüberliegenden Enden benachbarter Balkenkörper 7c
dafür, daß sich die Balkenkörper 7c temperatur- und feuchtigkeitsabhängig ausdehnen
können. Das Verbindungsstück 33 klemmt die Balkenkörper 7c gegen die Stütze 5c. Seine
Querabmessungen sind jedoch so bemessen, daß auch hier ein Dehnungsausgleich möglich
ist. Gegebenenfalls ist auch das Durchtrittsloch für die Schraube 35 im Verbindungselement
33 als Langloch ausgebildet, um für einen Dehnungsausgleich zu sorgen.
1. Formholzbalken, umfassend einen aus Holzpartikeln und Bindemittel formgepreßten, insbesondere
stranggepreßten Balkenkörper (7), der in Balkenlängsrichtung wenigstens einen im wesentlichen
über die gesamte Balkenlänge sich erstreckenden Kanal (19) enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanal (7) ein im wesentlichen über die gesamte Balkenlänge einteilig sich
erstreckender Kern (19) aus einem Material mit bezogen auf den Balkenkörper höherer
Biege- und Zugfestigkeit eingesetzt ist.
2. Formholzbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (21) als aus
Schichtholz, insbesondere Furnierschichtholz, bestehender Stab ausgebildet ist.
3. Formholzbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (21) mit
Spiel quer zu seiner Längsrichtung in den Kanal (19) eingesetzt ist.
4. Formholzbalken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt
des Kerns (21a) kleiner als der Querschnitt des Kanals (19a) ist und der Raum zwischen
Kern (21a) und Innenwand des Kanals (19a) durch ein Füllmaterial (27) ausgefüllt ist.
5. Formholzbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
(21b) im Bereich seiner Enden an dem Balkenkörper (7b) verankert und mit Vorspannung
in den Balkenkörper (7b) eingebaut ist.
6. Formholzbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
(21c) im Abstand von den Enden des Kanals (21c) endet und die auf diese Weise über
die Enden des Kerns (21c) hinausreichenden Bereiche des Kanals (19c) Taschen (31)
zur Aufnahme eines Verbindungsstücks (33) für die Verbindung benachbarter Enden zweier
Balkenkörper (7c) bilden.
7. Formholzbalken nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal
(19) und der Kern (21) einen länglichen, insbesondere im wesentlichen rechteckförmigen
Querschnitt haben, dessen Längsrichtung in der durch den Anwendungsfall bestimmten
Biegeebene des Balkenkörpers (7) liegt.
8. Formholzbalken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Balkenkörper (7) mehrere
bezogen auf ihre Längsrichtungen im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Kanäle
(19) mit darin angeordneten Kernen (21) enthält.
9. Verfahren zum Herstellen eines Formholzbalkens, dessen aus Holzpartikeln und Bindemittel
formgepreßter, insbesondere stranggepreßter Balkenkörper (7b) in seiner Längsrichtung
einen im wesentlichen über die gesamte Balkenlänge sich erstreckenden Kanal (19b)
enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (19b) des Balkenkörpers (7b) ein Kern (21b) aus einem Material mit
bezogen auf den Balkenkörper (7b) höherer Biege- und Zugfestigkeit eingesetzt wird,
daß die Enden des Kerns (21b) im wesentlichen ohne Vorspannung des Kerns (21b) oder
mit einer Vorspannung kleiner als eine für den Anwendungsfall gewünschten Vorspannung
an dem Balkenkörper (7b) verankert werden und daß der Feuchtigkeitsgehalt des Balkenkörpers
(7b) erhöht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (21b) in den Balkenkörper
(7b) eingesetzt und verankert wird, während der Feuchtigkeitsgehalt des Balkenkörpers
(7b) auf einem Wert gehalten wird, der kleiner ist als ein im Anwendungsfall sich
einstellender Normalwert, und daß der Feuchtigkeitsgehalt des Balkenkörpers (7b) dann
auf den Normalwert erhöht wird.