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Lyubo-Mir S z a b o in Düsseldorf und Ulrich C s e r n a k in Wermelskirchen.
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Verbundwerkstoff.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbundwerkstoff aus einer aus
flüssigem oder plastischem Zustand erhärtenden Grundmasse und Zuschlägen.
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Das verbreitetste Beispiel eines solchen Werkstoffs ist der Beton,
und die Problematik, von der die Erfindung ausgegangen ist, sei im Folgenden an
diesem Werkstoff erläutert.
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Die Festigkeitseigenschaften des Betons unterliegen einer Reihe von
Einflußfaktoren. Sie sind u.a. von der Art und Güte der Bindemittel, von der Art
und Kornzusammensetzung der Zuschlagstoffe, von der Kornform und von der Kornoberflächenbeschaffenheit
der Zuschlagstoffe, von der Éigenfestigkeit der Zuschlagstoffe und von dem Verhältnis
Zement und Zuschlagstoff sowie dem Verhältnis Zement zu Wasser abhängig. Im traditionellen
Beton- und Stahlbetonbau sind als Zuschläge Betonsand (Betonfeinsand bis 1 mm Korngröße,
Betongrobsand bis 7 mm Korngröße) und Betonkies (Betonfeinkies bzw. Betongrobkies
bis 30 mm Korngröße, Betongrobkies bzw. Betonsteinschlag bis 70 mm Korngröße) üblich.
Der heutige Betonbau verwendet auch für sogenannten Schwerstbeton neben Kies Stahlschrott
und Stahlspäne als Zuschlag, ferner ftlr gewöhnlichen Beton - genannt Schwerbeton
- Hochofenschlacke.
Richtlinien legen Kornform, zulässiges Uber-
und Unterkorn und eine Reihe von ualitätseigenschaften fest. Es gibt auch die im
wesentlichen homogenen leichtbetone als Isolierbeton, Schaumbeton u.dgl., die Jedoch
heute noch nur geringe Festigkeiten aufweisen und fUr konstruktive Verwendung nur
begrenzt in Frage kommen. FUr konstruktive Zwecke finden Leichtbetone mit Zuschlägen
wie Blähschiefer, Blähton o.dgl. Anwendung. Am besten eignen sich hierfür nach wie
vor Betone mit Zuschlägen, die von der Zementmörtelgrundmasse verschiedene mechanische
Eigenschaften aufweisen.
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Hinsichtlich der Zuschläge sind im wesentlichen zwei Fälle unterscheidbar:
Der Zuschlagstoff ist nämlich entweder fester oder weniger fest als die Zementmörtelmatrix.
Der erste Fall liegt beim üblichen Schwerbeton mit Kieszuschlag vor; durch eine
gezielte Zusammensetzung des Kies zuschlages, eine erhöhte Zementzugabe oder eine
Verringerung des Verhältnisses Wasser/ Zement läßt sich eine Erhöhung der Festigkeit
des GesamtgefUges erreichen. Das Gewicht pro Kubikmeter bleibt dabei weitgehend
konstant (ca. 2,4 Np/m3). Bei einem Beton mit Blähtonzuschlag ist die Festigkeit
des Gesamtgefüges fast ausschließlich durch die Zementmörtelstruktur bestimmt; bei
einer Erhöhung des Zu-Fschlaganteils nimmt zwar das Gewicht ab, es sinkt aber auch
die Festigkeit durch Schwächung des tragenden Zementmörtelgitters. Der Zuschlag
nimmt an der Kraftübertragung kaum teil. Bei einer hohen Rohdichte ergibt sich eine
größere Festigkeit als bei einer geringeren Rohdichte.
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Die bisher verwendeten Zuschlagstoffe natUrlicher oder künstlicher
Herkunft weisen nun eine Reihe von Eigenschaften auf, die die Qualität des damit
hergestellten Betons beeinträchtigen können.
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Alle diese Zuschlagstoffe sind kornförmiger oder faseriger Gestalt,
wobei Form und Größe der Zuschlagpartikel weitgehend willkürlich und nur durch Siebversuche
einigermaßen klassifizierbar sind. Die Kornzusammensetzung der Zuschlagstoffe spielt
eine wichtige Rolle bei Verdichtungswilligkeit, Wasserbedarf und Festigkeit des
erhärteten Betons. Den steigenden Ansprüchen des modernen Betonbaues werden die
vorhandenen Zuschläge mit ihrer mehr oder weniger zufälligen Struktur nicht mehr
gerecht. Auch besteht bei Zuschlagmischungen eine Entmischungsgefahr, die die innere
geometrische Ordnung der tragenden Betonstruktur nicht mehr gewährleistet. Alle
diese nicht steuerbaren Umstände bedingen hohe Sicherheitsfaktoren, um auf Jeden
Fall eine bestimmte Mindestfestigkeit gewährleisten zu können, d.h. die Betonbauteile
müssen wegen statistischer Unwägbarkeiten der Zusammensetzung stärker dimensioniert
werden, als es bei vorbestimmbaren Zuschlageigenschaften erforderlich wäre.
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Auch ist üblicherweise die Zuschlagzusammensetzung nach Art und Größe
innerhalb eines einstückigen Betonbauteils im allgemeinen nicht oder nur unzureichend
vorgebbar und den Erfordernissen der statischen Beanspruchung anpassbar; im wesentlichen
ist die Zusammensetzung durchweg konstant, während die Kräfte in den Betonbauteilen
durchaus nicht konstant sind und es wünschenswert wäre, eine Anpassung der Zuschlagstruktur
an die zu erwartenden Kräfteverhältnisse herbeiführen zu können.
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Hinzu kommt, daß eine Reihe von Zuschlägen wie Kies, Schlacke u.dgl.
einen nicht ohne weiteres klärbaren und wechselnden chemischen Aufbau aufweisen
und es so zu nicht zu beherrschenden chemischen Vorgängen im Beton kommen kann.
Die Oberfläche der Zuschlagprodukte zeigt zudem oft eine stark wechselnde Haftwilligkeit
gegenüber dem Zementmörtelgefüge und entsprechende Unterschiede im Kraftübergang
von der Zementmörtelmatrix
auf die Zuschlagkörner.
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Gegenüber den vorstehend geschilderten Problemen, mit denen beim
herkömmlichen Betonbau zu rechnen ist und die in entsprechender Weise auch bei anderen
derartigen Verbundwerkstoffen auftreten, besteht die Aufgabe der Erfindung in der
Schaffung eines Verbundwerkstoffs aus einem Zementmörtel oder einer dem Zementmörtel
in der Verarbeitung und Wirkungsweise vergleichbaren Grundmasse mit einem Zuschlag,
der trotz gegenüber der Matrix der Grundmasse verringertem Gewicht in erheblichem
Maß zur Ubertragung der Kräfte beiträgt und hinsichtlich Zusammensetzung und Zusammenwirken
mit dem Gefüge der Grundmasse vorbestimmbare Eigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Verbundwerkstoff
aus einer aus flüssigem oder plastischem Zustand erhärtenden Grundmasse gelöst,
wobei als Zuschlag Hohlzellen aus einem starren, sich mit der Grundmasse oberflächlich
verbindenden Werkstoff vorhanden sind.
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Die Wandungen der starren Hohlzellen ergeben eine erhebliche Schalenfestigkeit,
wobei sich die allseitige Umschließung durch das Gefüge der Grundmasse im Sinne
einer Verhinderung des Ausbeulens und damit Aufgebens der Kraftübertragung auswirkt.
Trotz der durch den Hohlraum gegebenen Gewichtsersparnis gegenüber massiven, eine
erhöhte Eigenfestigkeit aufweisenden Zuschlagstoffen, die dem erfindungsgemäßen
Werkstoff insoweit in die Nähe herkömmlicher Leichtwerkstoffe rückt, kommt es zu
einer wesentlichen Beteiligung des Zuschlagwerkstoffs an der Ubertragung der Kräfte.
Die Oberflächenbindung verbessert den Kraftübergang, indem sie auch die Schubkomponenten
weiterzuleiten in der Lage ist.
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In gleicher Weise wie die herkömmlichen Zuschläge können die Hohlzellen
zur Anpassung an die verschiedenen Bedarfs fälle verschiedene Größen aufweisen.
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Es ist möglich, die Hohlzellen sowohl als Einzelkörper in die Grundmasse
einzubringen als auch, daß sie durch Stege miteinander verbunden sind.
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In einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung besteht die Grundmasse
aus Zementmörtel.
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Das geringe Gewicht des Hohlzuschlags verleiht dem Werkstoff dabei
die Eigenschaften des Leichtbetons, während die Gestaltfestigkeit des Hohlzuschlags
eine mit dem Schwerbeton vergleichbare hohe Widerstandsfähigkeit gegen statische
Beanspruchungen garantiert, so daß die Vorteile des Kiesbetons und des Betons mit
Leichtzuschlägen gleichzeitig vorhanden sind.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Grundmasse
aus einem bituminösen oder teerhaltigen Material.
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Indem die Hohlzellen das Gewicht verringern, gleichzeitig aber zur
Festigkeit beitragen bzw. bei einem solchen Material die Verarbeitung auf Plattenform
überhaupt erst begründende Festigkeit~schaffen, ergeben sich neue Möglichkeiten
der Herstellung von Straßenbelegen, Bodenpiatten, Bedachungen usw..
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FUr Anwendungsfälle, in denen der Werkstoff einem chemischen Angriff
ausgesetzt ist, beispielsweise im Behälter- oder Apparatebau der chemischen Industrie,
ergeben sich neuartige konstruktive Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes,
bei denen es von Vorteil ist, wenn die Grundmasse aus einem entsprechend widerstandsfähigen
Kunststoff besteht.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung bestehen die
dem Verbundwerkstoff zugesetzten Hohlzellen aus Metall, vorzugsweise aus Stahlblech
verhältnismäßig geringer Wandstärke.
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Dieses Material weist eine hohe Festigkeit und eine gute Haftung
gegenüber vielen als Grundmasse zu verwendenden Materialien auf und ist überdies
leicht zu verarbeiten, so daß eine wirtschaftliche Fertigung der Hohlzellen möglich
ist.
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Der Gedanke der Erfindung kommt aber in gleicher Weise zum Tragen,
wenn die Hohlzellen aus Glas, Keramik oder hartem Kunststoff bestehen.
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Die Erfindung richtet sich ferner auf einen Zuschlag zu einem eine
aus flüssigem oder plastischem Zustand erhärtende Grundmasse umfassenden Verbundwerkstoff,
insbesondere einen Zuschlag zu einem eine Zementmörtelgrundmasse umfassenden Betonwerkstoff,
wobei der Zuschlag aus einer Vielzahl von Hohlzellen aus einem sich oberflächlich
mit der Grundmasse verbindenden Werkstoff besteht.
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Es ist empfehlenswert, den Hohlzellen eine konvex gewölbte Gestalt
zu verleihen.
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Hierdurch gewinnen die Hohlzellen eine Schalenfestigkeit, die sie
im Verein mit dem Umstand, daß sie durch die umgebende Matrix der Grundmasse am
Ausbeulen gehindert sind, zur Übertragung großer Kräfte befähigt.
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Die Hohlzellen können aus Stahlblech geprägt, gestanzt, gewalzt oder
dergleichen sein.
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Aus fertigungstechnischen Gründen empfiehlt es sich, daß die Hohlzellen
aus mindestens zwei Teilen bestehen, die zu der Hohlzelle zusammengefügt sind.
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Mindestens einer der Teile kann beispielsweise etwa Hut form aufweisen,
wobei die Zusammenfügung am Rand erfolgt.
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Ein besonders zweckmäßiges Verfahren für die Zusammenfügung besteht
darin, daß die Teile durch Punktschweißung miteinander verbunden sind.
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Der Zuschlag kann auch aus zur Bildung der Hohlzellen geprägten Stahlblechplatten
bestehen, wobei die zwischen den Ausprägungen stehenbleibenden Bereiche der Stahlblechplatten
Durchbrechungen aufweisen.
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In einer vorteilhaften Ausführung sind zwei Stahlblechplatten zur
Bildung der Hohlzellen aufeinander angeordnet.
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Die konstruktiven Möglichkeiten können besonders gut genutzt werden,
wenn sich die Hohlzellen über die Plattenfläche nach Maßgabe des zu erwartenden
Spannungszustandes verteilen.
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Die Hohlzellen können zumindest teilweise etwa Kugelgestalt oder
auch Eiform aufweisen.
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Insbesondere können die Hohlzellen nur auf einer Seite gewölbt sein
und eine flach geschlossene Unterseite besitzen.
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Ein unter Anwendung der Erfindung hergestelltes Bauteil zeichnet
sich dadurch aus, daß die Hohlzellen bezüglich Größe und Gestalt nach Maßgabe der
in dem Bauteil auftretenden Spannungen verteilt sind.
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Beispielsweise können in den Bereichen höherer Druckspannungen des
Bauteils Hohlzellen mit gegenüber den Hohlzellen der Bereiche geringerer Druckspannungen
verringertem Durchmesser eingesetzt werden.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung, insbesondere als Betonwerkstoff,
besteht darin, daß die zwischen den Hohlzellen vorhandenen Stege als Bewehrung dienen.
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Während die Zuschläge im Betonbau üblicherweise für die Übertragung
von Zugkräften nur eine unbedeutende Rolle spielen und diese Aufgabe vorwiegend
der Stahlbewehrung überlassen wird, kann durch die genannte Maßnahme der Zuschlag
selbst zumindest teilweise an der Übertragung von Zugkräften oder sogar einer Vorspannung
beteiligt werden und trägt somit zur Verringerung des Aufwandes für die übliche
Bewehrung bei.
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Die Aufgabe der Übertragung von Zugkräften kann auch verteilt sein,
indem neben den an der Übertragung teilnehmenden Stegen zwischen den Hohlzellen
eine übliche Stahlbewehrung vorhanden ist.
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Ein zweckmäßiges Verfahren zum Herstellen von Bauteilen nach der
Erfindung besteht darin, daß ein den Spannungsverhältnissen entsprechendes dreidimensionales
Hohlzellengerüst vorgefertigt und vor dem Einbringen der Grundmasse als Ganzes in
die Schalung
oder Form eingebracht wird.
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Insbesondere ist es möglich, die Abschnitte des Hohlzellengerüstes
serienmäßig vorzufertigen und bedarfsweise zu einer größeren Einheit zusammenzusetzen.
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Eine fabrikmäßige Anfertigung untereinander gleicher Hohlzellenstrukturen
senkt die Kosten gegenüber der Einzelanfertigung und -einbringung erheblich und
kommt insbesondere für die Herstellung von Betonfertigteilen in einem Betonwerk
in Betracht.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung am Beispiel eines auf
einer Zementmörtelgrundmasse beruhenden Betonwerkstoffs unter verschiedenen Gesichtspunkten.
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Fig. 1 ist eine schematische Schnittdar- -stellung durch ein Betonbauteil
mit dem erfindungsgemäßen Zuschlag; Fig. 2 ist eine entsprechende Darstellung, bei
der lauter gleich große, aus einer gelochten Blechplatte ausgeprägte Hohlzellen
vorhanden sind; Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine zur Bildung der Hohlzellen nach
Fig. 2 verwendete Blechplatte; Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Blechplatte mit
unterschiedlichen Hohlzellen; Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Blechplatte mit
Hohlzellen, zwischen denen nur Stege stehengeblieben sind; Fig. 6 zeigt verschiedene
Hohlzellenformen; Fig. 7 veranschaulicht die Verbindung zweier Hohlzellenhälften
durch Punktschweißen; Fig. 8 zeigt schematisch die Ansicht eines Balkens mit dem
Verlauf der größten Hauptspannung; Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch den Balken nach
Fig. 8, bei dem eine mögliche, den Spannungszustand berücksichtigende Verteilung
von Hohlzellen vorhanden ist.
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Fig. 10 ist ein Querschnitt durch den Balken nach Fig. 9; Fig. 11
zeigt einen Querschnitt durch eine ausbetonierte Schalung mit einer Hohlzellenstruktur
nach der Erwindung, Fig. 12 ist ein Beispiel einer Zuschlag- und Bewehrungseinheit;
Fig. 13 ist eine vergrößerte Einzelansicht nach Fig. 12; Fig. 14 ist eine weitere
Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Zuschlags in Zusammenwirken mit einer
Bewehrung an einer Trägerplatte, Fahrbahnplatte o.dgl.; Fig. 15 stellt schematisch
die Zusammensetzung von vorgefertigten Hohlzellengerüsten zu einer größeren Einheit
dar.
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In Fig. 1 ist ein Zementmörtelgefüge 1 dargestellt, indem Hohlzellen
2 verschiedener oder gleicher Größen vorhanden sind. Die Hohlzellen 2 weisen Wandungen
3 aus einem Material auf, das gegenüber dem Zementmörtelgefüge 1 eine gute Haftwilligkeit
besitzt. Als solche Materialien kommen neben Gläsern, mineralischen Werkstoffen
usw. insbesondere Metalle in Frage. Das bevorzugte Material ist Stahl. Wegen seiner
guten Verformungseigenschaften kann aber auch beispielsweise Aluminium verwendet
werden.
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Die Hohlzellen 2 üben in dem Zementmörtelgefüge 1 etwa die gleiche
Funktion wie der bekannte Kieszuschlag aus.
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Der Unters¢hied besteht jedoch darin, daß die Hohlzellen 2 bei gleichem
Volumen und vergleichbarer Festigkeit gegenüber dem Kleszuschlag wesentlich leichter
sind. Die Gestalt der Hohlzellen kann verschieden sein. In vielen Fällen empfiehlt
sich eine konvexe Form, sei es stetig gewölbt, sei es in Form von Vielflächnern,
z.B. Tetraedern, Oktaedern usw.. Es sind aber auch rohr- oder schlauchförmige Elemente
möglich.
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Je nach Spannungszustand und Kraftfluß können auch Hohlzellen mit
konkaven Flächenteilen in Betracht gezogen werden.Durch ihre Schalengestalt weisen
die Hohlzellen eine beträchtliche Festigkeit gegenüber den Druckbeanspruchungen
auf. Daduroh, daß die Hohlzellen außenseitig rundherum mit dem Zementm8rtelgefüge
1 in Verbindung stehen, ist die Stabilität gegen Nachgeben gegenüber einer Druckbeanspruchung
durch Ausbeulen besonders hoch.
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Während in Fig. 1 Hohlzellen 2 dargestellt sind, die sich als Einzelkörper
in einem Zementmörtelgefüge 1 befinden, ist in Fig. 2 eine andere AusfUhrungsform
der Erfindung zu erkennen, bei der die Hohlzellen 2 untereinander in Verbindung
stehen. Diese Hohlzellen 2 sind durch zwei Blechplatten 4,5 gebildet, die beiderseits
Ausprägungen 6,7 aufweisen, die sich zu allseits konvex gewölbten Hohlkörpern ergänzen.
Die einzelnen Hohlzellen 2 stehen über die zwischen den Ausprägungen 6,7 in den
Platten 4,5 stehengebliebenen Bereiche 8 in Verbindung. Die Bereiche 8 weisen in
der dargestellten Ausführungsform runde Lochungen 9 auf, wie es besonders aus Fig.
3 zu erkennen ist. Die Lochungen 9 dienen dem Durchgriff des Zementmörtels 1, damit
eine innere Schichtaufteilung des Betonbauteils vermieden und eine zusammenhängende
Struktur geschaffen wird.
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Die Ausbildung der Bleche kann auch unregelmäßig sein. In Fig. 4
ist ein Blech 4 gezeigt, bei dem sowohl die Hohlzellen 6 als auch die Lochungen
9 verschiedene Durchmesser autweisen und in ungleichmäßiger Anordnung über. die
Fläche des Bleches verteilt sind.
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In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei der die Hohlzellen 2 rSumlich angeordnet sind und ein durch Stege verbundenes
dreidimensionales Gebilde darstellen. Auch diese Ausführungsform der Erfindung kann
aus Blechplatten hergestellt sein, wie in den Beispielen der Fig. 2 bis 4.
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Die Herstellung der Hohlzellen, seien sie nun als einzelne Körper
nach Fig. 1 verwendet, seien sie als zusammenhängende Struktur nach den Fig. 2 bis
5 ausgebildet, erfolgt aus Stahlblech durch Stanzen, Walzen, Prägen, Tiefziehen
o.dgl.. Besonders geeignet ist für die Herstellung eine etwa kugelige Gestalt der
Ausprägungen, wie sie aus den Abbildungen hervorgeht.
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Diese und einige weitere mögliche Formen von
Hohlzellen,
die sich besonders für die Zusammenfügung aus aus Blech hergestellten Schalenhälften
eignen, sind in Fig. 6 dargestellt. Es wird eine im wesentlichen hut ähnliche Schale
hergestellt und entweder mit einer flachen Platte zu einer halbkugeligen Hohlzelle
oder mit einer Gegenschale zu einem allseits konvexen Hohlkörper ergänzt.
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Es sind zwar in Fig. 6 nur Einzel-Hohlzellen dargestellt, wie sie
als Zuschlag in Fig. 1 Verwendung gefunden haben. Was die Form der Hohlzellen anbetrifft,
so gilt diese aber gleichfalls für die untereinander zusammenhängenden Hohlzellengerste
der Fig. 2 bis 5.
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Fig.7 zeigt die Zusammenfügung zweier Schalenhälften 11,12 zu einem
geschlossenen Hohlkörper durch Verbindung ihrer "Huträndert'. Die Verbindung ist
bei 13 angedeutet. Sie kann durch Punktschweißen, Widerstands- oder Preßschweißen,
Kleben, Bördeln, Zusammenwirken von Laschen oder ein ähnlich funktionierendes Fügeverfahren
vonstatten gehen; auf Dichtigkeit kommt es dabei nicht sonderlich an, sondern in
erster Linie auf mechanisch festen Zusammenhalt der beiden Hälften.
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Welche der Formen im einzelnen gewählt wird, richtet sich außer nach
fertigungsmäßigen, d.h. wirtschaftlichen Gesichtspunkten nach dem Spannungszustand
des Bauteils, dem der erfindungsgemäße Hohlzellenzuschlag beigefügt werden soll.
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In den folgenden Fig. sind Anwendungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 8 und 9 zeigen einen Balken 14, der auf Auflagern 15,16 angeordnet ist und
von oben mit einer über die Länge gleichmäßig verteilten Last 21 beaufschlagt wird.
Die größte Druckspannung verläuft dann etwa in der Linie 17. Im unteren Bereich
18 des Balkens 14 liegt in Längsrichtung im wesentlichen eine Zugspannung vor, während
die oberen Eckbereiche 19,20 im wesentlichen nur den auf die betreffende Länge entfallenden
Anteil an der Last 21 zu ertragen haben.
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Fig. 9 läßt erkennen, wie durch die Erfindung einem derartigen Beanspruchungsfall
Rechnung getragen werden kann. Im Bereich der größten Druckspannungen, also in der
Nachbarschaft der Linie 17, finden sich Hohlzellen mit der größten Druckfestigkeit,
also beispielsweise die kleinen Hohlzellen 22. In den Ecken 19,20 und im unteren
Bereich 18, die kaum beansprucht werden, sind große Hohlzellen 23 vorgesehen, die
im Verhältnis zu ihrem Volumen besonders leicht sind und das Gewicht des Betonwerkstoffs
in diesen nicht aktiv an der Bewältigung der Lastspannungen beteiligten Bereich
des Betonbauteils niedrig zu halten gestatten. Die Zugkraft an der Untere seite
des Balkens wird durch die Bewehrung 24 aufgefangen. Zwischen den größten Hohlzellen
23 und den kleinsten Hohlzellen 22 können natürlich auch Übergangsgrößen 25 vorgesehen
werden. Die Dimension/sVnd t in den Fig. 8 bis 10 stark vergröbert, um das Prinzip
der Erfindung herauszuheben.
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In Fig. 11 ist eine ausbetonierte Schalung 26 dargestellt, die ein
aus Blechen aufgebautes Hohlzellengerüst als Zuschlag erhält, Die Bleche 4,5 entsprechen
der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 und weisen gleiche Größe und regelmäßige Anordnung
der Hohlzellen 2 auf.
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Wenn es sich bei Fig. 11 um einen Querschnitt durch einen Balken,
etwa wie in Fig. 10, handelt, so wird die Anordnung der Hohlzellen 2 nicht gleichmäßig
vorgenommen, sondern es wird eine Verteilung innerhalb der einzelnen Blechplatte
durchgeführt, wie sie aus Fig. 9 zu entnehmen ist. Auf diese Weise kann dem Spannungszustand
in einem Bauteil gezielt entsprochen werden, indem die wenig beanspruchten Teile
besonders leicht gestaltet, die hoch beanspruchten Teile Jedoch mit einem Zuschlag
versehen werden, der die Spannungen besonders gut zu übertragen in der Lage ist.
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Die Hohlzellenplatten 4,5 können auch zusammen mit einer üblichen
Bewehrung eingesetzt werden, wie es in Fig. 12 dargestellt ist. Fig. 12 soll ferner
veranschaulichen, daß das kombinierte Hohlzellen/ Bewehrungsgerüst 27 ein räumlich
einheitliches und zusammenhängendes Gebilde dargestellt; Dieses kann außerhalb der
Schalung vorgefertigt und dann in die Schalung eingesetzt werden. Dieser vorgefertigte
Betoniersatz wird dann in der üblichen Weise mit Zementmörtel ausgegossen und letzterer
einer Verdichtung unterworfen. So kann die Anfertigung der gesamten Stahlinnenausrüstung
des Betonbauteils erheblich verbilligt werden. In einem AusfUhrungsbeispiel ist
die die Flächen des Betonbauteils begrenzende äußere Blechplatte 28 als ungeprägte
flache Platte ausgebildet, wie aus Fig. 13 ersichtlich.
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Fig. 14 zeigt eine andere Verwendung von Hohlzellen in Plattenform
in einem Träger, einer Decke oder einer Fahrbahn. Hier sind die Bleche 4,5 liegend
angeordnet.
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Wenn die Hohlzellen in noch zusammenhängenden Blechplatten ausgeprägt
sind, so können die zwischen den Hohlzellen 2 stehengebliebenen Bereiche dieser
Platten zur Übertragung von Zugkräften herangezogen werden und mit der Bewehrung
29 zusammenwirken, so daß diese entweder verstärkt wirt oder aber gegenüber üblichen
Ausführungen schwächer gewählt werden kann. Die Bewehrung kann bei entsprechender
Ausbildung des Zuschlags sogar ganz entfallen.
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Die Hohlzuschlag/Bewehrungseinheit 30 kann für bestimmte Abmessungen
serienweise vorgefertigt und an der Baustelle bedarfsweise zu größeren Einheiten
zusammengefügt werden, wie es schematisch in Fig. 15 dargestellt ist. Auf diese
Weise ergibt sich eine erhebliche Elnsparung an Arbeitszeit und eine durch die Rationalisierung
der Herstellung der Einheiten bedingte erhebliche Verbilligung des erflndungsgemäßon
Zuschlags.
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Der Vorzug der Erfindung, nämlich die Möglichkeit, gezielt Zuschlag-
und Bewehrungsmittel mit vorgebbaren Eigenschaften in dem Spannungszustand im Bauteil
entsprechender Lage in demselben einsetzen zu können, wirkt sich besonders bei einer
serienweisen Herstellung von Fertigteilen in einem Betonwerk aus.
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Die Wandungsstärke der Hohlzellen 2 richtet sich sowohl nach dem
Material, aus dem sie bestehen, als auch nach der Beanspruchung, der sie unterliegen.
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Bei Stahl sind wegen der erheblichen Beulfestigkeit konvexer Schalen
schon geringe Wandstärken ausreichend, z.B. von 0,1 mm an aufwärts. Hohen Druckbeanspruchungen
kann entweder durch Verkleinerung der Hohlzellendurchmesser oder durch eine gewisse
Heraufsetzung der Wandstärke begegnet werden. Auf Jeden Fall aber liegt das Gewicht
pro Volumen einer solchen erfindungsgemäßen Hohlzelle immer noch unter dem eines
entsprechenden Kieselsteins. Besonders wesentlich ist aber, daß man in wenig beanspruchten
Bereichen der Konstruktion den Hohlzellenanteil vergrößern und somit das spezifische
Gewicht des Gesamtwerkstoffs bereichsweise in Abhängigkeit von der Spannungsverteilung
im Betonbauteil herabsetzen kann; diese Eigenschaft ist im übrigen von dem Material
der Grundmasse unabhängig und wirkt sich in gleicher Weise bei den anderen hierfür
genannten Werkstoffen aus, also z.B.
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bei Bitumen, bei Kunststoffen usw..