DE1659091C - Bauelement für mechanisch stark beanspruchte Konstruktionen. Ausscheidung aus: 1409130 - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement für mechanisch stark beanspruchte Konstruktionen, das aus mittels eines Bindemittels in Längsrichtung miteinander verklebten Metalldrähten oder drahtähnlichen Metallelementen hoher Festigkeit besteht.

Ein derartiges Bauelement ist aus der deutschen Patentschrift 435 870 bekannt. In diesem bekannten Bauelement sind die Metalldriiihte oder drahtähnlichen Metallelemente hoher Festigkeit entsprechend der Faserstruktur von Holz in einer in Längsrichtung des Bauelements orientierten Weise angeordnet, in Anwendung der Erkenntnis, daß Holz in Längsrichtung seiner Fasern eine verhältnismäßig hohe Zugfestigkeit besitzt.

Bei dem bekannten Bauelement hat jedoch auf Grund der Tatsache, daß die einzelnen Metalldrähte oder drahtähnlichen Metallelemente wohl in einer in Länusrichtung orientierten Weise aber nicht in engster Packung so dicht wie möglich zusammengefügt sind, das die Metalldrähte zusammenhaltende Bindemittel nicht immer die sleiche Schichtdicke. Vielmehr sind. zwischen den M~etalldrühten unterschiedlich groß-Zwischenräume vorhanden. Dies hat zur Folge, daß das bekannte Bauelement quer zur Längsrichtung der Metalldrähte oder drahtähnlichen Metallelemente nur eine aeringe Quetschfestigkeit besitzt, da im Falle

to einer Quetschung Abschnitte einzelner Metalldrähte in die von dem Bindemittel ausgefüllten Zwischenräume zwischen den Metalldrähten ausweichen können.

Durch die unterschiedlich großen Zwischenräume zwischen den Metalldrähten oder drahtähnlichen Metallelementen kann das bekannte Bauelement ferner auch in Längsrichtung der Metalldrähte nur gering aiii' Druck beansprucht werden. Bei einem solchen Beiastungsfall weichen die Metalldrähte in die von dem

so Bindemittel ausgefüllten größeren Zwischenräume aus und werden entsprechend verformt.

Dl. Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das nicht nu; eine sehr hohe Zugfestigkeit, sondern auch eine hohe Quetschfestigkeit quer zur Längsrichtung der Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente sowie eine hohe Beanspruchbarkeit auf Druck in Längsrichtung besitzt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

gelost, daß die Metalldrähte oder drahtähnlichen Metallelemente nebeneinanderliegcnd in jeweils gleich dicken, übereinanderliegenden Lagen angeordnet sind und die Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente jeder Lage über ihre gesamte Längserstreckung gegenüber den Metalldrähten bzw. Metallelementen der jeweils darunterliegen^!! Lage um einen Teil ihrer Breite versetzt angeordnet sind.

Bei dem erfindungsgemäikn Bauelement können die einzelnen Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente auf Grund der geordneten Gruppierung in enger Packung so dicht aneinandergelegt werden. daß das Bindemittel zwischen den Teilelementen überall im wesentlichen die gleiche geringe Schichtdicke besitzt. Dadurch, in Verbindung mit der lagenweise versetzten Anordnung, wird der Vorteil erreicht, daß bei einer Quetschung des Bauelementes quer zur Längsrichtung der Metalldrähte bzw. drahtähiilichen Metallelemente einzelne Abschnitte derselben nicht in zwischen den Metalldrähten bzw. drahtähnlichen Metallelen^nten vorhandene größere Zwischenräume hineingepreßt werden können, woraus eine entsprechend hohe Quetschfestigkeit resultiert. Wird das neue Bauelement in Längsrichtung der Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente einer Druckbe anspruchung unterworfen, nehmen sämtliche Metall drähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente der Druck auf, da sie sich durch die lagenweise Versetzunj nicht verformen und gegeneinander verschieben kön nen. Daher kann das neue Bauelement auch in Längs richtung der Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Me tallelemente stark auf Druck beansprucht werden ohne daß die Gefahr einer Zerstörung besteht.

Die Metalldrähte, aus denen ein Bauelement nacl der Erfindung bestehen kann, haben ihrer Natur nacl einen kreisförmigen Querschnitt. Die drahtähnlichei Metallelemente können die unterschiedlichsten Quer Schnittsformen besitzen. Der Querschnitt kann ζ. Β eckig sein; vorzugsweise wird er rechteckig gewählt.

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Zur Erzielung eines bestimmten Profils eines Bauelementes können die Metalldrähte bzw. drahtähniichen Metallelemente unterschiedlich lang sein.

Ein vorgespanntes und dadurch ein fur bestimmte Belastungsfalle besonders geeignetes Bauelement nach der Erfindung erhält mim in einfachster Weise dadurch, daß mindestens einige der .Metalldrahte bzw. tirahuihnlichen Metallelemente \orgespannt sind.

Wenn das Ende des Bauelementes, z. B. durch Einkleben eines Keiles zwischen die auseinanderge- in führten Metalldrühte bzw. drahiahnlichen Mctalleleinente. verdickt ist. kann das Bauelement in einfachster WVN- mit einem anschließenden Konstruktionsglied in der Weise verbunden werden, daß das verdickte Stabende in eine an dem Konstruktionsglied ausgebildete konische Tasche eingelegt wird. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung einer Verbindung; mit einem weiteren Konstruktionsglied besteht darin, daß in dem Bauelement sich zu den Enden hin verjüngende, mit von außen erreichbaren Bohrungen \erse- ;o hene An^chlußkörper eingeklebt sind, welche um den Metalldrähten bzw. drahtähnlich^ Metallelemcnten formschlüssig umgeben sind.

Die Metalldrähte oder drahtähnlichen Metallelcmenk des Bauelementes nach der Erfindung können au^ ■' B. durch Ziehen höchst fest gemachtem Stahl. E(je!-;ahl oder Federstahl und oder hochfestem Leie'umetall bestehen, wobei es zweckmäßig sein kanu, iür ein einziges Bauelement Metalldrühte bzw. drahiähnliche Metallelemente aus verschiedenem Werkstoff zu verwenden. Als Bindemittel kommt hauptsächlich ein Kunststoffkleber in Frage: es ist jede·, η auch an vulkanisierbare Gummi- bzw. Bunamijc'ütiimen. Hart- oder Weichlote, spritzbares Metall oiiei galvanisch eingebrachte Metallverbindungen als ßir.Jemittel gedacht. Damit das Bindemittel auf den Μ·...!!!drähten bzw. drahiahnlichen Metallelementen besonders gut haftet, können die Metalldrähte bzw. Meiallelemente durch Aufbringen von Metall- oder K'.hststoffüberzügen vorbehandelt sein.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematisci!i.T Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher er. ii.itert.
Hs zeigt

F i g. 1 bis 3 ein stabförmiges Bauelement aus drahtähnlichen Meuillelementen rechteckigen Querschnittes in Stirnansicht, Draufsicht und Seitenansicht,

F i g. 4 bis 6 in ähnlicher Weise wie die Fig. 1 bis 3 ein stabförmiges Bauelement aus Metalldrähten 'v-Stirnansicht, Draufsicht und Seitenansicht,

Fig. 7 und 8, 9 und 10, 11 und 12, 13 und 14 jeweils in Stirnansicht und Draufsicht stabförmige Bauelemente mit jeweils unterschiedlichen Querschnittsformen der drahtähnlichen M-itallelemente,

Fig. 15 und 16 in Stirn-und Seitenansicht eine weitere Ausfiihrungsform eines stabförmigen Bauelementes mit unregelmäßigem Gesamt-Querschnitt,

Fig. 17 und 18 in Stirn- und Seitenansicht ein stabförmiges Bauelement, dessen durch drahtähnliche Metallelemente gebildete einzelne Lagen unterschiedlieh lang und breit sind,

Fig. 19 einn Querschnitt längs der Linie 19-19 in F ig. 20,

Fi g. 20 einen Längsschnitt durch ein stabförmiges Bauelement mi; ?inem verdickten Ende, das in einer Tasche aufgenommen ist,

Fig. 21 einen Schnitt längs der Linie21-21 in Fig. 20,

F ig. 22 einen Schnitt längs der Linie 22-22 n F i 2. 23.

Fi u. 23 eine weitere Ausführungsform eines stab förmigen Bauelementes mit einem in einer T äscin aufgenommenen, verdickten Ende.

Fi». 24 einen Schnitt längs der Linie 24 24 ii Fig. 23,

F i c. 25 einen Schnitt längs der Linie 2.->-2n :i Fig. 26.

F i o. 26 ein weiteres stabförmiges Bauelement mi einem anders ausgebildeten verdickten Ende, das ii einer Tasche aufgenommen ist,

Fig. 27 einen Schnitt längs der Linie 27-27 ii F i g. 26,

Fig. 28 in Stirnansicht ein stabförmiges Bauelement mit einem eingebetteten Anschlußkörper und

F i g. 29 eine Seitenansicht zu F i g. 28.

Das in den F i g. 1 t · 3 gezeigte stabförmige Bau element besieht aus eine; Vielzahl von hochfest·-¹! drahtähnlichen Metallelementen 1 rechteckigen Quer Schnitts, also solchen Metallelementen, die im Vergleich zu ihrer Querabmessung eine große Längser Streckung besitzen. Die Metallelemente sind in jeweil: gleich dicken Lagen aus nebeneinanderliegenden Me rallelementen derart mit gleicher Längsorientieruns übereinander angeordnet, daß die Metallelementt einer Lage, beispielsweise der in Fig.! mit dem Be zugszcichen 2 bezeichneten Lage, über ihre gesamtt Längserstreckung gegenüber den Metallelementen de benachbarten, in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 3 be zeichneten Lage um die halbe Breite eines Metalleie mentes 1 versetzt sind.

Alle Meiallelemente 1 sind durch ein Bindemitte fest miteinander verklebt, das jedes Metallelement ar seiner Oberfläche vollständig bedenkt.

Das in den F i g. 4 bis 6 gezeigte stabförmige Bau element ist aus hochfesten Metalldrähten 4 kreisför migen Querschnittes aufgebaut, die in der gleicher Weise wie die Metallelemente bei dem in den Fig. bis 3 gezeigten Bauelement lagenweise versetzt an geordnet sind, und zwar derart, daß die Metalldraht! einer sich horizontal erstreckenden Lage gegenübe den Metalldrähten der benachbarten horizontalei Lage um jeweils den halben Drahtdurchmesser ver setzt sind. Dadurch liegen die Metalldrähte einer Lag< genau in den Lücken zwischen den Metalldrähten de jeweils benachbarten Lage.

An Stelle der Metalldrähte bzw. drahtähnliche! Metallelemente, wie sie in den F i g. 4 und 1 im Quer schnitt gezeigt sind, können gemäß den Fi g. 7 und ! auch iVietallelemente5 zum Aufbau eines stabförmi gen Bauelementes Verwendung finden, die zwar einei etwa rechteckigen Grundquerschnitt besitzen, bei de neu ab»ir die: eine von zwei sich gegenüberliegendei Seitenkanten konvex und die andere Seitenkante kon kav gekrümmt ist. Die Metallelemente 5 werden dabe in der oben beschriebenen Weise so aneinandergesetz und miteinander verklebt, daß jedes Teilelement 5 mi seiner konvexen Seitenkante an die konkave Seiten käme dts benachbarten Metallelementes angelegt ist

Gemäß den Fig. 9 und 10 können auch drahtähn liehe Metallelemente 6 T-förmigen Querschnittes ver wendet werden, die zum Bilden zweier benachbarte Lagen in der gezeigten Weise zusammenzufügen sind Dabei kann ein zusätzliches Metallelement 7 Verwen dung finden, um den durch die Metallelemente 6 ge bildeten Lagen einen rechteckigen Gesamtquerschnit zu £eben.

Alternativ zu den bisher gezeigten Metallelcmenten können zum Aufbau eines stabförmigen Bauelementes auch drahtförmigc Metallclcmente trapezförmigen Querschnittes in der in den Fig. Il und 12 gezeigten Aneinanderreihung verwendet werden. An die MetallelemcntcS können seitlich zusätzliche Metallelementc 9 und 10 angesetzt werden, um dem Bauelement einen rechteckigen Gesamtquerschnitt zu geben.

Gemäß den Fig. 13 und 14 sind auch drahtähnliche Mctallelemente 11 sechseckigen Querschnittes möglich, die in der aus den Figuren ersichtlichen Weise wabenartig versetzt ancinandergelegt und durch ein Bindemittel fest miteinander verklebt sind.

Das in den Fig. 15 und 16 gezeigte Bauelement hat einen T-förmigen Gesamtquerschnitt. Der senkrecht und waagerechte Schenkel des T's besteht jeweils aus zwei übereinanderliegenden und gegeneinander versetzten Lagen aus nebeneinander angeordneten, hochfesten drahtförmigen Metallelemcnlen 12 rechteckigen Querschnittes, die gleichfalls durch ein Bindemittel fest miteinander verklebt sind. Zur Versteifung des Bauelementes sind in den durch die beiden Schenkel gebildeten Eckbcrcichen weitere Metallelcmente rechteckigen Querschnittes angeordnet, die durch ein Bindemittel mit den Tcilclcmcnten 12 fest verklebt sind. Außerdem weist das gezeigte Bauelement ein Metallelement 13 kreisförmigen Querschnittes auf, das sich gemäß Fig. 16 über die gesamte Länge des T-förmigen Baueicmentes erstreckt und durch das Bindemittel fest an die freie stirnseitige Randkante des senkrechten Schenkels angeklebt ist.

Das in den Fig. 17 und 18 gezeigte stabförmige Bauelement besteht wie das in den F i g. I bis 3 gezeigte Bauelement aus einer Vielzahl von hochfesten Metallclementen 14 rechteckigen Querschnittes, die in der gleichen Weise wie zu F i g. 1 beschrieben zusammengeklebt sind. Während jedoch bei dem Bauelement gemäß den F i g. 1 bis 3 alle Metallelemente gleich lang sind und jede Lage die gleiche Breite besitzt, sind bei dem Bauelement gemäß den Fig. 17 und 18 die Mclallelemcntc 14 unterschiedlich lang, und auch die durch die Metallclemente 14 gebildeten einzelnen Lagen besitzen eine unterschiedliche Breite.

Das in den Fig. 19 und 21 gezeigte stabförmige Bauelement besteht aus hochfesten Metalldrähten 19, die in der gleichen Weise wie zu Fig.4 beschrieben aneinandergefügt und durch ein Bindemittel fest miteinander verklebt sind. Das Bauelement besitzt Kreisqucrsclinitt. Es ist an seinem in Fig.20 gezeigten F.nde verdickt, indem zwischen die auscinandergcführten linden der Metalldrähte 19 ein runder Keil 20 eingefügt ist, der von den Metalldrähten 19 umschlossen und mit denselben durch das Bindemittel fest verklebt ist. Das verdickte linde des Bauelementes ist zur Aufnahme in einer entsprechenden Tasche 21 aus Metall-, Stahl- oder Kunststoff an einem anderen Konslniktionsglied zur Verbindung mit diesem geeignet.

Bei dem in den F i μ. 22 bis 24 gezeigten Bauelement, das wie das Bauelement nach Fig. 1 aus Mctiillclcmcntcn 22 rechteckigen Querschnitts aufgebaut ist, ist das eine linde durch einen eingeklebten Keil 23 von rechteckigem Querschnitt verdickt, der die Breite des stabförmigen Bauelementes hat und an seinen geneigten Seitenflächen mit den benachbarten Mclallelcmcnten 22 durch das Bindemittel fest verklebt ist. Eine Tasche an einem anderen Konstruklionsglied. in wclcliLT das verdickte Indc zur Herstellung einer Verbindung aufgenommen ist. hat das Bezugszeiclien 24.

Alternativ zu den in den Fig. 19 bis 24 gczeigtei Ausführungsformen kann ein hammcrkopfähnlicl verdicktes Ende von gemäß der Erfindung ausgcbilde ten Bauelementen auch ohne Verwendung von Kcilci 20 und 23 dadurch erreicht werden, daß, wie in dci F i g. 25 bis 27 gezeigt, die die Seitenflächen der Bau elemente bildenden Metallelementc 25 an ihrem cinei Ende Vorsprünge 26 besitzen, mit denen das fcrtiggc stellte Bauelement in eine entsprechend geformte Ta

jo sehe 27 seitlich eingeschoben werden kann.

Gemäß den Fig. 28 und 29 können in erfindungs gemäße Bauelemente auch zwischen den Enden der selben Anschluükörper 28 eingebettet sein, die sich zi beiden Enden hin verjüngen. Die Ansehlußkörpei sind von den Metallelcmenten 32 des Bauelemente: formschlüssig umgeben und mit denselben durch da; Bindemittel fest verklebt. Die Anschlußkörper 28 erstrecken sich über die gesamte Breite des Bauelementes, so daß ihre beiden Seitenflächen mit den Scitenflä-

so chcn des Bauelementes in einer Ebene liegen. Jedei Anschlußkörper 28 weist eine mit Gewinde versehene Bohrung 29 auf. in die gemäß Fig. 28 ein weiterei KonMruktionsglied 30 mit seinem mit Gewinde versehener vorstehenden Bolzenil fest eingeschraubt wcrden kann.

Die Herstellung eines Bauelementes nach der Erfindung in stab- oder ringförmig er Ausbildung geschichl typischerweisc so, daß zuerst die Metalldrähte bzw, dnihiäuniichcn Mciaiiciemciuc einer Lage miueb eines selbsthärtenden oder in der Wärme härtenden Bindemittels durch Einbringen desselben zwischen die benachbarten Flächen der Mctalldrähte bzw. Metallelemente verklebt werden, dann die gesamte Lage mi! Bindemittel beschichtet und darauf die in dergleichen Weise wie die erste hergestellte nächste Lage aufgebracht wird. Dabei können die Metalldähte bzw. Metallelementc zur Erleichterung der genauen Ausrichtung vor und während dem Verkleben zumindest teilweise unter gleiche oder unterschiedliche Zugvorspannung gesetzt werden. Hält man die Zugvorspannung bis zuin Erhärten des Bindemittels aufrecht, erhält man das erläuterte vorgespannte Bauelement. Zum Verkleben der Metalldrähte bzw. drahtähnlichcn Mctallelemente der einzelnen Lage einerseits und der Lagen untereinander andererseits können verschiedene Bindemittel verwendet werden, die vorzugsweise bei merklich unterschiedlichen Temperaturen aushärten. Das Bindemittel kann in flüssiger, dampfförmiger, paslcnartiger oder fester Form als Pulver oder Folie auf- bzw. cinccbracht werden.

Obwohl die lagenweise Fertigung bevorzugt wird, kann die Herstellung von erfindungsgemäßen Bauelementen auch im ganzen erfolgen, indem sämtliche Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente des Bauelementes in der beim fertigen Bauelement gewünschten Anordnung ancinandergelegt und dann erst miteinander verklebt werden. Letztere Herstellung ist insbesondere dann geeignet, wenn ein vvärmehärtbares Bindemittel in fester Form, beispielsweise eine Folie, zwischen die Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelcmente eingelegt und das ganze Paket erhitzt wird. Es kann zweckmäßig sein, wenn die Metalldrähte bzw. drahtälinlichen Mctallelemenh- jeder

Lage und/oder des gesamten Bauelemente. Ims zur teilueisen oder völligen Ir ritm» des Bindemittels durch mechanische culci ι i.■' ■.(-magnetische Kräfte ancinaiidcigedrüekl weiden. Dadurch wird eine bc-

sonders dichte Anordnung der Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente erreicht.

Um zu vermeiden, daß bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Bauelemente die für das Erhärten de« 'betreffenden Bindemittels zugeführte Wärme eine Überhitzung verursacht und die Eigenschaften der das betreffende Bauelement bildenden Metalldrähte bzw.

Metallelemente in nachteiliger Weise beeinflußt, wird das Bauelement beim Herstellen in genau dosierter Weise und vorzugsweise nur in einem bestimmten Bereich erwärmt und anschließend durch Kontaktieren mit flüssigen oder gasförmigen Kühlmitteln in ebenfalls dosierter Weise und vorzugsweise nur in einem bestimmten Bereich gekühlt.

Hierau 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Bauelement für mechanisch stark beanspruchte Konstruktionen, das aus mittels eines Bindemittels in Längsrichtung miteinander verklebten Metalldrähten oder drahtähnlichen Metallelementen hoher Festigkeit besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente nebeneinanderliegend in jeweils gleich dicken, übereinanderliegenden Lagen angeordnet sind und die Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente jeder Lage über ihre gesamte Längserstreckung gegenüber den Metalldrähten bzw. Metallelemenlen der jeweils darunterliegenden Lage um einen Teil ih .r Breite versetzt anueordnet sind (Fig. 1 bis 18).

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch sekennzeichnet. daß die drahtähnlichen Metallelemente einen eckten, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt haben.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldrähte bzw. drahtähnlichen Metallelemente unterschiedlich lang sind (F ig. 17 und 18).

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Metalldrähte bzw. 'rahtähnlichen Metallelemente vorgespannt sind.

5. Bauelement nach ein m der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Bauelements verdickt ausgebildet ist (Fig. 19 bis 27).

(i. Bauelement nach einem der Ansprüche I bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bauelement sich zu den Enden hin verjüngende, mit von außen erreichbaren Bohrungen (29) versehene Anschlußkörper (28) zum Verbinden des Bauelements mit weiteren Konstruktionsgliedern eingeklebt sind, welche von den Metalldrähten bzw. drahtähnlichen Metallelementen formschlüssig umgeben sind (F i g. 28 und 29).