AT513322B1 - Thermisch isolierendes Tragelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermisch isolierendes Tragelement (1) insbesondere zum Einsatz im konstruktiven Stahl- und Fassadenbau, umfassend zumindest zwei Befestigungsplatten (2) mit einer zwischenliegenden Isolierungsschicht (4), wobei Durchgangsbohrungen (9) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln (10) die Befestigungsplatten (2) sowie die Isolierungsschicht (4) durchragen. Zwischen den Befestigungsplatten (2) und der Isolierungsschicht (4) ist jeweils eine Klebeschicht (8) angeordnet und die Befestigungsmittel (10) sind mit einer Vorspannkraft (100) vorgespannt.

Description

österreichisches Patentamt AT513 322 B1 2014-10-15

Beschreibung

THERMISCH ISOLIERENDES TRAGELEMENT

[0001] Die Erfindung betrifft ein thermisch isolierendes Tragelement insbesondere zum Einsatz im konstruktiven Stahl- und Fassadenbau mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind im Beton- und Fassadenbau unterschiedliche Ausführungen an wärmedämmenden bzw. thermisch trennenden, tragenden Verbindungselementen bekannt. Derartige Verbindungselemente werden bevorzugt bei Durchführungen von Tragekonstruktionen durch eine Gebäudehülle hindurch eingesetzt, um Wärmebrücken zwischen dem Inneren und den Anschlussstellen an der Außenseite eines Gebäudes zu vermeiden.

[0003] Beispielsweise ist aus dem Dokument AT 408 675 B eine Anschlusseinrichtung von Kragplatten an eine Wand- oder Deckenkonstruktion bekannt. Bei dieser Anschlusseinrichtung weist ein kraftübertragendes Verbindungselement zumindest ein dünnwandiges Bewehrungsprofil aus nichtrostenden Stahlqualitäten auf, sodass die Bewehrungselemente im Zug- und Druckbereich mit dem Bewehrungsprofil biegesteif über Verbindungsstellen verbunden sind. Ein Isolierkörper erstreckt sich dabei unter Ausschluss der Verbindungsstellen nur über den Zentralbereich jedes Bewehrungsprofils. Die Bewehrungselemente bestehen aus Stäben aus Edelstahl mit daran angeschweißten Bewehrungsstäben für die Einbindung in eine Stahlbetonbewehrung der angeschlossenen Bauteile. Der zwischenliegende Isolierkörper besteht aus einem wärmedämmenden Material, beispielsweise aus Kunststoff.

[0004] Weiters sind von der Firma Schock Bauteile Ges.m.b.H. unter der geschützten Bezeichnung „Isokorb®“ mit der Typenbezeichnung KXT unterschiedliche Ausführungsvarianten von Wärmedämmungselementen am Markt erhältlich, welche beispielsweise Stäbe aus Edelstahl mit angeschweißten Bewehrungsstäben für die Einbindung in eine Stahlbetonbewehrung umfassen und eine Wärmedämmung aus Polystyrol aufweisen, die so zwischen den Bewehrungsstäben angeordnet ist, dass dadurch die zu verbindenden Betonbauteile vollständig getrennt werden.

[0005] Nachteilig an diesen Ausführungen ist, dass derartige Anschlusseinrichtungen aufgrund ihrer Beschaffenheit jeweils nur im Stahlbetonbau eingesetzt werden können und für Anwendungen im konstruktiven Stahlbau und Fassadenbau ungeeignet sind.

[0006] Reine Stahlkonstruktionen gewinnen jedoch bei zahlreichen Gebäudearten zunehmend an Bedeutung. Allerdings treten gerade bei Tragkonstruktionen aus Stahl, die die Gebäudehülle durchdringen, Wärmebrücken auf. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit von Stahl wirken sich durchlaufende Stahlträger negativ auf die Wärmedämmung des Gebäudes aus. Die Folgen sind die Gefahr von Schäden, welche beispielsweise durch Tauwasser, Schimmelbildung oder Korrosion verursacht werden, sowie erhöhte Heizkosten. Diese Problematik ist Architekten und Planern schon länger bekannt, weshalb meist thermische Trennlösungen mittels einer Kunststoffschicht zwischen angrenzenden Stirnplatten von Tragwerken vorgesehen werden. Derartige Lösungen reduzieren aber aufgrund der notwendigen Verbindungen den Wärmeabfluss kaum bis gar nicht.

[0007] Aus der vorhin zitierten Baureihe „Isokorb®“ der Firma Schock Bauteile Ges.m.b.H. ist weiters unter der Typenbezeichnung KST eine Anschlusseinrichtung für die thermische Trennung von Betonbauteilen bzw. Stahlbauteilen erhältlich. Diese Anschlusseinrichtung eignet sich zur Verbindung von stabförmigen Stahlbauteilen durch Plattenstöße hindurch und umfasst Edelstahlplatten mit Bohrungen, durch die Gewindestäbe ebenfalls aus Edelstahl durchgesteckt werden. Zwischen den Edelstahlplatten befindet sich ein wärmedämmendes Material, beispielsweise expandiertes Polystyrol (EPS), wobei einzelne Elemente aus Edelstahlplatten und Edelstahl-Gewindestäben mit zwischenliegenden Isolierungsplatten auch zu größeren Elementen verbunden sein können. Bei Anschlusseinrichtungen, die auch zur Übertragung von Scherkräften vorgesehen sind, ist zusätzlich ein eingeschweißtes Hohlprofil zur Verbindung der begrenzenden Edelstahlplatten vorzusehen, was aufwendig in der Fertigung ist. 1 /14 österreichisches Patentamt AT513 322B1 2014-10-15 [0008] Die Kraftübertragung von Druck- und Zugkräften erfolgt somit mittels der Edelstahl-Gewindestäbe und die Scherkraftübertragung erfolgt mittels eines eingeschweißten Hohlprofils, was einen weiteren Nachteil dieser Ausführung darstellt, da die thermische Trennung durch die eingeschweißten Hohlprofile, welche zur Scherkraftübertragung die beiden voneinander beab-standeten Edelstahlplatten verbinden, verschlechtert wird. Die Kraftübertragung erfolgt dabei nachteilig jeweils nur lokal an den Gewindestäben, weshalb eine über die Querschnittsfläche einer derartigen Anschlusseinrichtung vergleichmäßigte Lastverteilung nicht erzielt werden kann. Das zwischen den beiden Edelstahlplatten befindliche wärmedämmende Material wird somit bei Krafteinwirkung ungleichmäßig gestaucht bzw. gepresst, wodurch die Gewindestäbe einer besonders hohen Dehnungs- bzw. Scherbeanspruchung ausgesetzt sind. Die Gewindestäbe werden nachteilig bei hoher Krafteinwirkung verbogen bzw. verformt, bei Materialermüdung kommt es im Versagensfall sogar zur Abscherung der Gewindestäbe.

[0009] Weiters ist aus dem Dokument EP 1 270 833 A2 ein Bauelement zur Wärmedämmung bekannt, welches einen Isolierkörper umfasst. Dabei ist es jedoch erforderlich, zusätzlich zum Isolierkörper jedenfalls auch Zugelemente und Druckelemente zwischen einem Gebäudeteil und einem über die Fassade des Gebäudes vorkragenden Außenteil zu verlegen. Gegebenenfalls sind weiters noch zusätzliche Querkraftelemente vorzusehen. In einem Oberteil des Bauelements sind dazu Zugstäbe mit Schweißnähten an den Innenseiten zweier gegenüberliegender Befestigungsplatten befestigt. Die beiden Befestigungsplatten des auf Zugkraft beanspruchten Oberteils des Bauelements müssen bereits zum Zeitpunkt des Einbaus des Bauelements mit den innenliegenden Schweißnähten an den Zugstäben verschweißt sein, um überhaupt einen Isolierkörper zwischen die Befestigungsplatten einstecken zu können. Weiters ist ein separater Unterteil des Bauelements erforderlich, in dem eigene Druckstäbe ebenfalls wieder mittels Schweißnähten zwischen den Befestigungsplatten befestigt sind. Auch hier gilt, dass ein Isolierkörper erst nach Fertigstellen der verschweißten Verbindungen zwischen die beiden Befestigungsplatten des auf Druckkraft belasteten Unterteils eingesteckt bzw. eingeklemmt werden kann. Nachteilig an der in EP 1 270 833 A2 gezeigten Ausführung ist zumindest, dass die zwischen die miteinander bereits verschweißten Befestigungsplatten nachträglich einzusteckende Isolierung keinerlei Zug-, Druck- oder Scherkräfte aufnehmen bzw. weiterleiten kann.

[0010] Bei dem aus Dokument DE 199 08 388 A1 bekannten Bauelement zur Wärmedämmung sind zur Stabilisierung und Kraftübertragung zwischen Stahlträgern, welche durch einen zwischenliegenden, wärmedämmenden Isolierkörper voneinander beabstandet sind, gekreuzte Querkraftstäbe sowie Zugstäbe und Druckstäbe erforderlich. Auch in dieser Ausführung ist der Isolierkörper weder in der Lage, noch dazu vorgesehen, Zug-, Druck- oder Scherkräfte zwischen den Stahlträgern aufzunehmen bzw. weiterzuleiten.

[0011] Aufgabe der Erfindung ist es, ein wärmedämmendes Tragelement zur Verfügung zu stellen, welches eine gleichmäßige Kraftübertragung in mehrere Raumrichtungen bei gleichzeitiger thermischer Trennung ermöglicht, welches insbesondere im Metall- und Fassadenbau einsetzbar ist und welches weiters die aus dem Stand der Technik geschilderten Nachteile vermeidet.

[0012] Diese Aufgabe wird bei einem thermisch isolierenden Tragelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

[0013] Bei einem erfindungsgemäßen thermisch isolierenden Tragelement insbesondere zum Einsatz im konstruktiven Stahl- und Fassadenbau, welches zumindest zwei Befestigungsplatten mit einer zwischenliegenden Isolierungsschicht umfasst, wobei Durchgangsbohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln die Befestigungsplatten sowie die Isolierungsschicht durchragen, ist zwischen den Befestigungsplatten und der Isolierungsschicht jeweils eine Klebeschicht angeordnet und die Befestigungsmittel sind mit einer Vorspannkraft vorgespannt.

[0014] Vorteilhaft werden somit von außen auf die Isolierungsschicht bzw. auf einen Isolierungsblock Druckspannungen aufgebracht, die vor Eintreten einer Verformung der Isolierungsschicht oder der Befestigungsmittel abgebaut werden müssen. Durch die erfindungsgemäßen 2/14 österreichisches Patentamt AT513 322B1 2014-10-15

Maßnahmen des Verklebens der Isolierungsschicht zwischen den beiden äußeren Befestigungsplatten sowie dem Anordnen einer Vorspannkraft der Befestigungsmittel wird die Isolierungsschicht vorteilhaft an einer Verformung aufgrund der einwirkenden Schub-, Zug- und/oder Druckkräfte gehindert. Zweckmäßig weist die Isolierungsschicht dabei eine ausreichende Festigkeit auf. Die Vorspannkraft, mit der die Befestigungsmittel vorgespannt sind, bewirkt eine Druckkraft auf die Befestigungsplatten, welche vorzugsweise aus Metall hergestellt sind.

[0015] Vorteilhaft weist bei einem erfindungsgemäßen Tragelement die Isolierungsschicht einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einer Isolierungsschichtstärke auf, wobei die Isolierungsschicht jeweils vollflächig mit ihren Außenflächen an den Befestigungsplatten anliegt und mit diesen verklebt ist. Die wärmedämmende Wirkung hängt dabei im Wesentlichen vom als Isolierungsschicht verwendeten Material sowie von der Isolierungsschichtstärke ab. Je größer die Isolierungsschichtstärke eines geeigneten wärmedämmenden Isolierungsmaterials gewählt wird, umso höher ist die gewünschte wärmedämmende Wirkung des Tragelements. Allerdings muss bei großer Isolierungsschichtstärke die Isolierungsschicht besonders effizient gegen Verformung, insbesondere gegen Verformung aufgrund einer Scherkraftbeanspruchung, geschützt werden.

[0016] Zweckmäßig ist bei einem Tragelement gemäß der Erfindung die Isolierungsschicht aus einem druckfesten Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus Kunststoff, besonders bevorzugt aus Polyamid, hergestellt. Der Einsatz von Isolierungsmaterialien aus einem robusten, druckfesten Kunststoff hat sich insbesondere im Fassadenbau als besonders geeignet herausgestellt.

[0017] Von Vorteil sind bei einem erfindungsgemäßen Tragelement als Befestigungsmittel jeweils Verbindungselemente umfassend eine Gewindeschraube, eine Schraubenmutter sowie optionale Beilagscheiben eingesetzt. Mit Gewindeschrauben lassen sich besonders vorteilhaft Vorspannkräfte auf die Befestigungsplatten und die dazwischen liegende Isolierungsschicht aufbringen. Die Vorspannkräfte können dabei besonders komfortabel an die jeweils individuellen Anforderungen der Tragelemente angepasst werden, indem beispielsweise mittels eines Drehmomentschlüssels oder eines entsprechend geeigneten Werkzeugs die jeweils auf ein Verbindungselement wirkende bzw. aufgebrachte Vorspannkraft kontrolliert wird. Zweckmäßig sind die Gewindeschrauben bzw. Schraubenmuttern auf beiden Außenseiten der Befestigungsplatten jeweils mit Beilagscheiben versehen, um die beabsichtigten Vorspannkräfte gleichmäßig in die Befestigungsplatten einzuleiten.

[0018] In einer Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Tragelement jede Gewindeschraube, Schraubenmutter sowie optionale Beilagscheibe aus Edelstahl oder einem Werkstoff enthaltend Edelstahl hergestellt. Im Vergleich zu anderen metallischen Werkstoffen weisen Befestigungsmittel aus Edelstahl vorteilhaft eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf und sind daher für den Einsatz bei erfindungsgemäßen Tragelementen besonders gut geeignet.

[0019] Zweckmäßig stehen bei einem erfindungsgemäßen Tragelement die Befestigungsplatten seitlich in gegengleicher Richtung von der Isolierungsschicht ab. Damit dienen solche Tragelemente besonders vorteilhaft auch zum Überbrücken von größeren Abständen zwischen den Befestigungsstellen einer Fassade oder eines Mauerwerks. Hohlräume zwischen den abstehenden Befestigungsplatten und den Befestigungsstellen an der Fassade oder dem Mauerwerk können mit handelsüblichen Wärmedämmstoffen oder Dichtungsmassen ausgefüllt werden. Somit lässt sich auch eine Aussteifung des eingebauten Tragelements erzielen.

[0020] Besonders vorteilhaft sind bei einem Tragelement gemäß der Erfindung an den Befestigungsplatten jeweils Befestigungswinkel kraftschlüssig befestigt. Durch die Befestigungswinkel, welche an den Befestigungsplatten angeordnet sind, wird ein erfindungsgemäßes Tragelement einerseits ausgesteift und damit belastbarer, andererseits dienen derartige Befestigungswinkel zur besonders stabilen Befestigung des Tragelements an angrenzenden Fassaden- oder Mauerwerksteilen. Die Befestigungswinkel und Befestigungsplatten sind daher vorzugsweise aus Metall hergestellt. Die Befestigungswinkel werden beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Kanten oder Schweißen kraftschlüssig mit den Befestigungsplatten verbunden. 3/14 österreichisches Patentamt AT513 322B1 2014-10-15 [0021] Zweckmäßig sind bei einem erfindungsgemäßen Tragelement die Befestigungswinkel bündig an den freien Plattenenden der Befestigungsplatten befestigt und übergreifen die freien Plattenenden, wobei die Befestigungswinkel jeweils an der zwischen den Befestigungsplatten liegenden Isolierungsschicht zumindest abschnittsweise anliegen. In dieser Ausführung bieten die Befestigungswinkel der anliegenden Isolierungsschicht vorteilhaft Schutz vor einer Verformung.

[0022] In einerweiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung übergreifen bei einem Tragelement die Befestigungswinkel die Isolierungsschicht jeweils um einen Anteil der Isolierungsschichtstärke, vorzugsweise um die halbe Isolierungsschichtstärke. Eine seitliche Verformung der Isolierungsschicht aufgrund einer Scherkraftbeanspruchung des Tragelements wird durch die übergreifenden Befestigungswinkel vermieden. Die Befestigungswinkel können je nach erforderlicher Vorspannkraft aus einem durchgehenden Material, beispielsweise aus Metall, oder aber abschnittsweise bzw. punktweise unterbrochen sein.

[0023] Besonders vorteilhaft ist bei einem Tragelement gemäß der Erfindung eine Umschnürungsbewehrung an den Außenflächen der Isolierungsschicht angeordnet, welche zumindest einen Umfangsabschnitt, bevorzugt den gesamten Umfang des Querschnittsprofils der Isolierungsschicht umgibt. Durch die Umschnürungsbewehrung werden Zugkräfte aufgenommen, die sonst bei einer Verformung in die Isolierungsschicht induziert werden. Somit wird bei Lastübertragung eine unerwünschte Verformung der Isolierungsschicht verhindert.

[0024] Vorteilhaft ist bei einem erfindungsgemäßen Tragelement die Umschnürungsbewehrung aus einem Fasermaterial, bevorzugt aus einem Kunststofffasergitter, hergestellt. Verformungen der Isolierungsschicht werden durch Umwickeln bzw. Umkleben des Isolierungsblocks mit einem Gewebe beispielsweise aus textilen Fasern oder Kunststofffasern verringert. Eine solcherart bewehrte Isolierungsschicht ist besonders belastbar.

[0025] Zweckmäßig ist bei einem Tragelement gemäß der Erfindung die Isolierungsschicht mit einer Zugbewehrung umfassend zumindest einen Zugbewehrungsstreifen ausgestattet. Ein Zugbewehrungsstreifen bietet den Vorteil, Zugkräfte aufzunehmen, die sonst bei einer Verformung der Isolierungsschicht in das Isolierungsmaterial induziert werden. Somit wird eine Verformung der Isolierungsschicht verhindert.

[0026] Als Zugbewehrungsstreifen können beispielsweise Streifen aus einem perforierten Metallblech, beispielsweise aus Lochblech oder einem Streckmetall, hergestellt sein. Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung möglich, Zugbewehrungsstreifen aus Fasergittern bzw. Fasergeweben, die aus Textil- oder Kunststofffasern hergestellt sind, zu verwenden. Die Zugbewehrungsstreifen werden in eine Klebemasse eingebettet und mit der Isolierungsschicht verklebt, wodurch eine hohe Kraftübertragung zwischen den Zugbewehrungsstreifen und den anliegenden Klebeschichten erreicht wird.

[0027] In einer Weiterbildung der Erfindung ist bei einem erfindungsgemäßen Tragelement der zumindest eine Zugbewehrungsstreifen parallel zu den Befestigungsplatten innerhalb der Isolierungsschicht befestigt. Mehrere Zugbewehrungsstreifen, welche jeweils parallel zu den außen liegenden Befestigungsplatten innerhalb der Isolierungsschicht befestigt sind, bieten den Vorteil, dass durch die zwischenliegenden Bewehrungsschichten die einzelnen Isolierungsschichtstärken jeweils reduziert werden und somit die Gefahr einer Verformung der Isolierungsschichten verringert wird.

[0028] Vorteilhaft ist bei einem erfindungsgemäßen Tragelement der zumindest eine Zugbewehrungsstreifen vorzugsweise gemeinsam mit einem Fasermaterial mit der Isolierungsschicht verklebt. Durch Verkleben eines Zugbewehrungsstreifens mit den jeweils angrenzenden einzelnen Isolierungsschichten entsteht eine besonders belastbare, bewehrte Isolierungsschicht größerer Isolierungsschichtstärke. In die Klebeschichten zwischen dem Zugbewehrungsstreifen und den einzelnen dünnen Isolierungsschichten können beispielsweise Gewebe aus textilen Fasermaterialien oder aus einem Kunststofffasergitter mit eingeklebt werden. Diese Fasermaterialien wirken als zusätzliche Zugbewehrung zur Aufnahme bzw. Absorption von Zugkräften, 4/14 österreichisches Patentamt AT513 322B1 2014-10-15 wodurch die Belastbarkeit der Isolierungsschicht weiter zunimmt.

[0029] Zweckmäßig sind bei einem Tragelement gemäß der Erfindung zumindest zwei parallel zueinander angeordnete Isolierungsschichten jeweils schichtweise abwechselnd mit Zugbewehrungsstreifen miteinander verklebt, wobei vorzugsweise gemeinsam mit den Klebeschichten jeweils Lagen eines Fasermaterials mitgeklebt sind. In dieser Weiterentwicklung der Erfindung können mehrlagige bewehrte Isolierungsblöcke in einem erfindungsgemäßen Tragelement eingesetzt werden. Die einzelnen Isolierungsschichten sind dabei jeweils mit zwischenliegenden Zugbewehrungsstreifen miteinander verklebt. Somit kann mit einem erfindungsgemäßen Tragelement eine thermische Entkopplung zweier benachbarter Fassadenbauteile erreicht werden.

[0030] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen zeigen: [0031] Fig. 1 [0032] Fig. 2 [0033] Fig. 3 [0034] Fig. 4 bis Fig. 6 [0035] Fig. 7 [0036] Fig. 8 bis Fig. 10 in einer Schnittansicht von der Seite eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tragelements; in einer Schnittansicht von oben das in Fig. 1 dargestellte Tragelement; in einer Frontalansicht von vorne das in Fig. 1 bzw. Fig. 2 dargestellte Tragelement; jeweils in Schnittansichten von der Seite unterschiedliche Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Tragelementen, welche mit Bewehrungen versehen sind; in einer isometrischen Ansicht schräg von vorne ein erfindungsgemäßes Tragelement mit daran anschließenden Deckplatten; jeweils unterschiedliche Ausführungen von kraftübertragenden und wärmegedämmten Paneelen umfassend jeweils mehrere erfindungsgemäße Tragelemente.

[0037] Fig. 1 stellt ein erfindungsgemäßes Tragelement 1 in einer Seitenansicht dar. Zwei Befestigungsplatten 2 aus Metall, welche an ihren freien Plattenenden jeweils mit Befestigungswinkeln 3 verstärkt sind, sind jeweils seitlich an einer zwischenliegenden Isolierungsschicht 4 aus einem wärmedämmenden, druckfesten Kunststoff angeordnet. Die Isolierungsschicht 4 weist eine Isolierungsschichtstärke 5 von beispielsweise 10 cm Stärke auf. An den Außenflächen 6 der Isolierungsschicht 4, welche einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt 7 aufweist, sind jeweils Klebeschichten 8 vorgesehen und die angrenzenden Befestigungsplatten 2 sind jeweils vollflächig mit der Isolierungsschicht 4 verklebt. Um die Klebewirkung der Klebeschichten 8 zu erhöhen, sind die Außenflächen 6 der Isolierungsschicht 4 sowie die mit Kleber versehenen Oberflächenabschnitte der Befestigungsplatten 2 jeweils aufgeraut.

[0038] Weiters sind Bohrungen 9 als Durchgangsbohrungen sowohl durch die Befestigungsplatten 2, als auch durch die Isolierungsschicht 4 vorgesehen. In den Bohrungen 9 sind jeweils Befestigungsmittel 10 eingesetzt, welche jeweils eine Gewindeschraube 11, eine Schraubenmutter 12 und hier jeweils eine Beilagscheibe 13 auf beiden Außenseiten der Befestigungsplatten 2 umfassen. Die Befestigungsmittel 10 sind mit einem Drehmomentschlüssel mit einer Vorspannkraft 100 am Tragelement 1 befestigt. Die beiden Befestigungsplatten 2 sind somit durch die vorgespannten Befestigungsmittel jeweils mit einer von außen auf die Isolierungsschicht 4 wirkenden Druckkraft beaufschlagt.

[0039] An den Rändern des Tragelements 1 sind Deckplatten 20 strichliert eingezeichnet. Die Deckplatten 20 sind jeweils an den Befestigungswinkeln 3 aus Metall befestigt. Die Befestigungswinkel 3 überlappen die freien Plattenränder der Befestigungsplatten 2 und dienen zu deren Verstärkung. Scherkräfte 110 bzw. Zug- und Druckkräfte 120, welche jeweils in Pfeilrichtung von außen auf das Tragelement 1 einwirken, werden von den Deckplatten 20 und den 5/14 österreichisches Patentamt AT513 322 B1 2014-10-15

Befestigungswinkeln 3 in die Befestigungsplatten 2 eingeleitet und an die Isolierungsschicht 4 übertragen.

[0040] Durch die mit den Befestigungsplatten 2 verklebte und zusätzlich zwischen den beiden Befestigungsplatten 2 vorgespannte bzw. verpresste Isolierungsschicht 4 können mehraxial Scherkräfte 110 über die vergleichsweise großen Klebeflächen der Klebeschicht 8 sowie Zug-und Druckkräfte 120 über die vorgespannten Befestigungsmittel 10 gleichmäßig übertragen werden. Durch Aufbringen einer Vorspannkraft 100 entstehen in der Isolierungsschicht 4 bzw. im Isolierungsblock aus Kunststoff Druckspannungen, die bei einer zusätzlichen Belastung, welche beispielsweise durch einwirkende Scherkräfte 110 hervorgerufen wird, vor Eintreten einer Verformung der Isolierungsschicht 4 oder der Befestigungsmittel 10 abgebaut werden müssen. Somit wird die Festigkeit der druckfesten Isolierungsschicht 4 erhöht und die Isolierungsschicht 4 an einer seitlichen Verformung gehindert.

[0041] Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Tragelement 1 in einer Schnittansicht von oben. Fig. 3 stellt in einer Frontalansicht von vorne das in Fig. 1 bzw. Fig. 2 dargestellte Tragelement 1 dar.

[0042] Fig. 4 betrifft eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Tragelements 1 mit einer bewehrten Isolierungsschicht 4. In dieser Ausführung sind Befestigungswinkel 3 aus Metall, welche die freien Plattenenden der Befestigungsplatten 2 jeweils von außen nach innen übergreifen, so angeordnet, dass die Befestigungswinkel 3 zumindest abschnittsweise die Isolierungsschicht 4 berühren. Die Isolierungsschicht 4 wird hier etwa zur Hälfte ihrer Isolierungsschichtstärke 5 von den übergreifenden Befestigungswinkel 3 unterstützt. Eine Verformung der Isolierungsschicht 4 insbesondere aufgrund einer Scherbelastung 110 wird somit zuverlässig verhindert. Da die Befestigungswinkel 3 nur zu einem Anteil die Isolierungsschichtstärke 5 übergreifen, werden wärmeleitende Brückenbildungen vermieden und trotz der Befestigungswinkel 3 die hohe Wärmedämmungswirkung des erfindungsgemäßen Tragelements 1 erhalten. Die Befestigungswinkel 3 können sowohl aus einem durchgehenden Profil, als auch aus einem Loch- oder Gitterprofil mit Ausnehmungen gefertigt sein. Der rechteckige Querschnitt 7 der Isolierungsschicht 4 bleibt somit auch während einer Krafteinwirkung von außen ohne Verformung erhalten.

[0043] Fig. 5 betrifft eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Tragelements 1 mit einer mit einer Umschnürungsbewehrung 30 bewehrten Isolierungsschicht 4. Dabei wird ein Fasermaterial 31, beispielsweise hier ein Kunststofffasergitter, um den Umfang des Querschnittsprofils 7 der Isolierungsschicht 4 gewickelt bzw. an der Isolierungsschicht 4 beispielsweise durch Verkleben befestigt. Die Fasern der Umschnürungsbewehrung 30 nehmen die Zugkräfte auf, die bei einer Verformung in die Umschnürungsbewehrung 30 induziert werden und verhindern somit die Verformung der Isolierungsschicht 4.

[0044] Fig. 6 zeigt eine weitere, dritte Variante eines erfindungsgemäßen Tragelements 1 mit einer bewehrten Isolierungsschicht 4 insbesondere zur Aufnahme von Zugkräften. Als Zugbewehrung 40 dienen hier mehrere Zugbewehrungsstreifen 41, die parallel zueinander sowie parallel zu den beiden Befestigungsplatten 2 im Inneren des Isolierungsblocks 4 angeordnet sind. Die Zugbewehrungsstreifen 41 sind hier aus einem perforierten Metallblech hergestellt, sind jeweils von einem Fasermaterial 31 umgeben und gemeinsam mit dem Fasermaterial 31 mit den daran angrenzenden Isolierungsschichten 4 mittels Klebeschichten 42 verklebt. Der Isolierungsblock 4 ist hier in einzelne, dünnere Isolierungsschichten 4 zerschnitten, wodurch ebenfalls eine Verformung des gesamten Isolierungsblocks 4 verhindert wird. Die verklebten Fasermaterialstreifen 31 wirken als Zugbewehrung und nehmen die Zugkräfte auf, die bei einer Verformung in die einzelnen Isolierungsschichten 4 induziert werden, wodurch eine Verformung des rechteckigen Querschnitts 7 des Isolierungsblocks 4 verhindert wird.

[0045] Die Zugbewehrungsstreifen 41 aus einem perforierten Metallblech können beispielsweise aus einem Lochblech oder einem Streckmetall hergestellt sein und werden in die Klebemasse eingebettet, wodurch eine hohe Kraftübertragung zwischen den Zugbewehrungsstreifen 41 und den anliegenden Klebeschichten 42 erreicht wird. Ebenso ist es denkbar, im Rahmen der 6/14 österreichisches Patentamt AT513 322B1 2014-10-15

Erfindung Zugbewehrungsstreifen aus Kunststoff- oder Textilfasergittern bzw. Fasergeweben zu verwenden.

[0046] Fig. 7 zeigt in einer isometrischen Darstellung ein Tragelement 1 zwischen zwei parallelen Deckplatten 20, welche strichliert angedeutet sind. Weitere anschließende Tragelemente 1 sind in regelmäßigen Abständen zueinander zwischen den beiden Deckplatten 20 vorgesehen. Zwischen den Deckplatten 20 und den Tragelementen 1 bilden sich dabei Hohlräume, welche mit einer handelsüblichen Wärmedämmung gefüllt werden können.

[0047] Fig. 8 zeigt in einer schematischen Ansicht ein kraftübertragendes bzw. wärmegedämmtes Paneel 50, welches mehrere erfindungsgemäße Tragelemente 1 umfasst. Das Paneel 50 dient in erster Linie der Kraftübertragung von Vertikalkräften 130, wie dies beispielsweise durch ein Eigengewicht von Lasten, welches auf die Deckplatten 20 in vertikaler Richtung wirkt, der Fall ist. Die Vertikallasten 130 werden über die Deckplatten 20 und über die Befestigungsmittel 10 bzw. Gewindeschrauben 11 oder direkt in die Metallwinkel 3 in die Tragelemente 1 eingeleitet. Die Tragelemente 1 sind hier jeweils in Richtung der Vertikalkräfte 130 ausgerichtet. Die Befestigungsplatten 2 befinden sich also in Richtung der Wirkungsebene der Vertikalkräfte 130. Über Zugbewehrungsstreifen 41, mit denen die Isolierungsschicht 4 bewehrt ist, werden die Vertikalkräfte 130 durch die thermisch isolierenden Tragelemente 1 hindurch übertragen, ohne dass es zu Verformungen der Isolierungsschicht 4 kommt.

[0048] Fig. 9 betrifft eine weitere Ausführung eines kraftübertragenden bzw. wärmegedämmten Paneels 51, welches mehrere erfindungsgemäße Tragelemente 1 umfasst. Das Paneel 51 ist dazu konzipiert, sowohl Vertikalkräfte 130, als auch Horizontalkräfte 140 zwischen thermisch getrennten Fassadenabschnitten zu übertragen. Bei der Anbringung von Lasten an den Deckplatten 20 und den aufgrund des Eigengewichts der Lasten daraus resultierenden Vertikalkräften 130 sowie bei einer zusätzlichen Kraft Wirkungsrichtung, beispielsweise einer Windkraft, die sich horizontal auf das Paneel 51 auswirkt, findet beim gezeigten Paneel 51 eine Überlagerung von zumindest zwei unterschiedlichen Kraftwirkungsrichtungen statt. Somit werden im Vergleich zur Anordnung der Tragelemente gemäß Fig. 8 hier in Fig. 9 für die Aufnahme von Horizontalkräften 140 ergänzend auch in Richtung der Wirkungsebene dieser Horizontalkräfte 140 zusätzliche Tragelemente 1 zwischen den Deckplatten 20 vorgesehen. Die Tragelemente 1 in Fig. 9 sind somit etwa rechtwinkelig zueinander versetzt in unterschiedlichen Wirkungsebenen zwischen den Deckplatten 20 angeordnet.

[0049] Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführung eines Paneels 52, welches mehrere Tragelemente 1 gemäß der Erfindung umfasst. Wiederum sind zwei äußere Deckplatten 20 durch dazwischen liegende Tragelemente 1 miteinander verbunden. Werden in das Paneel 52 Lasten bzw. Kräfte eingeleitet, die an den Ecken der Deckplatten 20 ansetzen und als Vertikalkräfte 130 sowie als Horizontalkräfte 140 wirken, so ist dieses Paneel 52 dazu geeignet, Kräfte in Ebene der Deckplatten 20 zu übertragen. Das gesamte wärmegedämmte Paneel 52 wird somit statisch als eine Scheibe beansprucht und kann daher zur Aussteifung von an den Rändern des Paneels 52 angeschlossenen Tragwerksteilen, beispielsweise von Pfosten, Riegeln oder Rahmen, dienen. 7/14 österreichisches Patentamt AT513 322 B1 2014-10-15 LISTE DER POSITIONSNUMMERN: 1 Tragelement 2 Befestigungsplatte 3 Befestigungswinkel 4 Isolierungsschicht bzw. Isolierungsblock 5 Isolierungsschichtstärke 6 Außenfläche der Isolierungsschicht 7 Querschnitt der Isolierungsschicht 8 Klebeschicht 9 Bohrung 10 Befestigungsmittel 11 Gewindeschraube 12 Schraubenmutter 13 Beilagscheibe 20 Deckplatte 30 Umschnürungsbewehrung 31 Fasermaterial 40 Zugbewehrung 41 Zugbewehrungsstreifen 42 Klebeschicht 50 Paneel 51 Paneel 52 Paneel 100 Vorspannkraft bzw. Druckkraft auf die Befestigungsplatten (in Pfeilrichtung) 110 Scherkraft (in Pfeilrichtung) 120 Zugkraft bzw. Druckkraft (in Doppelpfeilrichtung) 130 Vertikalkraft (in Pfeilrichtung) 140 Horizontalkraft (in Pfeilrichtung) 8/14

Claims (15)

1. österreichisches Patentamt AT 513 322 B1 2014-10-15 Patentansprüche 1. Thermisch isolierendes Tragelement (1) insbesondere zum Einsatz im konstruktiven Stahl-und Fassadenbau, umfassend zumindest zwei Befestigungsplatten (2) mit einer zwischenliegenden Isolierungsschicht (4), wobei Durchgangsbohrungen (9) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln (10) die Befestigungsplatten (2) sowie die Isolierungsschicht (4) durchragen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Befestigungsplatten (2) und der Isolierungsschicht (4) jeweils eine Klebeschicht (8) angeordnet ist und die Befestigungsmittel (10) mit einer Vorspannkraft (100) vorgespannt sind.
2. 2. Tragelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (4) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt (7) mit einer Isolierungsschichtstärke (5) aufweist, wobei die Isolierungsschicht (4) jeweils vollflächig mit ihren Außenflächen (6) an den Befestigungsplatten (2) anliegt und mit diesen verklebt ist.
3. 3. Tragelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (4) aus einem druckfesten Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus Kunststoff, besonders bevorzugt aus Polyamid, hergestellt ist.
4. 4. Tragelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigungsmittel (10) jeweils Verbindungselemente umfassend eine Gewindeschraube (11) , eine Schraubenmutter (12) sowie optionale Beilagscheiben (13) eingesetzt sind.
5. 5. Tragelement (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gewindeschraube (11), Schraubenmutter (12) sowie optionale Beilagscheibe (13) aus Edelstahl oder einem Werkstoff enthaltend Edelstahl hergestellt ist.
6. 6. Tragelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatten (2) seitlich in gegengleicher Richtung von der Isolierungsschicht (4) abstehen.
7. 7. Tragelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungsplatten (2) jeweils Befestigungswinkel (3) kraftschlüssig befestigt sind.
8. 8. Tragelement (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungswinkel (3) bündig an den freien Plattenenden der Befestigungsplatten (2) befestigt sind und die freien Plattenenden übergreifen, wobei die Befestigungswinkel (3) jeweils an der zwischen den Befestigungsplatten (2) liegenden Isolierungsschicht (4) zumindest abschnittsweise anliegen.
9. 9. Tragelement (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungswinkel (3) die Isolierungsschicht (4) jeweils um einen Anteil der Isolierungsschichtstärke (5), vorzugsweise um die halbe Isolierungsschichtstärke (5), übergreifen.
10. 10. Tragelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschnürungsbewehrung (30) an den Außenflächen (6) der Isolierungsschicht (4) angeordnet ist und zumindest einen Umfangsabschnitt, bevorzugt den gesamten Umfang des Querschnittsprofils (7) der Isolierungsschicht (4) umgibt.
11. 11. Tragelement (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschnürungsbewehrung (30) aus einem Fasermaterial (31), bevorzugt aus einem Kunststofffasergitter, hergestellt ist.
12. 12. Tragelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungsschicht (4) mit einer Zugbewehrung (40) umfassend zumindest einen Zugbewehrungsstreifen (41) ausgestattet ist.
13. 13. Tragelement (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Zugbewehrungsstreifen (41) parallel zu den Befestigungsplatten (2) innerhalb der Isolierungsschicht (4) befestigt ist. 9/14 österreichisches Patentamt AT 513 322 B1 2014-10-15
14. 14. Tragelement (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Zugbewehrungsstreifen (41) vorzugsweise gemeinsam mit einem Fasermaterial (31) mit der Isolierungsschicht (4) verklebt (42) ist.
15. 15. Tragelement (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch zumindest zwei parallel zueinander angeordnete Isolierungsschichten (4), welche jeweils schichtweise abwechselnd mit Zugbewehrungsstreifen (41) miteinander verklebt (42) sind, wobei vorzugsweise gemeinsam mit den Klebeschichten (42) jeweils Lagen eines Fasermaterials (31) mitgeklebt sind. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 10/14