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Die Erfindung bezieht sich auf eine zweischalige Konstruktion, deren Schalen im Abstand zueinander liegen und aus parallel und gleichlaufend gerippten Profilelementen, z. B. Trapezblechen, bestehen, wobei die ins Innere der Konstruktion ragenden Rippen der beiden Schalen über zwischen den. Schalen angeordneten Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Für die Verbindung der Schalen solcher zweischaliger Konstruktionen dienten meist Distanzelemente,
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den Gurten dieser Profile auf und sind dann über den Steg dieser Profile direkt thermisch miteinander verbunden. Dies ist mit erheblichen Nachteilen verbunden, weil es zu dementsprechenden Wärmeverlusten kommt, die Gefahr von Kondenswasserbildung besteht und im Brandfall sich auch die vom Brand abgekehrte Schale stark erhitzt.
Um die Wärmeverluste in Grenzen zu halten, müssen diese Distanzierungsprofile sehr dünn ausgeführt werden, wodurch sie in der Ebene der Konstruktion sehr weich und nur für die Übertragung von Kräften, die senkrecht zur Ebene der Konstruktion wirken, geeignet sind, darüberhinaus aber statisch nicht wirksam sind.
Vielmehr ist bei solchen Konstruktionen eine entsprechende Breite der Distanzierungsprofile und damit eine Weichheit parallel zur Ebene der Schalen erforderlich, damit sich die beiden Schalen bei unterschiedlicher Erwärmung gegeneinander verschieben können. Ein Ausfüllen solcher bekannter Konstruktionen mit schüttfähigen Isoliermaterialien, die schon auf Grund ihrer einfachen Herstellungsart billiger wären als Isolierplatten kommt nicht in Frage, da durch die Breite der Distanzierungsprofile dem Schüttwinkel des Isoliermaterials entsprechende Hohlräume auftreten würden, die wieder zu örtlichen Wärmebrücken mit den oben angeführten Nachteilen führen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine zweischalige Konstruktion vorzuschlagen, die bei besonders geringen Wärmeverlusten eine grosse Steifigkeit und damit Tragfähigkeit besitzt und zudem die Verwendung von schüttfähigen Isoliermaterialien zulässt.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Rippen der beiden Schalen gegeneinander versetzt sind und über aus schlecht wärmeleitendem, vorzugsweise unbrennbarem Material, z. B.
Asbestzement, bestehende, vorzugsweise schubsteife und biegefeste Plattenelemente verbunden sind und der Raum zwischen den beiden Schalen mit einem wärmeisolierenden Schüttmaterial, z. B. Körnern aus expandiertem, vulkanischem Glas, gefüllt ist.
Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass der das Füllmaterial aufnehmende Zwischenraum zwischen den beiden Schalen in Richtung quer zur Konstruktion immer zumindest der Profilhöhe einer Schale, vermehrt um die Dicke der Plattenelemente entspricht, und daher auch über die gesamte Erstreckung der Konstruktion ein besonders guter, gleichmässiger Wärmedurchgangswiderstand gewährleistet ist. Ausserdem lässt sich auch das Schüttmaterial durch die gegeneinander versetzte Profilierung der Schalen leicht in den Zwischenraum einbringen und verteilt sich darin sehr gleichmässig.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die beiden Schalen gleich profiliert sind und vorzugsweise die Austeilung der ins Innere der Konstruktion ragenden Rippen konstant ist und die Rippen der beiden Schalen um die halbe Teilung gegeneinander versetzt sind.
Die Breite der ins Innere der Konstruktion ragenden Rippen der Schalen kann kleiner sein als die Breite der die äussere Begrenzung der Konstruktion bildenden Profilflächen, damit sich auch im Bereich der allenfalls schräg verlaufenden Wände der Profilierung der Schalen entsprechend grosse Abstände zwischen den Schalen ergibt, um einen entprechenden Wärmeübergangswiderstand zu erzielen.
Im Falle der Verwendung von schub-und biegesteifen Plattenelementen ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der statischen Festigkeit der zweischaligen Konstruktion gegenüber den bekannten Lösungen, so dass bedeutende Einsparungen bei der Unterstützungskonstruktion möglich werden. Die Verbesserung der statischen Festigkeit in diesem Falle ist dadurch begründet, dass die beiden Schalen der Konstruktion so starr miteinander verbunden sind, dass die beiden Schalen nicht nur mit ihrer eigenen Biegesteifigkeit wirksam sind, sondern die beiden Schalen durch die Plattenelemente zu einem Tragsystem zusammengefügt werden, welches in der Art eines Rahmenträgers mit einer statisch wirksamen Querschnittshöhe entsprechend der Dicke
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der zweischaligen Konstruktion wirkt.
Die beiden Schalen stellen den Obergurt bzw. den Untergurt des Rahmenträgers dar, in denen bei Belastungen quer zur Ebene der Konstruktion gegensinnig wirkende Zug- und Druckkräfte parallel zur Ebene der Konstruktion entstehen. Das Plat-
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Tragsystems bildenden Schalen.
Dabei müssen die Schubkräfte nur über den jeweiligen Abstand zwischen den nach innen ragenden und am Verbindungselement befestigten Rippungen der beiden Schalen übertragen werden. Die Plattenelemente können daher einfach und billig z. B. als Plattenstreifen ausgeführt werden. Eine solche rahmenartige Konstruktion ist dabei sowohl in bezug auf Biegung wie auch auf Knickung um ein Mehrfaches steifer, als es der durch die Profilierung gegebenen eigenen Steifigkeit der beiden Schalen entspricht. Auch die Schubsteifigkeit der Konstruktion wird wesentlich erhöht.
Durch die erfindungsgemässe Lösung wird eine weitgehend thermische Trennung der beiden Schalen trotz gemeinsamer statischer Wirkung erzielt. Es ist dabei von besonderer Bedeutung, dass die wärmeisolierende Strecke in den Plattenelementen über deren Dicke verläuft und dass dafür der wesentlich grössere Abstand der jeweils nach unten ragenden Rippen der beiden Schalen massgebend ist. Damit werden Wärmeverluste hintangehalten und auch Kondensationsprobleme infolge örtlich zu starker Abkühlung der rauminnenseitigen Schale vermieden. Auch im Brandfall ist der Wärmeeinfluss klein und wird die vom Brande abgekehrte Schale nur wenig erhitzt, was eine wesentliche Steigerung der Brandsicherheit des gesamten Bauwerkes mit sich bringt, da damit diese Schale ihre Tragfähigkeit auch im Brandfalle behält bzw. als Brandabschluss wirkt.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemässe zweischalige Konstruktion, Fig. 2 eine Ansicht auf die Konstruktion nach Fig. 1 von innen, wobei die innere Schale abgenommen ist, Fig, 3 eine Ansicht auf die äussere Schale der erfindungsgemässen Konstruktion, Fig. 4 einen Querschnitt durch zwei Schalen, aus welchen eine erfindungsgemässe Konstruktion hergestellt werden kann, Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe zweischalige Konstruktion und Fig. 6 eine Ansicht der Konstruktion nach Fig. 5 von aussen.
Bei der in den Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Schalen --1, 2--gleich mit konstanter Austeilung profiliert und um eine halbe Teilung zueinander versetzt angeordnet. Die beiden Schalen --1, 2-- sind, wie in Fig. 4 im Schnitt gezeigt, im gleichen Querschnitt ausgeführt. Beide Schalen --1, 2-- weisen eine Profilierung in Form von schmalen,
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--1cRippen --1c bzw. 2c-- mit den äusseren Profilflächen --la bzw. 2a-- bilden die Stege --lb bzw.
2b--. Die beiden Schalen-l bzw. 2-- sind gleich, jedoch ist die Schale --2-- gegenüber der Schale-l-gestürzt angeordnet, so dass jeweils die schmalen Rippen-Ic bzw. 2c-- ins Innere der Konstruktion reichen.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die zusammengebaute zweischalige Konstruktion. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Schale-l-mit ihren Rippen --1c-- durch Verbindungsmittel wie etwa Schrauben oder Nieten, mit dem auch als Distanzelemente wirkenden Plattenelement --3-- verbunden sind. In gleicher Art ist die Schale --2-- mit ihren Rippen --2c-- durch Verbindungsmittel --5--, wie etwa Schrauben oder Nieten, mit dem Plattenelement --3-- verbunden.
Die beiden Schalen --1, 2-- sind somit völlig unabhängig voneinander mit den Plattenelementen - verbunden.
In Fig. 2 sind weiters noch durch Pfeile die Kräfte P, und Pz eingetragen, die über die Verbindungsmittel --4 bzw. 5-- auf das als Plattenelement ausgebildete Verbindungselement - einwirken. Das Verbindungselement --3-- wird also durch diese Kräfte P1 und P. im wesentlichen auf Schub belastet.
Diese Kräfte P1 und Pz entstehen dadurch, dass sich ohne die erfindungsgemässe Ausführung bei einer Belastung der Konstruktion auf Biegung quer zur Ebene der Konstruktion die Rippen --1c bzw. 2c-- der Schalen --1, 2-- gegeneinander in der Mittelebene der Konstruktion bewegen würden, da sich die einen Rippen unter einer Zugspannung stehend
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verlängern würden und anderseits die andern Rippen dagegen unter Druckspannung stehend verkürzen würden. Die beiden Schalen --1, 2-- hätten dabei bei gleicher Steifigkeit jede die Hälfte des auftretenden Biegemomentes aufzunehmen, würden aber aus einer solchen Belastung keine Normalkräfte, d. h. also Kräfte in Richtung der Ebene der Konstruktion aufweisen.
Die erfindungsgemässen plattenförmigen, schubsteifen und biegesteifen Verbindungselemente sind aber
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auf die beiden Schalen --1, 2-- ein und sind dabei gegensinnig und gleich gross. Damit bauen sich Normalkräfte in den beiden Schalen --1, 2-- auf, u. zw. gegengleiche Zug- und Druckkräfte, wodurch das äussere Biegemoment auf die Konstruktion in Form eines inneren Kraftpaares aufgenommen wird. Die beiden Schalen --1, 2-- wirken also wie die Gurte eines biegesteifen Rahmenträgers, wobei die Querkräfte im wesentlichen durch die Stege --lb, 2b-- übertragen werden.
Es entstehen dabei wie auch sonst bei einem Rahmenträger sekundäre Biegemomente in den Gurtungen, in diesem Fall also in den beiden Schalen --1, 2--.
Die solcherart erfindungsgemäss ausgebildete Konstruktion ergibt also eine statische Wirksamkeit über die volle Stärke der Konstruktion und eine dementsprechende wesentlich grössere Steifigkeit als es der Summe der Einzelsteifigkeiten der profilierten Schalen entspricht. In Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe zweischalige Konstruktion gezeigt, die nur an ihren Enden unverschieblich kraftschlüssige Verbindungen aufweist. Dazwischen sind nur Verbin-
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den Darstellungen in Fig. 5 und 6 ist dazu ein Plattenstreifen --6-- mit Verbindungsmittel --7-- auf den Rippen --2c-- der Schale --2-- befestigt.
Auf den Rippen --1c-- der Schale --1-- sind dagegen durch Verbindungsmittel --8-- abgekröpfte Laschen --9-- befestigt, die um die Plattenstreifen --6-- greifen, was durch die gegenseitige Versetzung der Schalen --1, 2-- zueinander möglich ist, da sich am Ort der Rippen --1c-- der Schale --1-- jeweils die Zone der äusseren Profilfläche --2a-- der Schale --2-- be- findet, so dass hier zwischen den Plattenstreifen --6-- und der Profilfläche --2a-- ein Abstand entsprechend der Höhe des Steges --2b-- vorhanden ist. Diese in Fig. 5 bzw. 6 angegebene Lösung eignet sich auch besonders für Elemente, bei denen Brandbelastungen zu berücksichtigen sind.
Dabei könnten bei einer Brandeinwirkung auf die Schale --2-- und die dadurch hervorgerufene Verlängerung der Schale --2-- beispielsweise die oberen Verbindungsmittel --5-- versagen, wobei dann die verschieblichen Verbindungsstellen, gebildet aus den Elementen --6 bis 9-- dennoch den Zusammenhalt des Elementes sichern.
Zur Wärmeisolation ist der Raum zwischen den beiden Schalen mit einem wärmeisolierenden Schüttmaterial gefüllt, welches jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nur in Fig. 1 dargestellt ist. Das Füllen dieses Raumes ist unproblematisch, da der Querschnitt der zweischaligen Konstruktion durch die geringe Dicke der plattenförmigen Verbindungselemente nur wenig eingeschränkt wird.
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