Plattenförmiges Bauelement, insbesondere für Wände und Decken
Die vorliegende Erfindung betrifft ein plattenförmiges Bauelement, insbesondere für Wände und Decken, mit Deckplatten und zwischen diesen Deckplatten eingeschlossenem Füllmaterial.
Plattenförmige Bauelemente für Wand- und Deckenkonstruktionen finden heute für Gebäude aller Art, Wohnhäuser, industrielle und landwirtschaftliche Bauten, insbesondere in der Fertigteilbauweise, zunehmend Verwendung. Je nachdem, ob diese Elemente eine tragende Funktion haben oder nur zur Unterteilung des umbauten Raums dienen, sind sie verschieden aufgebaut. Bei den Elementen der überwiegend verwendeten Sandwichbauart müssen für tragende Zwecke sowohl die beiden aussenliegenden Deckschichten als auch die dazwischenliegende Füllschicht fest genug sein, um die auftretenden Belastungen aufnehmen zu können. Wenn die verwendeten Materialien daneben natürlich auch gewisse Ansprüche bezüglich Schall- und Wärmedämmung und dgl.
befriedigen müssen, so steht doch die mechanische Festigkeit dabei an erster Stelle. Bei Bauelementen für reine Trennwände spielen die Festigkeitseigenschaften hingegen eine untergeordnete Rolle, in erster Linie kommt es dabei auf die Schalldämmung an, mehr oder weniger auch auf die Wärmeisolation.
Die letzteren Eigenschaften lassen sich aber auch ohne weiteres erzielen durch Füllkerne aus leichteren und billigeren Stoffen, insbesondere anorganischen Faserstoffen, wie Steinwolle, Glas- und Schlackenwolle und ähnlichem. Hierbei fällt aber allein den Deckplatten zusammen mit den Rahmenelementen die Aufgabe zu, dem Element die auch für Zwischenwände erforderliche, wenn auch geringere Festigkeit zu verleihen.
Es sind plattenförmige Zwischenelemente dieser Art bekannt, die eine zwischen den Deckplatten und den Rahmenleisten eingeschlossene Mineralwollefüllung aufweisen. Diese Füllung trägt zur Festigkeit des Elements nicht bei, sondern belastet im Gegenteil die Deckplatten bei sich setzender Füllung durch einen erddruckähnlichen Innendruck, so dass bei zu geringer Deckplattenstärke die Deckplatten nach aussen gewölbt werden. Bei stehender Montage der Elemente und lockerer Füllung lässt sich zwar ein leichtes, gut wärme- und schallisolierendes Element schaffen, doch kann sich hierbei auch das Füllmaterial eher setzen, so dass die Dichte im unteren Bereich grösser wird und im oberen Teil des Elements unter Umständen ein Hohlraum entsteht. Durch dichtere Füllung lässt sich dies zwar vermeiden, doch wird das Element dadurch schwerer und demgemäss teurer.
Auch müssen in diesem Fall die Deckplatten, um ihr Auswölben zu verhindern, stärker gewählt werden, wodurch das Gewicht und der Preis ebenfalls steigen. Falls solche plattenförmige Elemente auch noch beispielsweise vertikale Drucklasten aufzunehmen haben, so sind diese durch die grosse freie Knicklänge der Deckplatten sehr beschränkt. Eine höhere Belastbarkeit würde wiederum stärkere Deckplatten erfordern mit den vorstehend aufgeführten Nachteilen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines plattenförmigen Bauelements der oben geschilderten Art, das leicht, fest und billig sein soll, also mit vergleichsweise geringem Materialaufwand auskommt, dabei aber die aufgezeigten Nachteile vermeidet.
Das erfindungsgemässe plattenförmige Bauelement ist gekennzeichnet durch Distanzelemente, die sich quer zur Plattenebene über wenigstens einen Teil des Zwischenraums zwischen den Deckplatten erstrecken und als Fixierungen für das Füllmaterial dienen und von denen zumindest ein Teil wenigstens einseitig mit den Deckplatten verbunden ist.
Die Zeichnung zeigt zwei praktisch wichtige Ausführungsformen des erfindungsgemässen Bauelements, und zwar mit teilweise weggebrochen gezeichneten, vorderen Deckplatten.
Das in Fig. 1 dargestellte Bauelement besitzt zwei Deckplatten 1 und 2, beispielsweise aus Asbestzement, Gips, Holzspanmaterial, Metall oder Hartfasern, und mindestens zwei zwischen den Deckplatten eingeklebte hölzerne Rahmenleisten, von denen eine mit 3 bezeichnete aus der Figur ersichtlich ist. Natürlich könnte der Rahmen auch aus einem beliebigen anderen metallischen oder nichtmetallischen, vorzugsweise synthetischen Werkstoff bestehen, insbesondere auch aus Polyester oder aus organischem Schaumstoff mit Füllstoffen. Die zweite, nicht dargestellte Rahmenleiste ist an der zur dargestellten Rahmenleiste parallelen Kante des Elements vorgesehen.
Darüber hinaus können natürlich, falls es der Verwendungszweck erfordert, an den beiden restlichen Stirnseiten des Elements ebenfalls Rahmenleisten vorgesehen sein, so dass die Deckplatten von einem geschlossenen Rahmen eingefasst sind.
Einwärts und parallel der Rahmenleiste 3 befindet sich ein über die ganze Länge des Elements verlaufender, eingeschäumter Schaumstoffstreifen 4, beispielsweise aus Hartmoltopren, mit einem darin befindlichen Kunststoffrohr 5, dessen Länge ebenfalls gleich der betreffenden Erstreckung des Elements ist. Der Schaumstoffstreifen 4 und das in ihm befindliche Kunststoffrohr 5 sind nicht erfindungswesentlich. Sie können beispielsweise zur Verlegung von Rohren und Leitungen dienen oder auch zur Aufnahme von Montageelementen, wie Spannankern, -seilen oder dgl.
In gleichen Abständen voneinander verteilt besitzt das Element etwa kreiszylindrische Zapfen 6 aus eingeschäumtem Hartmoltopren, deren Stirnseiten mit den inneren Deckplattenseiten verbunden sind. Die Stirnseiten dieser Zapfen verkleben sich beim Erstarren des eingegossenen schaumbildenden Ausgangsmaterials von selbst mit den Deckplatten. Beim Erstarren wird der Schaumstoff zwischen den beiden Deckplatten und der ihn umgebenden Füllung unter Druck gehalten, so dass die Verbindung der Deckplatten mit den Zapfen sehr fest ist. Die beiden vordersten, in der senkrechten Schnittebene liegenden Zapfen sind in der Figur nur als Viertelkreiszylinder sichtbar, während der hintere Zapfen ungeschnitten in seiner vollen Grösse dargestellt ist.
Diese Zapfen 6 bilden Distanzelemente zwischen den beiden Deckplatten, und sie verkleinern damit wesentlich deren Knicklängen, so dass die Deckplatten bei gleicher Druckbelastbarkeit in der Plattenebene (Knickbelastbarkeit) dünner und damit leichter gehalten werden können.
Der Raum zwischen den Zapfen 6 ist mit Steinwolle 7 ausgefüllt, die von den Zapfen 6 gestützt wird und damit auch bei lockerer Füllung nicht absinken kann. Es ist dadurch gewährleistet, dass die Gleichmässigkeit der Füllungsdichte immer und über den ganzen Bereich des Bauelements erhalten bleibt. Dies ist auch der Fall bei sehr lockerer Füllung. Ein solches plattenförmiges Bauelement kann also bei gleicher Festigkeit wie die eingangs beschriebenen, bekannten Elemente leichter und damit billiger ausfallen.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Bauelement sind sämtliche Zapfen 6, wie bereits erwähnt, mit beiden Deckplatten 1, 2 unlösbar verbunden. Im vorliegenden Falle ergibt sich, wie bereits gesagt, diese Verbindung von selbst beim Ausschäumen und Erstarren. Es ist aber z.B. auch ohne weiteres möglich, die Zapfen mit den Deckplatten durch Klebung zu verbinden. Bei dieser Ausführung, bei der alle oder ein Teil der Zapfen mit beiden Deckplatten verbunden sind, ergibt sich eine besonders gute Verbundwirkung, Knicken oder Beulen tritt erst bei starker Druckbelastung auf.
Häufig genügt aber die Festigkeit vollauf, wenn nur ein Teil der Zapfen mit beiden Deckplatten verbunden wird und die anderen Zapfen nur einseitig an einer der beiden Deckplatten befestigt werden. Dies kann die Fertigung unter Umständen bedeutend erleichtern, indem z.B. die Zapfen ausserhalb des Bauelements durch Giessen, Pressen oder Herausschneiden aus dem Vollen vorgefertigt und nachträglich eingeklebt werden. Eine solche Variante empfiehlt sich in den Fällen, wo die Festigkeit keine Rolle spielt und die Füllung besonders locker sein soll. Da keine Ansprüche an die Festigkeit gestellt werden, brauchen nur einige Zapfen beidseitig verbunden zu werden, wogegen aber zur Stützung der lockeren Füllung doch eine grössere Zahl von Zapfen benötigt wird, für die aber eine einseitige Fixierung genügt.
Natürlich können solche Bauelemente aus dem jeweiligen Verwendungszweck angepassten Schichten bestehen, sowohl in bezug auf die Deckplatten als auch hinsichtlich der Füllung. Mit einer Dampfbremsschicht, beispielsweise an einer der Deckplatten, lassen sich solche Bauelemente auch für Aussenwände verwenden.
Das in Fig. 2 axonometrisch und in Fig. 3 im Schnitt dargestellte Wandelement erfüllt höhere Ansprüche bezüglich Schalldämmung, da bei ihm die Distanzelemente 8, 9, 10 mit nur einer der Deckplatten 11, 12 verbunden sind und damit die Brückensvirkung der Zapfen 6 des vorher beschriebenen Wandelements wegfällt. Infolgedessen sind hierbei an jeder Stelle die beiden Deckplatten durch die Füllschicht schwingungstechnisch besser voneinander isoliert. Das Füllmaterial besteht im vorliegenden Falle aus zwei verhältnismässig dünnen Dämmplatten 13, 14 aus mineralisierter Holzwolle, deren Gesamtdicke nur etwa ein Drittel der Dicke des Wandelements beträgt.
Die beiden Dämmplatten liegen wellenförmig zwischen den Deckplatten 11, 12, wobei sie das mittlere, dicke Distanzelement 10 von beiden Seiten umschliessen und zwischen letzterem und den beiden Deckplatten 11, dünneren, je paarweise vorhandenen Distanzelementen 8, 12 eingeklemmt sind, wogegen sie zwischen den beiden 9 unter Pressung aufeinanderliegen. Alle Distanzelemente 8, 9, 10 haben die Form runder Laibe. Die Aussenflächen der äusseren Distanzelemente 8, 9 verkleben sich beim Ausschäumen und Erstarren mit den Deckplatteninnenseiten, während ihre Innenseiten ziemlich tief in die sehr grob strukturierten Dämmplatten hinein verankert sind und somit ausserordentlich gut halten. Das gleiche gilt auch für das innere Distanzelement 10.
Da die Distanzelemente in ihren Nestern unter Druck ausschäumen, ergibt sich eine sehr gute Fixierung gegenüber den Deckplatten, die praktisch gleich gut ist wie jene durch die beidseitig mit den Deckplatten 1, 2 verklebten Zapfen 6 der in Fig. 1 dargestellten Ausführung. Gegenüber dieser aber bietet die Wandplatte nach Fig. 2 ausser den oben geschilderten Vorteilen die Möglichkeit, Luftkammern 15, 16, 17 vorzusehen, die die Wärmeisolation des Bauelements verbessern. Als weiteres Plus kann die Ersparnis an Füllstoffplatten und damit an Gewicht genannt werden.
Wie beim eingangs beschriebenen Wandbauelement lassen sich auch bei diesem ihre inneren Komponenten, also Füllmaterial und Distanzelemente, variieren. Bei- spielsweise kann nur eine einzige Dämmschichtplatte vorgesehen sein, die wellenförmig zwischen abwechselnd zu ihren beiden Seiten liegenden äusseren Distanzelementen und der betreffenden linken bzw. rechten Deckplatte eingeklemmt ist. Das mittlere Distanzelement (in der Fig. 2 und 3 mit 10 bezeichnet) entfällt hierbei. Auch lässt sich die örtliche Anordnung der Distanzelemente mannigfach abwandeln, wobei als praktisch besonders wichtig eine gestaffelte Versetzung zweier benachbarter Reihen genannt sei.
Panel-shaped component, in particular for walls and ceilings
The present invention relates to a panel-shaped structural element, in particular for walls and ceilings, with cover panels and filler material enclosed between these cover panels.
Panel-shaped components for wall and ceiling constructions are increasingly used today for buildings of all types, residential houses, industrial and agricultural buildings, especially in prefabricated construction. Depending on whether these elements have a load-bearing function or only serve to subdivide the enclosed space, they are structured differently. In the case of the elements of the predominantly used sandwich construction, both the outer cover layers and the filling layer in between must be strong enough for load-bearing purposes to be able to absorb the loads that occur. If the materials used also have certain requirements in terms of sound and heat insulation and the like.
have to satisfy, the mechanical strength comes first. In the case of structural elements for pure partition walls, on the other hand, the strength properties play a subordinate role, primarily the sound insulation is important, more or less also the thermal insulation.
The latter properties can also easily be achieved by using filler cores made of lighter and cheaper materials, in particular inorganic fiber materials such as rock wool, glass wool and slag wool and the like. Here, however, only the cover plates together with the frame elements have the task of providing the element with the strength that is also required for partition walls, albeit less.
Plate-shaped intermediate elements of this type are known which have a mineral wool filling enclosed between the cover plates and the frame strips. This filling does not contribute to the strength of the element, but on the contrary loads the cover plates when the filling settles through an internal pressure similar to earth pressure, so that if the cover plate thickness is too small, the cover plates are arched outwards. If the elements are installed upright and the filling is loose, a light, good heat and sound insulating element can be created, but the filling material can settle earlier, so that the density is greater in the lower area and in the upper part of the element under certain circumstances Cavity arises. This can be avoided by denser filling, but it makes the element heavier and therefore more expensive.
In this case, too, the cover plates must be made stronger in order to prevent them from bulging, which also increases the weight and the price. If such plate-shaped elements also have to absorb vertical compressive loads, for example, these are very limited by the large free buckling length of the cover plates. A higher load capacity would in turn require stronger cover plates with the disadvantages listed above.
The purpose of the present invention is to create a plate-shaped component of the type described above, which should be light, strong and cheap, that is to say requires comparatively little material expenditure, but avoids the disadvantages mentioned.
The plate-shaped component according to the invention is characterized by spacer elements which extend transversely to the plate plane over at least part of the space between the cover plates and serve as fixations for the filler material and of which at least one part is connected to the cover plates at least on one side.
The drawing shows two practically important embodiments of the component according to the invention, specifically with the front cover plates partially broken away.
The component shown in Fig. 1 has two cover plates 1 and 2, for example made of asbestos cement, plaster, wood chip material, metal or hard fiber, and at least two wooden frame strips glued between the cover plates, one of which is labeled 3 can be seen in the figure. Of course, the frame could also consist of any other metallic or non-metallic, preferably synthetic material, in particular also of polyester or of organic foam with fillers. The second, not shown frame strip is provided on the edge of the element parallel to the frame strip shown.
In addition, if the intended use requires, frame strips can of course also be provided on the two remaining end faces of the element, so that the cover plates are surrounded by a closed frame.
Inward and parallel to the frame strip 3 is a foamed-in foam strip 4, for example made of hard moltoprene, running over the entire length of the element, with a plastic tube 5 located therein, the length of which is also equal to the relevant extension of the element. The foam strip 4 and the plastic tube 5 located in it are not essential to the invention. They can be used, for example, to lay pipes and lines or to accommodate assembly elements such as tensioning anchors, tensioning ropes or the like.
Distributed at equal intervals from one another, the element has approximately circular cylindrical pins 6 made of foamed-in hard moltoprene, the end faces of which are connected to the inner cover plate sides. The end faces of these pegs stick to the cover plates by themselves when the poured-in foam-forming starting material solidifies. When it solidifies, the foam is held under pressure between the two cover plates and the filling surrounding it, so that the connection between the cover plates and the pegs is very strong. The two foremost pins lying in the vertical sectional plane are only visible in the figure as a quarter-circle cylinder, while the rear pin is shown uncut in its full size.
These pegs 6 form spacer elements between the two cover plates, and thus significantly reduce their buckling lengths, so that the cover plates can be kept thinner and thus lighter with the same compressive strength in the plate plane (buckling load capacity).
The space between the pegs 6 is filled with rock wool 7, which is supported by the pegs 6 and thus cannot sink even if the filling is loose. This ensures that the uniformity of the filling density is always maintained over the entire area of the component. This is also the case with very loose fillings. Such a plate-shaped component can thus turn out to be lighter and therefore cheaper with the same strength as the known elements described above.
In the component shown in the drawing, all pins 6 are, as already mentioned, permanently connected to both cover plates 1, 2. In the present case, as already said, this connection results automatically when foaming and solidifying. But it is e.g. also easily possible to connect the pins to the cover plates by gluing. In this embodiment, in which all or some of the pegs are connected to both cover plates, the result is a particularly good bond, kinking or bulging only occurs when there is a strong pressure load.
Often, however, the strength is fully sufficient if only some of the pins are connected to both cover plates and the other pins are only attached to one of the two cover plates. Under certain circumstances, this can significantly facilitate production, e.g. the pins are prefabricated outside the component by casting, pressing or cutting out of the solid and subsequently glued in. Such a variant is recommended in cases where firmness is not important and the filling should be particularly loose. Since no demands are made on the strength, only a few pegs need to be connected on both sides, whereas a larger number of pegs are required to support the loose filling, but one-sided fixation is sufficient.
Of course, such structural elements can consist of layers adapted to the respective purpose, both with regard to the cover plates and with regard to the filling. With a vapor barrier layer, for example on one of the cover plates, such components can also be used for exterior walls.
The wall element shown axonometrically in Fig. 2 and in section in Fig. 3 meets higher requirements with regard to sound insulation, since with it the spacer elements 8, 9, 10 are connected to only one of the cover plates 11, 12 and thus the bridging effect of the pins 6 of the previous described wall element is omitted. As a result, the two cover plates are better insulated from one another in terms of vibrations at each point by the filler layer. In the present case, the filler material consists of two relatively thin insulation panels 13, 14 made of mineralized wood wool, the total thickness of which is only about a third of the thickness of the wall element.
The two insulation panels lie undulating between the cover plates 11, 12, enclosing the middle, thick spacer element 10 on both sides and between the latter and the two cover plates 11, thinner, paired spacer elements 8, 12, whereas they are clamped between the two 9 lie on top of one another under pressure. All spacers 8, 9, 10 have the shape of round loaves. The outer surfaces of the outer spacer elements 8, 9 stick to the inner sides of the cover plate during foaming and solidification, while their inner sides are anchored quite deeply into the very coarsely structured insulation panels and thus hold extremely well. The same also applies to the inner spacer element 10.
Since the spacer elements foam under pressure in their nests, there is a very good fixation with respect to the cover plates, which is practically as good as that provided by the pins 6 of the embodiment shown in FIG. 1 that are glued on both sides to the cover plates 1, 2. Compared to this, however, the wall panel according to FIG. 2 offers, in addition to the advantages described above, the possibility of providing air chambers 15, 16, 17 which improve the thermal insulation of the component. Another plus is the saving on filler boards and thus weight.
As in the case of the wall element described at the outset, its inner components, that is to say filler material and spacer elements, can also be varied. For example, only a single insulating layer panel can be provided, which is clamped in a wave-like shape between the outer spacer elements alternating on both sides and the relevant left and right cover panel. The middle spacer element (denoted by 10 in FIGS. 2 and 3) is omitted here. The local arrangement of the spacer elements can also be varied in many ways, with a staggered offset of two adjacent rows being mentioned as being particularly important in practice.