CN101812896A - 具有加固嵌件的支承连接型材以及用于制造纤维加固的金属型材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由轻金属制成的支承连接型材(1)，所述支承连接型材用于自承载式支架、特别是用于轻结构场馆和大型帐篷结构。支承连接型材具有至少一个在型材体部的纵向方向上延伸的、由纤维复合材料制成的加固嵌件(5)。在所述型材体部(2)中、在一与该型材体部(2)的纵向方向垂直的截面中形成至少一个闭合的腔室(4)，在所述腔室中以材料结合、形锁合和/或力锁合的方式固定所述至少一个加固嵌件(5)。本发明还涉及一种用于制造纤维加固的金属型材、特别是如上所述的支承连接型材的方法。

Description

具有加固嵌件的支承连接型材以及用于制造纤维加固的金属型材的方法
技术领域
本发明涉及一种由轻金属制成的支承连接型材，所述支承连接型材用于自承载式支架/构架、特别是用于轻结构场馆(Leichtbauhallen)和大型帐篷结构，所述支承连接型材具有至少一个在型材体部的纵向方向上延伸的、由纤维复合材料制成的加固嵌件/加固层
Figure GSA00000031938400011
。此外本发明涉及一种用于制造纤维加固的金属型材的方法。
本发明涉及一种由轻金属制成的支承连接型材，所述支承连接型材用于自承载式支架、特别是用于轻结构场馆和大型帐篷结构，所述支承连接型材具有至少一个在型材体部的纵向方向上延伸的、由纤维复合材料制成的加固嵌件。
背景技术
这种型材在WO 01/46536中已知。这种已知的支承连接型材在型材体部外表面的凹部中具有加固层，其中所述加固层向内或向外部分地露出、没有被完全包围。与在型材体部和加固嵌件之间的连接方式相关，不同大小的力可以从型材体部传递到加固层上。
在制造待用于轻结构场馆和大型帐篷结构的支承连接型材时存在具体问题。在这种建筑物中，支承连接型材可以达到局部超过10m的较大长度。在此，过去证明非常困难的是：在纤维加固件和大多由铝制成的金属型材之间建立良好的持久连接。在此特别重要的是，这种类型的建筑物还要承受不同的气候条件。因此，纤维加固的支承连接型材还必须能够至少在-20℃至80℃的温度范围内保持纤维加固件和金属型材之间的可靠连接。
发明内容
因此本发明的目的是，改进在纤维加固层和型材体部之间的连接，同时应特别有效地防止加固层受损。
所述目的根据本发明基本上以如下方式实现：在型材体部中、在一与该型材体部的纵向方向垂直的截面中形成至少一个闭合的腔室，在所述腔室中以材料结合(stoffschlüssig)、形锁合(formschlüssig)和/或力锁合(kraftschlüssig)的方式固定所述至少一个加固嵌件。包围连接型材的闭合腔室提供了下述优点：能在整个加固嵌件上引入或吸收力。此外，有效地防止在型材体部中的闭合腔室中的加固嵌件受到机械或其它(类型)的损坏。此外，由此实现的、在考虑出现的载荷的情况下对加固嵌件物理特性的最优利用能使型材体部材料的尺寸减小。其原因是，力、特别是例如在风荷载下出现的弯矩、拉力和压力主要由加固嵌件吸收，而不必由型材体部承载。
如果加固嵌件是被浇注到腔室中的，则以这种方式在加固嵌件和型材体部之间实现了非常牢固的、(能)传递较大的力的连接结构，这使整个支架结构的稳定性和强度较高。为了在型材体部和加固嵌件之间形成可靠连接，还同时或者单独地将加固嵌件粘接到型材体部中。替代地或附加地，还可以采用铆接结构或螺纹连接结构来将加固嵌件固定在型材体部中。
原则上，闭合的腔室可以由两个或多个部件形成。其中根据一个特别是在安装方面提供优点的实施方式，所述闭合的腔室可以通过型材体部的壁段以及通过盖件等形成。在此，所述盖件借助于例如夹紧连接结构、卡接结构、扣接结构或插塞连接结构与型材体部可拆松地连接。然而优选地，所述至少一个闭合的腔室与型材体部一体形成。
根据本发明的一种特别优选的实施方式，所述至少一个闭合的腔室设计成，使得所述腔室的内腔(Lumen)在一与型材体部的纵向方向垂直的截面中比加固嵌件大。换句话说，在腔室的内表面与例如为片状的纤维加固件的外表面之间保留有一间隙，该间隙可以用于纤维加固件与型材的粘接。一种除端侧外到处都为平面(粘接)的粘接结构对于纤维加固件与金属型材间的良好连接极为有利。只有当纤维加固件与金属型材这样地良好粘接时，该纤维加固件才能有效地用于吸收拉力或压力。
在本发明构思的改进方案中规定：在所述至少一个闭合的腔室的内侧上和/或在加固嵌件的外侧上设置至少一个引导和/或间隔件。这种引导和/或间隔件可以优选设计成在型材体部的纵向方向上延伸的肋结构。然而在此还可以使用多个点状或杆状的突起，所述突起规则地或不规则地分布在型材体部的内表面上和/或加固嵌件的外表面上。重要的是，引导和/或间隔件使加固嵌件的外侧与闭合腔室的内侧之间形成一确定的最小间距。由此还可以实现加固嵌件与金属型材在该型材的整个长度上的平面粘接。在此腔室的内侧或加固嵌件的外侧在所述引导和/或间隔件的区域中实际上(相互)接触或者至少非常接近是无害的，只要其余部分可以实现平面粘接即可。如果根据本发明的支承连接型材比较长，即例如几米长，则引导和/或间隔件的使用便特别重要，因为否则纤维加固件便会由于重力作用而以下侧贴靠在腔室的一个面上、使该贴靠处不能形成粘接结构。
为了实现型材的高耐火性，可以在所述型材体部中掺入难以燃烧的化学品。此外这样便能满足关于构建和操作帐篷的有效准则。在关于帐篷结构或场馆结构的准则中规定，根据DIN 4102第一部分，所有建筑材料都必须至少是难以燃烧的。根据DIN 4102第一部分，常规可燃建筑材料只能用于位于可行走面上方2.30m以上的屋顶。在其他国家有时像对其它建筑设施那样处理帐篷或场馆，也就是说，帐篷或场馆也受到关于这种建筑设施的防火法规的制约。所述法规有时规定，建筑必须能够抵御30或60分钟火灾。铝和钢并不能单独做到这一点，而是变形或开始熔化。通过添加相应的化学品，如三水合铝(Aluminiumtrihydraht)、溴(Brom)等，可以使防火级别满足每个国家的防火规定。
为了应用在轻结构场馆和大型帐篷结构中，根据本发明的支承连接型材的长度大于其余尺寸。金属型材的长度例如是其宽度和/或高度的20倍、特别是50倍至约150倍。在此，纤维加固的金属型材的总长度根据应用目的可以超过10m。
为了与其它构件相连接、特别是为了与帐篷布、壁部件、窗户等相连接，优选在根据本发明的支承连接型材中设置有槽。在此特别优选地，型材体部在与型材体部的纵向方向垂直的截面中大致为长方形，其中所述型材体部的高度大于宽度，其中在至少两个角部中分别设置至少一个用于容置垫条/镶条(Keder)等的槽。特别优选在型材体部的长方形截面中、在四个角部的每一个中各布置一个槽。原则上，这种类型的槽或其它适合的固定结构也可以设置在型材体部的其它位置处。
根据本发明，型材体部可以设计成支柱、顶梁、山形支架(Giebelstütze)、山形横档(Giebelquertraverse)、桁条/檩条、帆布支架、支柱座、带底部固定结构的山形支架、在檐口区域中的柄-梁连接结构、在各个顶梁之间的屋脊连接结构、在山形支架和顶梁之间的连接结构、用于在各立柱之间以及在各顶梁之间进行加固的交叉连接结构或类似的支架件。以这种方式，自承载式支架可以完全由根据本发明类型的型材构成。
此外本发明的目的通过一种用于制造纤维加固的金属型材的方法来实现，所述方法包括以下步骤：首先准备一型材体部，在所述型材体部中在与所述型材体部的纵向方向垂直的截面中形成至少一个闭合的腔室。然后将粘合剂填充到所述至少一个闭合的腔室中。最后，将包含玻璃纤维和/或碳纤维的加固嵌件与粘合剂一起装入事先已经至少部分地填充有粘合剂的闭合腔室中。这种根据本发明的方法使闭合的腔室和加固嵌件之间实现了一种除端侧外到处都(存在)的良好粘接。通过给所述闭合的腔室预填充粘合剂避免了：在一起装入加固嵌件和粘合剂时，在加固嵌件和腔室之间的粘接膜中断/脱落。而粘合剂在被装入所述腔室期间绕所述加固嵌件流动。特别是，对于极长的金属型材证明特别有利的是：金属型材和加固嵌件在安装期间基本上水平取向。这简化了手工操作，还降低了在金属型材竖直取向时可能出现的空气夹杂的危险。
证明特别有利的是：粘合剂的粘度在约1000mPas到约3500mPas之间。特别优选的范围是约2100mPas至约2500mPas(分别在25℃时测量)。其它粘合剂、特别是双组分粘合剂被证明是特别有利的，其具有约20MPa至约30MPa的断裂强度和/或在200％和400％之间的、特别是约300％的断裂伸长率(分别根据ISO 527测量)。
为了在金属型材和加固嵌件之间实现特别好的连接，优选在将加固嵌件与粘合剂一起装入闭合腔室期间、在加固嵌件的外侧与腔室的内侧之间到处(除端侧外)都形成一粘接膜，该粘接膜的层厚为至少0.3mm、特别是在约0.4mm到约2.5mm之间。这(种操作)特别是可以通过使用上述引导和/或间隔件来简化。
优选地，根据本发明的型材体部具有大致为长方形的截面，其中所述型材体部的高度大于宽度。优选地，在型材体部的上侧附近和下侧附近分别设置一闭合的腔室，其中在所述腔室的每一个中按照根据本发明的方法装入粘合剂和加固嵌件。
附图说明
下面，借助实施例并参考附图详细阐述本发明。其示意性示出：
图1示出根据第一实施例的本发明支承连接型材的截面图，
图2示出根据第二实施例的本发明支承连接型材的截面图，所述支承连接型材具有利用铆接结构固定的加固嵌件，
图3示出根据第三实施例的本发明支承连接型材的截面图，所述支承连接型材具有加固嵌件和盖件，
图4示出根据第四实施例的本发明支承连接型材的截面图，
图5示出根据第五实施例的本发明支承连接型材的截面图，
图6示出图4和图5中的局部X的放大图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的支承连接型材1，其具有以截面示出的支承连接型材体部2。所述型材的形状基本为长方形，并在各个角部具有向外敞开的槽3，在所述槽中可安装固定件和/或功能件(未示出)，例如能通过垫条固定的壁。在该截面的彼此对置的短侧上，在型材体部2内、分别在两个槽3之间形成一腔室4，所述腔室4在一与所述型材体部的纵向方向垂直的截面中延伸并具有一加固嵌件5。腔室4在所示出的实施例中具有至少基本为长方形的截面，其中腔室4的宽度——即在槽3之间的长度——大于所述腔室的厚度。这种设计方案使得型材1具有特别高的抗弯强度。
加固嵌件5通过优选单向延伸的、特别是由碳和/或玻璃制成的纤维以及包围所述纤维的基质6形成。通过将纤维与所述基体一起浇注或粘接在所述腔室中的方式，所述加固嵌件被固定在所述腔室4中。
在图2中示出了用于将加固嵌件5固定在所述腔室4中的另一种变型。在此也示出了支承连接型材1，其包括以截面示出的支承连接型材体部2和在型材体部2的角部上的槽3。与根据图1的实施例相反，在图2中示出的型材体部2具有一基本设置在型材截面中央的连接部7，所述连接部使型材体部2的两个长侧彼此连接。在连接部7中形成容置加固嵌件5的腔室4。加固嵌件5与连接部7通过铆接结构8(相互)固定。
还可以用其它的连接结构——例如螺纹连接结构——来代替铆接结构8。连接部可以根据使用情况而改变。所述连接部还可以使型材体部2的两个短侧彼此连接，或者以对角的方式使角部彼此连接。同样，型材体部2可以具有多个连接部，而连接部又可以具有多个腔室。此外，所述腔室4不必如在图1和图2中所示的那样与型材体部2一体形成，而是可以由多个元件形成，例如一腔室至少部分地通过型材体部的壁段以及一单独的盖件形成。
在图3中示出型材的这种类型的实施例，所述型材具有与在图1中示出的支承连接型材1类似的结构。腔室4各自通过一盖件10和一在本实施例中进入型材体部2内的壁段9形成。加固嵌件5位于腔室4中，所述加固嵌件5例如借助于浇注、粘接、螺纹连接、铆接或通过盖件10本身被固定。所述盖件10与型材体部2借助可拆松的连接结构11——例如夹紧连接结构、卡接结构、扣接结构或插塞连接结构——相连接。其它变型包括多个具有在型材体部内侧上的盖件的腔室。在此原则上可以实现，所述盖件不是设置在型材体部2的表面上的缺口壁段9中，而是直接地设置在型材体部2的表面上。盖件10或者一封盖壁段9的罩件也可以通过粘接的方式与型材体部2和/或加固嵌件5连接。
在图4和图5中分别示出了根据本发明的支承连接型材1的其它实施例，其中分别类似于根据图1的实施例，在型材体部2的上侧附近和下侧附近分别设有一闭合的腔室4，在所述腔室中装入并粘接纤维加固件5。根据图4和图5的型材体部如此设计，使得根据图5的型材体部能被装入根据图4的型材体部中。因此根据图5的型材体部适合于作为在两个根据图4的、彼此相邻的型材体部之间的连接部件。
在图6的局部图X中可以看出，在根据图4和图5的实施例中，在加固嵌件5的角部中分别设置有突起12，所述突起大致指向腔室4的相应角部。这些突起12形成一沿型材体部2的纵向方向延伸的引导和/或间隔件，所述引导和/或间隔件应该确保：加固嵌件5不是平面地贴靠在闭合的腔室4的其中一个壁上，而是加固嵌件5——必要时除引导和/或间隔件12外——能平面地与腔室4的内侧相粘接。由此使加固嵌件5的每一侧都由层厚约为0.5mm的粘接膜包围。由此使型材体部2能在弯曲载荷下将拉力和压力释放到纤维加固件中。
附图标记列表
1  支承连接型材
2  型材体部
3  槽
4  腔室
5  加固嵌件
6  固定结构
7  连接部
8  铆接结构
9  壁段
10 盖件
11 可拆松的覆盖连接件
12 引导和/或间隔件

Claims (15)

1.一种由轻金属制成的支承连接型材(1)，所述支承连接型材用于自承载式支架、特别是用于轻结构场馆和大型帐篷结构，所述支承连接型材具有至少一个在型材体部的纵向方向上延伸的、由纤维复合材料制成的加固嵌件(5)，其特征在于，在所述型材体部(2)中、在一与该型材体部(2)的纵向方向垂直的截面中形成至少一个闭合的腔室(4)，在所述腔室中以材料结合、形锁合和/或力锁合的方式固定所述至少一个加固嵌件(5)。
2.根据权利要求1所述的支承连接型材，其特征在于，所述至少一个加固嵌件(5)被浇注和/或粘接到腔室(4)中。
3.根据权利要求1或2所述的支承连接型材，其特征在于，所述至少一个加固嵌件(5)借助铆接结构或螺纹连接结构固定在所述腔室(4)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的支承连接型材，其特征在于，所述至少一个闭合的腔室(4)与所述型材体部(2)一体形成。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的支承连接型材，其特征在于，所述至少一个闭合的腔室(4)局部通过所述型材体部(2)的壁段(9)以及通过独立的盖件(10)、罩件等形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的支承连接型材，其特征在于，在所述型材体部(2)中、在与所述型材体部(2)的纵向方向垂直的截面中，所述至少一个闭合的腔室(4)的内腔比所述加固嵌件(5)大。
7.根据前述权利要求中任一项所述的支承连接型材，其特征在于，在所述至少一个闭合的腔室(4)的内侧上和/或在所述加固嵌件(5)的外侧上设置至少一个引导和/或间隔件(12)。
8.根据权利要求7所述的支承连接型材，其特征在于，所述至少一个引导和/或间隔件(12)设计成基本上在所述型材体部(2)的纵向方向上延伸的肋结构。
9.根据前述权利要求中任一项所述的支承连接型材，其特征在于，在所述型材体部(2)中掺入用于实现较高耐火性的化学品，例如三水合铝、溴等。
10.根据前述权利要求中任一项所述的支承连接型材，其特征在于，所述支承连接型材的长度至少是其宽度和/或高度的20倍、特别是约50倍至约150倍。
11.根据前述权利要求中任一项所述的支承连接型材，其特征在于，所述型材体部(2)在与型材体部(2)的纵向方向垂直的截面中大致为长方形，其中所述型材体部的高度大于宽度，其中在至少两个角部中、特别是在全部四个角部中分别设置至少一个用于容置垫条的槽(3)。
12.一种用于制造纤维加固的金属型材、特别是根据前述权利要求中任一项所述的支承连接型材的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)准备一型材体部(2)，在所述型材体部中、在与所述型材体部(2)的纵向方向垂直的截面中形成至少一个闭合的腔室(4)，
(b)将粘合剂(6)填充到所述至少一个闭合的腔室(4)中，
(c)将包含玻璃纤维和/或碳纤维的加固嵌件(5)与粘合剂(6)一起装入所述至少一个闭合的腔室(4)中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述粘合剂(6)的粘度在约1000mPas到约3500mPas之间、特别是在约2100mPas到约2500mPas。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，在加固嵌件(5)的外侧与腔室(4)的内侧之间到处都形成一粘接膜(6)该粘接膜的层厚为至少0.3mm、特别是在约0.4mm到约2.5mm之间。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述型材体部(2)具有大致为长方形的截面，其中所述型材体部的高度大于宽度，其中在上侧附近和下侧附近分别形成一闭合的腔室(4)，其中在所述两个腔室(4)的每一个中根据步骤(b)和(c)装入粘合剂(6)和加固嵌件(5)。
CN2010101238150A 2009-02-25 2010-02-25 具有加固嵌件的支承连接型材以及用于制造纤维加固的金属型材的方法 Active CN101812896B (zh)

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