DE102006005264A1

DE102006005264A1 - Bauelement

Info

Publication number: DE102006005264A1
Application number: DE102006005264A
Authority: DE
Inventors: Hans Prof. Dr. Obrecht
Original assignee: Technische Universitaet Dortmund
Current assignee: Obrecht Hans Prof Dr De
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: WO2007088064A1; DE102006005264B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelement, insbesondere Tragwerkskonstruktion, umfassend wenigstens zwei voneinander beabstandete und mit einander durch Abstandshalter verbundene Flächenelemente, bei dem wenigstens eines der Flächenelemente (2, 3) in der Fläche angeordnete Aussparungen (5) aufweist, wobei in oder an wenigstens einer Aussparung (5) ein Abstandshalter (4) befestigt ist, der wenigstens in der Umgebung der Befestigung als Hohlprofil ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement, insbesondere eine Tragwerkskonstruktion, umfassend wenigstens zwei voneinander beabstandete und miteinander durch Abstandshalter verbundene Flächenelemente.

Derartige Bauelemente sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise als Stegplatten, die zwei im Wesentlichen ebene parallel ausgebildete Flächenelemente umfassen, wobei diese Flächenelemente durch zwischen den Flächenelementen verlaufende Abstandshalter (Stege) verbunden sind und so einen festen, stabilen und dennoch leichten Verbund bilden, der als Bauelement verwendet werden kann.

Weiterhin sind Bauelemente dieser Art bekannt, die als eine Sandwichkonstruktion ausgestaltet sind, bei der zwischen zwei Flächenelementen ein Kern vorhanden ist, wobei auch dieser Kern einen Abstandshalter bildet. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass ein solcher Kern als Honeycombwaben ausgestaltet ist und die Flächenelemente untereinander verbindet.

Nachteilig bei diesen vorgenannten, im Stand der Technik bekannten Bauelementen und insbesondere von Sandwichkonstruktionen mit traditionellem Kernaufbau ist z.B. dass die Dicke durch Art und Ausbildung der Kernmaterialien i.d.R. stark begrenzt ist (cm-Bereich). Dadurch ergibt sich eine (stark) begrenzte Belastbarkeit. Auch sind die Dicken durchweg konstant.

Die Herstellung erfolgt durchweg in Plattenform, d.h. eben. In zwei Richtungen (stark) gekrümmte Bauformen grösserer Dicke sind durch Umformen nicht ohne starke Beschädigungen/Zerstörung herstellbar aufgrund der hohen Biegesteifigkeit des Kernaufbaus.

Weiterhin gibt es von Anfang an oder nachträglich die Gefahr der Enthaftung der Verbindung zwischen Deckschichten und Kernmaterial oder innerhalb des Kernmaterials. Die Folge sind z.B. Beul- und/oder Biegeversagen der Deckschichten und Kollaps des Bauteils unter Druck- und Biegebeanspruchung.

Trotz vergleichsweise geringer Dichte (spez. Gewicht) des Kernmaterials gibt es i.d.R. ein ungünstiges Gewichtsverhältnis von Kern und Deckschichten.

Der Kernaufbau ist in der Regel gleichförmig/einheitlich und isotrop. Dessen Anpassung in Aufbau und räumlicher Anordnung an besondere (Beanspruchungs-) Bedingungen (Gradientenkonstruktion) ist nicht möglich. Hierdurch ergibt sich ein Mangel an Optimierungsmöglichkeiten.

Typische Verbindungen zwischen Kern und Deckschichten sowie Kernmaterialien (Kunststoffe, Kunststoffschäume, Klebungen) sind nicht hochtemperatur-/feuersicher und/oder alterungsbeständig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauelement der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welches sich durch eine gegenüber den Bauelementen im Stand der Technik höhere spezifische Tragfähigkeit, d.h. Tragfähigkeit pro Gewicht, auszeichnet und die genannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass bei einem Bauelement mit wenigstens zwei voneinander beabstandeten und miteinander durch insbesondere mehrere einzelne Abstandshalter verbundenen Flächenelementen wenigstens eines der Flächenelemente in der Fläche angeordnete Aussparungen aufweist, wobei in oder an wenigstens einer Aussparung ein Abstandshalter befestigt ist, der wenigstens in der Umgebung der Befestigung als Hohlprofil ausgebildet ist.

Wesentlicher Kerngedanke der Erfindung ist es, dass gerade die Flächenbereiche eines Flächenelementes, an denen Abstandshalter angeordnet sind, durch die Abstandshalter so gestützt/versteift werden, das innerhalb der Abstandshalter das Material für die Tragwirkung entbehrlich wird, so dass die Dicken der Flächenelemente anteilmäßig verstärkt und dadurch Bauelemente höherer Tragfähigkeit gebildet werden können. Hierbei ist es gemäß der Erfindung weiterhin vorgesehen, dass ein Abstandshalter nicht wie im Stand der Technik, wie beispielsweise bei den Stegplatten üblich, als Abstandshalter aus einem Vollmaterial gebildet wird, sondern dass dieser wenigstens in der Umgebung der Befestigung als Hohlprofil ausgebildet ist.

So kann es gemäß der Erfindung also im Wesentlichen vorgesehen sein, dass ein Abstandshalter zumindest in seinem Endbereich, gegebenenfalls auch vollständig, als Hohlprofil ausgebildet ist und der hohlprofilartige Endbereich mit der Aussparung bzw. dem Randbereich einer Aussparung verbunden ist.

So kann mit einem erfindungsgemäßen Bauelement neben den Flächenbereichen, die aufgrund der Aussparung entfallen, weiterhin Gewicht eingespart werden aufgrund der Tatsache, dass ein Abstandshalter zumindest in seinem Befestigungsbereich als Hohlprofil und nicht in massiver Bauform ausgebildet ist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung steigt die spezifische Tragfähigkeit, so dass bereits diese Ausgestaltung wesentliche Gewichtsvorteile gegenüber den Bauelementen im Stand der Technik aufweist.

Gemäß einer konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der insbesondere innere Rand einer Aussparung mit dem Abstandshalter verbunden ist oder in das offene Ende und damit in die Wandung eines Hohlprofils übergeht. Ein solcher Übergang kann beispielsweise auch einstückig erfolgen.

Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass sich ein Abstandshalter von einer Aussparung in Richtung eines benachbarten Flächenelementes erstreckt und an diesem befestigt ist, insbesondere in der gleichen Weise an bzw. in einer Aussparung dieses benachbarten Flächenelementes.

So kann es gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass von zwei einander gegenüberliegenden Flächenelementen, die durch Abstandshalter verbunden sind, nur eines oder aber auch beide erfindungsgemäße Aussparungen aufweisen und dass sich zwischen diesen Aussparungen die Abstandshalter in der vorbeschriebenen Art erstrecken. Hierbei muss eine Ausrichtung eines Abstandshalters nicht zwingend senkrecht zur Oberfläche eines Flächenelementes sein, sondern kann auch unter einem Winkel erfolgen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass im Bereich einer Aussparung die Oberfläche eines Flächenelementes insbesondere stetig in die Innenfläche eines zumindest im Befestigungsbereich als Hohlprofil ausgebildeten Abstandshalters übergeht. Ein derartiger stetiger Übergang kann beispielsweise durch eine Rundung am Übergang zwischen Flächenelement und Abstandshalter erfolgen. Gerade bei einer derartigen konstruktiven Ausgestaltung kann erreicht werden, dass ein Abstandshalter nicht über die Oberfläche eines Flächenelementes hinausragt.

In einer anderen möglichen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass ein Ende eines Abstandshalters durch eine Aussparung in einem Flächenelement hindurchgesteckt ist und das Flächenelement im Bereich der Aussparung mit einer äußeren Wandung des Abstandshalters verbunden ist. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise durch ein Verkleben oder Verschweißen oder auch eine Verschraubung oder Kragenklemmung erfolgen.

Hierbei wird es oftmals vorgesehen sein, dass ein Abstandshalter in seinem Endbereich einen kleineren Querschnitt, insbesondere geringeren Durchmesser aufweist als der Querschnitt bzw. Durchmesser der Aussparung in einem Flächenelement, so dass dieser Endbereich durch die Aussparung hindurchgesteckt werden kann. Der Abstandshalter kann des Weiteren beabstandet zu dem Endbereich einen größeren Querschnitt, z.B. durch eine Stufe aufweisen, so dass ein Abstandshalter nur bis zu dieser Querschnittsvergrößerung bzw. Stufe durch die Aussparung hindurchgesteckt werden kann und zur Anlage kommt.

In einer derartigen Position kann die Verbindung erfolgen. Bei einer (lösbaren) Verschraubung als vorgenannte mögliche Verbindung kann es dabei vorgesehen sein, dass ein Ende eines Abstandshalters ein Außengewinde/Innengewinde aufweist, welches durch eine Ausnehmung in einem Flächenelement hindurchsteckbar ist, um sodann ein Schraubelement, insbesondere eine Mutter/Schraube mit einem Innengewinde/Außengewinde, auf/in dieses Ende des Abstandshalters aufzuschrauben/einzuschauben und so eine klemmende kraft- und gegebenenfalls formschlüssige Verbindung zwischen dem Schraubelement, Flächenelement und Abstandshalter zu erreichen.

Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass ein Flächenelement eine bestimmte Dicke aufweist und die Aussparung bis zu einer bestimmten Tiefe eine Einsenkung umfasst oder ein Flächenelement eine Vertiefung/Einprägung aufweist, so dass ein Schraubelement, wie z.B. eine Mutter, mit einer ausreichend geringen Höhe vollständig in der Aussparung, Vertiefung oder Einprägung des Flächenelementes einliegt und nicht über die Oberfläche des Flächenelementes hervorsteht.

In einer weiterhin besonders bevorzugten Ausgestaltung, die mit allen möglichen weiteren Konstruktionen der vorbeschriebenen oder später beschriebenen Art kombinierbar ist, kann es vorgesehen sein, dass ein Abstandshalter wenigstens im Bereich beider Enden als Hohlprofil ausgebildet ist. Hierbei ist gemäß dem Erfindungsgedanken wenigstens eines der Enden eines Abstandshalters an bzw. in einer Aussparung befestigt, bevorzugt beide hohlprofilartig ausgestalteten Enden.

Es steht hierbei nicht im Widerspruch zur Erfindung, wenn der Abstandshalter zwischen den beiden als Hohlprofil ausgebildeten Enden einen massiv ausgebildeten Bereich aufweist. Dennoch wird es bevorzugt im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Abstandshalter über seine gesamte Länge als Hohlprofil ausgebildet ist. Dies erzeugt die höchste Gewichtseinsparung unter gleichzeitiger Erreichung einer hohen Tragfähigkeit und führt somit zu einer Steigerung der spezifischen Tragfähigkeit eines erfindungsgemäßen Bauelementes.

Insbesondere bei der vorgenannten Ausbildung eines Abstandshalters als Hohlprofil über seine gesamte Länge kann sodann ein Abstandshalter zwei Aussparungen in einander gegenüberliegenden Flächenelementen kanalartig verbinden. Hierbei ist es nicht zwingend erforderlich, dass die beiden Aussparungen einander direkt insbesondere fluchtend gegenüberliegen, so dass in diesem Fall bei ebener Ausbildung der Flächenelemente ein Abstandshalter unter einem rechten Winkel zu den Flächenelementen angeordnet wäre. Es kann ebenso vorgesehen sein, dass ein Abstandshalter unter einem Winkel zu einem jeweiligen Flächenelement verläuft und hierbei zwei nicht miteinander fluchtende Aussparungen verbindet.

Gemäß der Erfindung ist es als bevorzugt angesehen, wenn der Querschnitt einer Aussparung zum Querschnitt des wenigstens in einem Befestigungsbereich als Hohlprofil ausgebildeten Abstandshalters korrespondiert. So können beispielsweise beide Querschnitte rund, elliptisch oder z.B. auch mehreckig, wie z.B. dreieckig oder bevorzugt viereckig ausgebildet sein. Grundsätzlich ist jede Querschnittsform möglich. Hierbei kann im Wesentlichen bei korrespondierenden Querschnitten der Querschnitt der Aussparung zumindest leicht größer sein als der Querschnitt des Hohlprofils, um eine Befestigung aneinander zu erreichen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn ein stetiger, insbesondere gerundeter Übergang im Randbereich zwischen Aussparung und Hohlprofilende eines Abstandshalters gewählt ist.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann es dabei weiterhin vorgesehen sein, dass nebeneinander angeordnete Abstandshalter einander nicht berühren, wobei hierunter im Sinne der Erfindung verstanden wird, dass zwei nebeneinander angeordnete Abstandshalter keinen gemeinsamen Wandungsabschnitt aufweisen, wie dies z.B. bei üblichen Honeycombwaben der Fall ist, bei denen ein Wandungsbereich immer Teil von zwei aneinander angrenzenden Wabenelementen ist.

Jeder Abstandshalter im Sinne der Erfindung bildet somit für sich ein abgeschlossenes Teil. Hierbei kann es jedoch im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass Abstandshalter, insbesondere nebeneinander angeordnete Abstandshalter untereinander verbunden sind, beispielsweise durch Verstrebungen. Derartige Verstrebungen können in einer bevorzugten Ausgestaltung derart ausgeführt sein, dass sie selbst die Konstruktionsmerkmale der vorbeschriebenen Abstandshalter aufweisen und z.B. in bzw. an einer Aussparung in einer Wandung eines Abstandshalters befestigt sind.

Ebenso können erneut diese Verstrebungen, die wiederum als Abstandshalter ausgebildet sei können, nochmals untereinander verstrebt sein, wobei auch diese Verstrebungen der Verstrebungen konstruktiv wie die vorbeschriebenen Abstandshalter ausgebildet sein können und in bzw. an Aussparungen befestigt sind. Eine derartige Konstruktion lässt sich iterativ weiter fortführen.

In einer besonders bevorzugten Ausführung von verstrebten Abstandshaltern kann es vorgesehen sein, dass die Verstrebungen derart angeordnet sind, dass sie ein auxetisches Gitter bilden, beispielsweise dadurch, dass die Verstrebungen tangential an Abstandshaltern befestigt sind, insbesondere wenn derartige Abstandshalter runde Querschnitte aufweisen.

Hierbei ist der Begriff eines auxetischen Gitters bzw. eines auxetisch wirkenden Gitters in den Fachkreisen bekannt und bedarf im Rahmen dieser Erfindung keiner näheren Erläuterung.

Insbesondere die Ausgestaltung der Verstrebungen in der Form, dass diese ein auxetisches Gitter bilden, hat besondere Vorteile bei einer Belastung eines derart ausgeführten Bauelementes, da aufgrund der Auxetizität eine interne Versteifung und dadurch verbesserte Tragwirkung erzielt wird.

Alternativ oder auch ergänzend zu der vorgenannten Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass wenigstens auf/an oder in einer Seite (Ober- und/oder Unterseite) eines Flächenelementes Steifen und/oder Sicken oder andere Profilierungen/Flächenstrukturierungen oder Wölbungen angeordnet sind, um eine weitere Steigerung der spezifischen Tragfähigkeit zu erreichen. Hierbei können sich derartige Steifen oder Sicken insbesondere zwischen Abstandshaltern bzw. Aussparungen und zwar insbesondere benachbarten Abstandshaltern bzw. Aussparungen erstrecken. Grundsätzlich können derartige Steifen oder Sicken oder andere Profilierungen jedoch auch beliebig orientiert zu Abstandshaltern bzw. Aussparungen angeordnet sein.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung derartiger Steifen oder Sicken oder andere Profilierungen kann es vorgesehen sein, dass diese eine auxetische Gitterstruktur bilden, was z.B. erreicht werden kann, wie bei den vorgenannten Verstrebungen, durch eine tangentiale Anordnung der Steifen und/oder Sicken und/oder anderer Profilierungen zu den Aussparungen bzw. Abstandshaltern.

In einer Weiterbildung, die mit sämtlichen vorgenannten oder noch zu nennenden Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung kombinierbar ist, kann es vorgesehen sein, dass ein Flächenelement mit wenigstens einer Deckschicht versehen ist. Eine derartige Deckschicht kann z.B. dazu beitragen, die Aussparungen in einem Flächenelement zu überdecken und somit insbesondere zu einem optisch oder z.B. haptisch ansprechenden Äußeren oder zu einer Funktion (z.B. Korrosionsschutz, Verschleißschutz, Isolierung) führen, wobei eine derartige Deckschicht nicht zwingend zur spezifischen Tragfähigkeit beitragen muss, gegebenenfalls sogar hinsichtlich eines solchen Beitrags vernachlässigbar sein kann.

Hierbei kann es z.B. vorgesehen sein, dass eine Deckschicht ausgebildet ist als ein flächiges Element, welches Vorsprünge bildet, die in Aussparungen/Abstandshalter insbesondere form- und/oder kraftschlüssig eingreifen können. So kann es vorgesehen sein, dass eine Verbindung, z.B. Verrastung und/oder Schnappverbindung stattfindet zwischen den Vorsprüngen einer Deckschicht und den Aussparungen bzw. Abstandshaltern, die gegebenenfalls korrespondierend ausgebildet sein können. Es kann so beispielsweise eine Deckschicht nachträglich auf ein Flächenelement aufgelegt und ggfs. auch wieder gelöst werden, wobei sich die Deckschicht sicher durch eine Verbindung aufgrund der ineinandergreifenden Vorsprünge und Aussparungen/Abstandshaltern verbinden kann.

Eine Decksicht kann auch sonstige äußere Profilierungenaufweisen, z.B. aus optischen oder haptischen Gründen.

In einer anderen alternativen oder kumulativen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass der Zwischenraum zwischen zwei Flächenelementen, also denjenigen, die mit Abstandshaltern verbunden sind und/oder der Raum in einem Abstandshalter, der gemäß der Erfindung zumindest teilbereichsweise hohl ausgebildet ist, zumindest bereichsweise mit einem insbesondere geschichteten Füllmaterial versehen ist. Ein derartiges Füllmaterial kann positive Funktionen haben, z.B. bezüglich Schwingungseigenschaften, Isolationseigenschaften, wie Wärme und Schallisolation sowie gegebenenfalls auch Brandschutzauflagen erfüllen. Derartiges Füllmaterial kann beispielsweise aus einem schaumförmigen oder zellulären Material und/oder keramischen Platten oder Pulver gebildet werden.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass ein Füllmaterial durch wenigstens eine Materialbahn, insbesondere mehrere, aufeinander liegende Materialbahnen, wie beispielsweise Gewebebahnen gebildet wird. Derartige Gewebebahnen können z.B. die Abstandshalter umgeben, wofür die Gewebebahnen korrespondierende Ausnehmungen aufweisen. Solche Gewebebahnen, bei denen es sich auch um Faserverbünde handeln kann, können ein Bauelement mit weiteren funktionalen Eigenschaften ausstatten, wie z.B. mit einer Panzerung bzw.

Durchschusshemmung und/oder Schwingungsdämpfung.

Auch kann es vorgesehen sein, die Hohlräume in Abstandshaltern und oder zwischen Flächenelementen mit einem Fluid, z.B. einer Flüssigkeit durchströmen zu lassen. Es können so Fluidleitungen mit besonderer Stabilität hergestellt werden und/oder z.B. Wärmetauscher (auch Heiz- und Kühlflächen), wenn Fluide in Abstandshaltern und zwischen Flächenelementen oder zwischen benachbarten Flächenelementen strömen.

In einer anderen kumulativen oder alternativen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass ein Flächenelement durch die Anordnung oder durch den Querschnitt der Aussparungen ein auxetisch wirkendes Gitter bildet. So können die Aussparungen insbesondere in Abweichung von einem runden Querschnitt derart ausgebildet sein, dass die verbleibenden Flächenbereiche des Flächenelementes ein Gitter mit auxetischer Wirkung bilden. An diese besonderen Querschnittsformen können sodann wiederum die Abstandshalter angepasst sein.

In einer Ausführung der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass zumindest bereichsweise die Abstände von auf/in gegenüberliegenden Flächenelementen liegenden Aussparungen zueinander unterschiedlich sind und durch jeweils, insbesondere gleich lange oder auch unterschiedlich lange Abstandshalter verbunden sind. Es kann so beispielsweise ein gebogenes bzw. gewelltes Bauelement ausgebildet werden.

Um verschiedene Formen eines erfindungsgemäßen Flächenelementes bereitstellen zu können, besteht nicht zwingend die Notwendigkeit, Flächenelemente, die mit Abstandshaltern untereinander verbunden sind, plan bzw. eben auszugestalten, sondern es kann vielmehr auch vorgesehen sein, dass derartige Flächenelemente gewellt sind und/oder eine Struktur aufweisen oder eine sonstigen, von der planen bzw. ebenen Form abweichende Form haben. In gleicher Weise kann es auch vorgesehen sein, dass ein Abstandshalter eine Strukturierung aufweist und/oder eine nicht gerade, insbesondere gekrümmte Erstreckung. Abstandshalter können somit ebenso gebogen oder z.B. auch gewellt sein oder jegliche sonstige Form aufweisen. Insgesamt können so Flächenelemente bzw. erfindungsgemäße Bauelemente ein- oder zweiachsige Krümmungen aufweisen.

Bezüglich der einzusetzenden Materialien kann es vorgesehen sein, dass ein Abstandshalter aus einem anderen Material gebildet ist als ein Flächenelement. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass zwei Flächenelemente, die durch Abstandshalter verbunden werden, unterschiedliche Materialien aufweisen, so dass ein erfindungsgemäßes Bauelement auch aus drei oder mehr verschiedenen Materialien aufgebaut sein kann. Z.B. kann ein Metall für die Abstandshalter und Verbund- oder keramische Werkstoffe für die Flächenelemente bzw. Deckschichten gewählt werden.

Gegebenenfalls können noch weitere Materialien hinzukommen durch die Ausfüllung eines Bauelementes in der vorbeschriebenen Art durch Schäume, zelluläre oder sonstige Materialien, wie Gewebe etc.

Ein Flächenelement der vorbeschriebenen Art kann selbst auch einen klassischen Sandwichaufbau umfassen oder zumindest einen Teil eines Sandwichaufbaus bilden. So kann ein Flächenelement beispielsweise einen Teil eines Sandwichaufbaus bilden, der aus mehreren, untereinander verbundenen flächigen Elementen besteht, die gegebenenfalls für ihre Verbindung untereinander ein z.B. traditionelles Kernmaterial aufweisen. Hierbei kann der gesamte Sandwichaufbau als Flächenelement im Sinne der Erfindung aufgefasst werden oder es kann das Flächenelement im Sinne der Erfindung zumindest eines der flächigen Elemente eines solchen Sandwichaufbaus bilden.

Bezüglich des Verhältnisses von offener Oberfläche zu geschlossener Oberfläche eines Flächenelementes kann es vorgesehen sein, dass dieses Verhältnis kleiner als 0,7 gewählt ist und insbesondere im Bereich von 0,2 bis 0,25 liegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Es zeigen:
1 eine erste einfache Ausführung mit zumindest einseitig hohlprofilförmig ausgebildeten Abstandshaltern
2 eine Ausführung mit vollständig hohl ausgebildeten Abstandshaltern, die stetig in die Flächenelemente übergehen
3 eine Ausführung gemäß 2, bei der Abstandshalter untereinander nochmals durch hohle Verstrebungen verbunden sind
4 eine Ausführung im Wesentlichen gemäß 2 mit bzw. ohne Deckschicht, regelmäßiger und unregelmäßiger Verteilung der Abstandshalter und mit/ohne Ausfüllung der Bereiche zwischen den Abstandshaltern
5 eine Ausführung, bei der das obere Flächenelement seinerseits als eine Sandwichkonstruktion ausgebildet sind, wobei das untere Flächenelement die erfindungsgemäßen Aussparungen mit Übergang in die Abstandshalter sowie eine beidseitige Deckschicht aufweist
6 eine Ausführung gemäß 5, wobei jedoch beide erfindungsgemäßen Flächenelemente Aussparungen mit Abstandshaltern aufweisen und beide Flächenelemente aus einer Sandwichkonstruktion bestehen
7 eine Ausgestaltung mit Steifen auf einer Oberfläche eines Flächenelementes, die zwischen den Aussparungen verlaufen sowie mit einer oberen Deckschicht
8 Steifen, die auf der Oberfläche eines Flächenelementes angeordnet sind, welches keine Aussparungen aber eine Deckschicht aufweist
9 die Anordnung von Verstrebungen zwischen Abstandshaltern, jeweils in deren Endbereich nahe eines hier nicht dargestellten Flächenelementes
10 eine Darstellung wie in 9 mit einem Füllmaterial zwischen den Abstandshaltern
11 eine unterschiedliche Materialpaarung von Abstandshaltern und Flächenelementen, wobei zwischen den Abstandshaltern Verstrebungen, wie gemäß 9 angeordnet sind und das obere Flächenelement das Bauelement abschließt
12 eine Ausführung wie in 11, wobei zwischen den Flächenelementen ein Füllmaterial vorgesehen ist.
Die 1 zeigt zunächst das einfachste Grundprinzip der Erfindung mit einem erfindungsgemäßen Bauelement 1, welches ein erstes Flächenelement 2 und ein zweites Flächenelement 3 umfasst, die untereinander durch mehrere (zwei sind dargestellt) Abstandshalter 4 verbunden sind. Hierbei weist ein Abstandshalter 4 gemäß der 1 einen unteren, aus Vollmaterial ausgebildeten Bereich auf, der mit dem unteren Flächenelement 3 verbunden ist und einen oberen Bereich 4a, der hohl, d.h. als Hohlprofil ausgebildet ist und mit einer Aussparung bzw. deren Rand 5 im oberen Flächenelement 2 verbunden ist. Diese Verbindung kann z.B. durch Verkleben, Verschweißen, Verschrauben, Kragenklemmung oder sonstiges erfolgen.
Demgegenüber zeigt die 2 eine Ausführung, wobei der eine Abstandshalter 4 als vollständig durchgängiges Hohlprofil ausgebildet ist, dessen jeweilige Enden stetig, d.h. hier mit einer Rundung in die Aussparung 5 des Flächenelementes 2 sowie auch des Flächenelementes 3, welches hier ebenfalls Aussparungen aufweist, übergeht. Hierbei sind die Aussparungen 5 der beiden Flächenelemente 2 und 3 direkt einander gegenüberliegend, welches für das Wesen der Erfindung jedoch nicht zwingend nötig ist, so dass auch ein schräger oder gebogener Verlauf von Abstandshaltern 4 möglich ist.
Die 3 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Aufbau eines Bauelementes mit einem oberen Flächenelement 2 und einem unteren Flächenelement 3, die wie in der 2 entsprechende miteinander fluchtende Ausnehmungen 5 aufweisen, die jeweils durch Abstandshalter 4 verbunden sind.
Hier ist es vorgesehen, dass zwei benachbarte Abstandshalter 4 untereinander nochmals mit einer Verstrebung 6 verbunden sind, wobei eine derartige Verstrebung 6 in der Konstruktion eines Abstandshalters ausgebildet ist, d.h. ihrerseits ein vollständig durchgängiges oder zumindest teilweise ausgebildetes Hohlprofil bildet, welches an seinen Enden mit einer Aussparung 7 verbunden ist, die im Wandbereich eines Abstandshalters 4 angeordnet ist.
Die 4 zeigen im Wesentlichen eine Ausführung gemäß der 2, wobei hier insbesondere in der 4a ein oberes Flächenelement 2 und ein unteres Flächenelement 3 erkennbar sind, von denen bevorzugt beide, hier jedoch zumindest das obere, mehrere in einem unregelmäßigen Raster angeordnete Aussparungen 5 aufweist, die hier in vorbeschriebener Weise durch Abstandshalter 4 miteinander verbunden sind.
Erkennbar ist in der 4b, dass der Zwischenraum 8 zwischen den Abstandshaltern 4 mit einem Füllmaterial 9 gefüllt sein kann. Derartiges Füllmaterial kann beispielsweise durch einen Schaum, zelluläre Materialien, keramische Platten oder Pulver oder Gewebe gebildet sein.
Ebenso können auch die Hohlräume 10 der als Hohlprofil ausgebildeten Abstandshalter 4 ein solches Füllmaterial aufweisen, welches vorliegend jedoch nicht dargestellt ist.
Die 4c zeigt eine Ausführung wie in der 4a, wobei jedoch eine Oberfläche eines Flächenelementes 2 bzw. 3 mit einer weiteren Deckschicht 11 versehen ist, insbesondere um eine ansprechendes Optik und/oder Haptik und/oder Funktion zu erzielen. Eine derartige Deckschicht muss nicht zwingend zur Tragfähigkeit des Bauelementes beitragen.
Die 4d zeigt eine Ausführung gemäß der Kombination der 4b und 4c, d.h. die Anordnung zweier Deckschichten sowie auch das Vorsehen eines Füllmaterials 9.
Die 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung vom Prinzip her wie in der 4c, wobei Flächenelement 3 mit einer inneren und äußeren Deckschicht 11 versehene ist und das obere Flächenelement 2 aus einem Sandwichverbund 12 besteht.
Eine ähnliche Darstellung zeigt auch die 6, wobei hier jedoch das oberen und untere Flächenelement 2 bzw. 3 aus einem Sandwichverbund 12 besteht.
Die 7 zeigt eine weitere Ausführung, bei der neben einer Füllung mit einem Füllmaterial 9 und der Anordnung einer Deckschicht 11 die Oberfläche eines Flächenelementes 2 bzw. gegebenenfalls auch des Flächenelementes 3 zur weiteren Versteifung mehrere Steifen 13 aufweist, die im vorliegenden Fall zwischen benachbarten Ausnehmungen bzw. Abstandshaltern 5/4 angeordnet sind.
Die 8 zeigt eine ähnliche Ausführung, bei der jedoch ein geschlossenes Flächenelement 2 eine zusätzliche Deckschicht 11 aufweist, sowie Versteifungen 13 trägt, wobei erfindungsgemäß lediglich das untere Flächenelement 3 die erfindungsgemäßen Ausnehmungen aufweist, in welche die Abstandshalter verbunden sind, nicht jedoch das hier obere dargestellte Flächenelement 2.
9 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung, hier zur Verbesserung der Darstellung ohne ein Flächenelement und/oder Deckschichten zu zeigen, bei der zwischen den Abstandshaltern 4 jeweils Verstrebungen 14 angeordnet sind. Diese Verstrebungen können in beliebiger Art erfolgen, wobei es auch vorgesehen sein kann, hierdurch ein auxetisches Gitter insbesondere in Zusammenwirkung mit dem Randbereich am oberen bzw. unteren Ende eines Abstandshalters 4 zu bilden. Die hier dargestellten Verstrebungen 14 sind hierbei nahe den hier nicht dargestellten Flächenelementen 2 bzw. 3, d.h. im jeweiligen Endbereich der Abstandshalter 4 angeordnet.
Die 10 zeigt eine Weiterbildung der 9, bei der ein Füllmaterial 9 wie in der vorbeschriebenen Art vorgesehen ist, ohne hier jedoch die Flächenelemente 2 und 3 zu zeigen.
11 zeigt eine weitere Ausfertigung, bei der hier deutlich erkennbar Abstandshalter 4 sowie oberes und unteres Flächenelement 2 bzw. 3 aus unterschiedlichen Materialien und Dicken bestehen. Ergänzend sind hier die Abstandshalter untereinander durch Verstrebungen 14 verbunden und in das obere Flächenelement 2 eingebettet, was nicht zwingend notwendig ist.
In der 12 ist eine Ausführung dargestellt, bei der die Zwischenräume zwischen den Flächenelementen 2 und 3 bzw. Abstandshaltern 4 gemäß der 11 durch ein Kernmaterial ausgefüllt sind.
Sämtliche Ausführungen der vorgenannten Erfindung weisen gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich erhöhte spezifische Tragfähigkeit auf aufgrund der erheblichen Materialeinsparung in den als Hohlprofil ausgestalteten Abstandshaltern sowie in den Aussparungen in den jeweiligen Flächenelementen.

Claims

Bauelement, insbesondere Tragwerkskonstruktion, umfassend wenigstens zwei voneinander beabstandete und mit einander durch Abstandshalter verbundene Flächenelemente, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Flächenelemente (2, 3) in der Fläche angeordnete Aussparungen (5) aufweist, wobei in oder an wenigstens einer Aussparung (5) ein Abstandshalter (4) befestigt ist, der wenigstens in der Umgebung der Befestigung als Hohlprofil ausgebildet ist.
Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand einer Aussparung (5) mit dem Abstandshalter (4) verbunden ist oder in das offene Ende des Hohlprofils übergeht, wobei sich der Abstandshalter (4) von einer Aussparung (5) in Richtung eines benachbarten Flächenelements (3) erstreckt und an diesem, insbesondere in gleicher Weise an/in einer Aussparung befestigt ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Aussparung (5) die Oberfläche eines Flächenelementes (2, 3), insbesondere stetig, in die Innenfläche eines zumindest im Befestigungsbereich als Hohlprofil ausgebildeten Abstandshalters (4) übergeht.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende eines Abstandshalters (4) durch eine Aussparung (5) in einem Flächenelement (2, 3) hindurch gesteckt ist und das Flächenelement (2, 3) im Bereich der Aussparung (5) mit einer äußeren Wandung des Abstandshalters (4) verbunden ist, insbesondere durch Verklebung oder Verschweißung oder Verschraubung oder Verklemmung, insbesondere wobei bei einer Verschraubung ein Ende eines Abstandshalters ein Außengewinde/Innengewinde aufweist, welches durch eine Ausnehmung (5) in einem Flächenelement (2, 3) hindurchsteckbar ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandshalter (4) wenigstens im Bereich beider Enden, insbesondere über seine gesamte Länge als Hohlprofil ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Ende eines Abstandhalters (4) an/in einer Aussparung (5) befestigt ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandshalter (4) zwei Aussparungen (5) in einander gegenüberliegenden Flächenelementen (2, 3) kanalartig verbindet.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt einer Aussparung (5) zum Querschnitt des wenigstens in einem Befestigungsbereich als Hohlprofil ausgebildeten Abstandshalters (4) korrespondiert.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nebeneinander angeordnete Abstandshalter (4) einander nicht berühren, in der Art, dass sie keine gemeinsamen Wandungsabschnitte aufweisen.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandshalter (4) untereinander verbunden sind durch Verstrebungen (6).
Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstrebung (6) wie ein Abstandshalter (4) ausgeführt ist und in/an einer Aussparung (7) in der Wandung eines Abstandhalters (4) befestigt ist.
Bauelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Verstrebungen (6) ein auxetisches Gitter bilden, insbesondere wofür Verstrebungen (6) tangential an Abstandshaltern (5) befestigt sind.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens auf/an/in einer Seite eines Flächenelementes Steifen und/oder Sicken und/oder Profilierungen (13, 14) und/oder Wölbungen angeordnet sind, insbesondere die sich zwischen benachbarten Abstandshaltern/Aussparungen (4, 5) erstrecken.
Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifen und/oder Sicken/Profilierungen (13, 14) eine auxetische Gitterstruktur bilden, insbesondere durch eine tangentiale Anordnung der Steifen und/oder Sicken/Profilierungen (13, 14) zu den Abstandshaltern/Aussparungen (4, 5).
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenelement (2, 3) mit wenigstens einer Deckschicht (11) versehen ist, insbesondere wobei eine äußere Deckschicht (11) als flächiges Element ausgebildet ist, welches Vorsprünge bildet, die in Aussparungen/Abstandshalter eingreifen.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (8) zwischen zwei Flächenelementen (2, 3) und/oder der Raum (10) in einem Abstandshalter (4) mit einem Füllmaterial (9) versehen ist, insbesondere einem schaumförmigen oder zellulären Material oder keramischen Platten/Pulver.
Bauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (9) durch wenigstens eine Materialbahn, insbesondere mehrere aufeinander liegende Materialbahnen, insbesondere Gewebebahn/en gebildet ist, insbesondere welche die Abstandshalter umgibt/umgeben.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenelement (2, 3) durch die Anordnung und/oder den Querschnitt der Aussparungen (5) ein auxetisch wirkendes Gitter bildet.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise die Abstände von auf/in gegenüberliegenden Flächenelementen (2, 3) liegenden Aussparungen (5) zueinander unterschiedlich sind, und durch jeweils insbesondere gleichlange Abstandshalter (4) verbunden sind, insbesondere um ein wenigstens bereichsweise gebogenes/gewelltes Bauelement zu bilden.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Flächenelement (2, 3) das Verhältnis von offener Oberfläche zu geschlossener Oberfläche kleiner ist als 0,7 insbesondere 0,2 bis 0,25.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandshalter (4) aus einem anderen Material gebildet ist als ein Flächenelement (2, 3).
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandshalter (4) eine Strukturierung aufweist und/oder eine nicht-gerade Erstreckung.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenelement eine nicht plane/nicht ebene Form aufweist, insbesondere gewellt ist und/oder eine Struktur aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenelement (2, 3) einen Teil eines Sandwich-Aufbaus bildet, insbesondere in einem Sandwichaufbau angeordnet ist oder das ein Flächenelement (2, 3) durch einen Sandwichaufbau gebildet ist.