DE202009015287U1

DE202009015287U1 - Pillar and crossbeam made of stone

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Publication number: DE202009015287U1
Application number: DE200920015287
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2019-11-11

Abstract

Anordnung einer Säule oder eines Querträgers mit räumlicher Fachwerkstruktur bestehend aus drei oder mehr miteinander kraftschlüssig verbundenen Träger-Platten – im folgenden Träger genannt –, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Träger-Platten aus Naturstein oder Kunststein bestehen, und dass diese Platten einseitig oder beidseitig faserstabilisiert sind, wobei eine zusätzliche mechanische Zugstabilisierung mit Hilfe von Fasern an den oder zwischen den Rändern und/oder Stosspunkten der Platten, die das Fachwerk oder Teile davon teil- oder ganz-umhüllend verbindend umschliesst, dafür sorgt, dass Schubkräfte zwischen den Platten trotz aussteifender Querschnittserhöhung so abgefangen werden, so dass der Träger insbesondere an den Verbindungspunkten des Fachwerks widerstandfähig bezüglicher der Aufnahme von Querkräften – wie Biegekräften und Knickkräften – wird.Arrangement of a column or a cross member with a spatial truss structure consisting of three or more mutually positively connected carrier plates - hereinafter called carrier -, characterized in that the respective carrier plates made of natural stone or artificial stone, and that these plates fiber-stabilized on one side or on both sides are, with an additional mechanical tension stabilization by means of fibers at or between the edges and / or Stosspunkten the plates, which enclosing the framework or parts thereof partially or completely enveloping, ensures that shear forces between the plates despite stiffening cross-sectional increase be so intercepted, so that the carrier, in particular at the connection points of the truss resistant with respect to the absorption of shear forces - such as bending forces and buckling forces - is.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Konstruktion von vertikal tragenden Säulen und horizontal tragenden Trägerelementen im Baubereich, in Folge Säule, Träger oder Querträger genannt.The The present invention relates to a novel construction from vertically supporting columns and horizontally supporting Carrier elements in the construction sector, in succession pillar, Called carrier or cross member.

Diese Elemente kommen zum Einsatz beim Bau von zum Beispiel Gebäuden oder Häusern. Die Säulen und Querträger werden dort benötigt, wo keine tragenden Wände die Raumdecke und darüber liegende Geschosse tragen können, sondern ein offener Baustil favorisiert wird, und/oder, wo tragende Mauern oder Wände für Öffnungen von Türen oder Fenstern unterbrochen werden müssen. Die Träger werden gebildet aus druckstabilen Platten, die in Form eines räumlichen Fachwerks in einem bestimmten Abstand gehalten sind, um eine hohe Steifigkeit zu bilden. Zwischen den Platten befindet sich Luft oder ggfls. auch isolierendes Material.These Elements are used in the construction of, for example, buildings or houses. The columns and cross members are needed where there are no load-bearing walls can carry the ceiling and floors above it, but an open architectural style is favored, and / or where bearing walls or walls for openings of doors or windows must be interrupted. The carriers will be formed from pressure-stable plates, which take the form of a spatial Trusses are kept at a certain distance to a high level To form stiffness. Between the plates is air or sometimes. also insulating material.

Gemäss dem Stand der Technik ist die gängigste Form solcher Träger oder Querträger ein T-Trägerprofil oder Doppel-T-Trägerprofil oder auch Kastenprofil oder Rundrohrprofil aus Stahl.According to The most common form of such carriers is the prior art or cross member a T-beam profile or double-T beam profile or also box profile or round tube profile made of steel.

Das hier beschriebene neue Fachwerks-Rohr hat einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt, welcher wie in einem Fachwerk durch räumlich schrägstehende Wände abgestützt wird. Die Wände bestehen aus besonders druckstabilen Material wie Naturstein, Kunststein aller Arten, Beton und sonstigem Steingut, sowie Keramik bis hin zu glashaltigen Substanzen oder Glas – im folgenden Steingut genannt – die zwar druckstabil, in der Regel aber auch durch eine spröde und bruchgefährdete Struktur gekennzeichnet sind. Hier sind besonders Natursteine wie Granit, granitähnliche Gesteine wie Gneis, sowie Marmor, Kalkstein, Schiefer oder hochdruckfeste moderne Keramiken, Glaskeramik oder Glas zu erwähnen, sowie alle sonstigen Materialien aus Stein, Hartgestein oder Keramik, natürlich oder künstlich entstandenem Steingut. Diese Materialien zeichnen sich einerseits durch eine hohe Belastbarkeit bei Druckbeanspruchung bei einem vergleichsweise geringen spezifischen Gewicht aus, solche Materialien sind aber auch relativ instabil bei Zug- und Biegebelastung, insbesondere dann, wenn Sie möglichst dünn gehalten werden sollen und materialsparend und insbesondere so leichtgewichtig wie möglich ausgelegt werden sollen.The new truss pipe described here has a rectangular or square cross-section, which as in a framework by spatially slanted walls is supported. The walls are made of particularly pressure-resistant material such as natural stone, artificial stone of all kinds, concrete and other stoneware, as well as ceramics up to glass - containing substances or glass - in following earthenware called - although pressure stable, in the Usually also by a brittle and fragile structure Marked are. Here are especially natural stones such as granite, granite-like rocks like gneiss, as well as marble, limestone, Slate or high pressure resistant modern ceramics, glass ceramics or glass to mention, as well as all other materials made of stone, Hard rock or ceramics, natural or artificial created earthenware. These materials are on the one hand by a high load capacity under compressive stress in a comparatively low specific gravity, but such materials are also relatively unstable with tensile and bending load, in particular then, if they are kept as thin as possible should be and material-saving and in particular as lightweight as possible to be interpreted.

Dabei handelt es sich vorwiegend um dünne Steingutplatten, die bisher im Fassadenbau zu rein dekorativen Zwecken Verwendung finden und bisher nur zusätzlich an tragenden Wandstrukturen angebracht werden.there are mainly thin earthenware plates, the previously used in facade construction for purely decorative purposes and so far only attached to supporting wall structures become.

Die vorliegende Erfindung schlägt einen Weg vor, solche dünn ausgelegten Stein bzw. Steingutplatten oder Keramik- bzw. Kunststeinplatten, die nachhaltig auf preiswerte Weise stabilisiert werden, und auf dem hier vorgeschlagenen Weg zum selbsttragenden Element werden zu lassen. Der Stein, die Keramik oder das Glas und sonstige druckstabile Materialien, – generell hier als das Steingut gezeichnet – welches bisher rein als Fassadenverkleidung zusätzliches Gewicht für den Bau von Gebäuden bedeutet, wird nunmehr selbst zum tragenden Träger-Element.The The present invention proposes a way to thin ones designed stone or stoneware slabs or ceramic or artificial stone slabs, which are sustainably stabilized in a cheap way, and on the way proposed here become a self-supporting element allow. The stone, the ceramic or the glass and other pressure-stable Materials - generally drawn here as the stoneware - which previously purely as facade cladding additional weight for the construction of buildings means now even to the supporting carrier element.

Dieses Element sollte einen möglichst geringen Temertaurausdehung haben und auch bei welchselnden Temperturen gerade bleiben.This Element should have the smallest possible Temertaurausdehung and stay even at changing temperatures.

Einen solchen Weg schlägt die Erfindung mit einem Profil vor, welches möglichst symmetrisch in Bezug auf die spätere mechanische Belastung ist.a such a way the invention proposes with a profile, which is as symmetrical as possible with respect to the later mechanical load is.

Der Weg gewährleistet, daß das Steingut unter den unterschiedlichsten thermisch bedingten mechanischen Belastungen, sowie auch rein mechanischen Belastungen so stabilisiert ist, daß es durch eine, für die jeweiligen Einsatz- und Belastungsfälle geeignete, Stabilisierung vor mechanischer Zerstörung durch Reißen der Steingut-Platten einerseits, und insbesondere auch zusätzlich vor thermisch bedingtem Verbiegen geschützt wird.Of the Path ensures that the earthenware under the various thermally induced mechanical loads, as well as purely mechanical loads is stabilized so that it by one, for the respective application and load cases suitable, stabilization against mechanical destruction by Tearing the earthenware plates on the one hand, and in particular also additionally protected against thermal bending becomes.

Kern der Lösung, das für solche selbsttragenden Elemente in Sandwichbauweise am besten geeignete Stabilisierungsmantel zu finden ist es, den Gesamtausdehnungskoeffizient der Platten möglich klein und insbesondere möglichst gleich, also idealerweise fast bei Null zu halten. Die Erfindung basiert auf der Stabilisierung von einem symmetrischen Aufbau von Steingutplatten durch ein teilweise oder ganzflächig auf dem Steingut aufgebrachtes faserhaltiges Trägermaterial, welches ermöglicht, das für die Stabilisierung von dünnen Steingutmaterialien benötigte Steingutmaterial möglichst dünn bzw. leicht und materialsparend zu halten und durch deren Platten-Geometrie so auszusteifen, dass die Gesamtkonstruktion sich möglichst wenig biegen kann, um den einwirkenden Knickbelastungen, auch solchen, die durch Temperaturunterschiede oder Temperaturänderungen entstehen, zu widerstehen und auszugleichen.core the solution for such self-supporting elements in sandwich construction the most suitable stabilizing jacket it is possible, the total expansion coefficient of the plates possible small and in particular as nearly as possible, so ideally almost keep at zero. The invention is based on stabilization from a symmetrical structure of earthenware plates through a partial or fiber-applied over the entire surface of the stoneware Support material, which allows, for the Stabilization of thin earthenware materials needed Earthenware as thin as possible or light and to save material and to stiffen it with their plate geometry that the overall construction bend as little as possible can, to the acting buckling loads, even those that Temperature differences or temperature changes occur, to resist and balance.

Durch den Stand der Technik ist beschrieben, wie solche Elemente aus Stahl in Form von T-Trägern und Doppel-T-Trägern als Querträger oder, wenn es sich um Säulen handelt, als Rohre ausgeführt werden.By The prior art describes how such elements made of steel in the form of T-beams and double T-beams as Cross member or, in the case of columns, be designed as pipes.

Bisher nicht bekannt sind Bauformen, bei denen solche Träger aus dünnem Naturstein oder sonstigen Steingut oder Kunststeinplatten bestehen, womit das Steingut selbst zum tragenden Element wird und damit zwei Funktionen erfüllt, einmal die statischen Notwendigkeiten beim Hausbau optimal zu übernehmen und ggfls. gleichzeitig auch eine optimale Optik zu bieten.So far unknown are designs in which such carriers are made of thin natural stone or other earthenware or artificial stone slabs, whereby the earthenware itself becomes the load-bearing element and thus fulfills two functions, once the stati to take over the necessities of house building optimally and if necessary. at the same time to offer an optimal look.

Die optimale Statik wird damit erreicht, dass solche Natursteinplatten zum Beispiel aus Granit eine doppelt so hohe Tragkraft besitzt, wie eine vergleichbare Betonplatte gleichen Gewichts. Dadurch wird leichteres, höheres und raumgewinnendes Bauen möglich, im Vergleich zur klassischen (Stahl)Beton und Ziegelbauweise. Auch im Vergleich zum Bauen mit Stahl wird Gewicht gespart, weil zum Beispiel Granit mit einem spezifischen Gewicht von Aluminium um einen Faktor 2,7 leichter ist als Stahl, dabei aber eine Druckstabilität besitzt, die dem von Baustahl je nach Steinsorte relativ nahe kommt.The optimum statics is achieved with such natural stone slabs granite, for example, has a twice as high bearing capacity, like a comparable concrete slab of the same weight. This will easier, higher and space-saving building possible, compared to classic (steel) concrete and brick construction. Also In comparison to building with steel, weight is saved because of Example granite with a specific weight of aluminum um a factor of 2.7 lighter than steel, but a pressure stability which comes relatively close to that of structural steel depending on the type of stone.

Es folgt eine bautechnische Beschreibung der Elemente. Die zur Anmeldung gebrachte Erfindung betrifft den Bausektor, darin insbesondere den Hochbau, genauer den Hausbau mit Dienstleistungsgebäuden, Wohnhäusern, Pavillons, Hallen und jegliche Art von Gebäuden allgemein. Kern der Erfindung betrifft eine neuartige Technik zur Erstellung von Trägern als Gebäudeelement, mit den Funktionen der statischen vertikalen und horizotalen Lastabtragung. Es umfasst aber auch Bereiche wie den Schiffsbau oder Brückenbau, in dem ähnlich gebaut wird.It follows a structural description of the elements. The registration The present invention relates to the building sector, in particular the building construction, more precisely the house building with service buildings, residential houses, Pavilions, halls and any kind of buildings in general. The essence of the invention relates to a novel technique for the preparation of Porters as building element, with the functions static vertical and horizontal load transfer. It includes but also areas like shipbuilding or bridge construction, in which is built similarly.

Die Säulen oder Quer-Träger können vorfabriziert und am Bau fertig versetzt werden. Die Deckenkonstruktionen werden auf die Quer-Trägerelemente oder Säulen aufgesetzt. Die Träger-Elemente vereinigen alle statischen und bauphysikalischen Anforderungen an einen Fachwerksaufbau. Die für das Fachwerk benötigten Platten bestehen aus Steingut oder sonstigen druckstabilen Materialien und übernehmen hauptsächlich die Normalkräfte und/oder Biege- bzw. Knickkräfte. Den Kern des Fachwerks bilden zum Beispiel 2 V-förmig eingebrachte schrägstehende zusätzliche Wände in einem quadratischen Rohr, bestehend aus 4 parallelen, gleichbreiten und gleichlangen Rohrwänden, wobei die schrägstehenden Wände schubsteif mit den äusseren Wänden verbunden sind. Mit den schrägstehenden Wänden werden die Schubkräfte aus Biegebeanspruchungen aufgenommen, es ergibt sich eine enorme Biegesteifigkeit quer zum Element dann, wenn eine zusätzliche Fasermatrix teil- oder ganzumhüllend die Schubkräfte an den Stosspunkten der Platten abfängt und in Zugkräfte umwandelt, die von den Fasern – insbesondere von Carbonfasern – mit einem hohen Mass an Steifigkeit aufgenommen werden können. Das Element ist damit gegen Knicken gesichert und es können horizontal quer zum Element auftretende Lasten wie zum Beispiel Traglasten bei Fensterstürzen oder Knicklasten von tragenden Säulen aufgenommen werden. Passende Lasteinleitungs- und Lastausleitungskonstruktionen von den Geschossdecken auf diese Träger-Elemente bringt die Vertikallasten symmetrisch in z. B. solche Säulen ein. Das Lastniveau von solchen Säulen ohne zusätzliche statische Strukturen liegt bei Gebrauchslasten >= 50 kN/dm². Die Elemente werden vom statischen Prinzip als Pendelstützen in den Decken oben und unten gehalten eingebaut.The columns or cross beams can be prefabricated and finished in construction. The ceiling structures are placed on the transverse support elements or columns. The carrier elements combine all structural and structural requirements of a truss structure. The panels required for the truss are made of stoneware or other pressure-resistant materials and take over mainly the normal forces and / or bending or buckling forces. The core of the truss, for example, is formed by 2 V-shaped slanted additional walls in a square tube, consisting of 4 parallel, equal-width and equal-length pipe walls, the slanted walls being rigidly connected to the outer walls. With the inclined walls, the shear forces are absorbed by bending stresses, there is a tremendous bending stiffness across the element when an additional fiber matrix partially or completely envelops the shear forces at the points of the plates and turns into tensile forces of the fibers - in particular of Carbon fibers - can be absorbed with a high degree of rigidity. The element is thus secured against kinking and it can be horizontally across the element occurring loads such as loads in case of lintels or buckling loads of supporting columns are added. Appropriate load introduction and Lastausleitungskonstruktionen from the floors to these support elements brings the vertical loads symmetrically in z. B. such columns. The load level of such columns without additional static structures is at working loads> = 50 kN / dm ² . The elements are built by the static principle as pendulum supports in the ceilings held up and down.

Die dünnen Scheiben bestehen aus einem druck- und schubfesten, wasserdichten Material wie zum Beispiel Beton, Naturstein, Glas, Keramik. Sie werden gesichert über eine Faser-Bewehrungen gegen Zugbeanspruchungen aus thermisch asymmetrischen Verformungen und gegen Zugspannungen im Bereich der Spannungsverteilung in den Lasteinleitungszonen, die zu unangekündigten Totalsprödbrüche führen könnten. Ebenso können Imperfektionen im Material und in der Konstruktion überbrückt werden und es wir ein gutmütiges möglichst duktiles Materialverhalten erzeugt. Der V-förmige Kern der Träger-Elemente besteht aus dem gleichen schubsteifen Aufbau aus faserstabilisierten Steinplatten.The thin discs consist of a pressure- and shear-resistant, waterproof material such as concrete, natural stone, glass, Ceramics. They are secured via a fiber reinforcement against tensile stresses from thermally asymmetric deformations and against tensile stresses in the area of stress distribution in the Load introduction zones leading to unannounced total brittle fractures could lead. Likewise, imperfections in the Material and in the construction to be bridged and it's a good-natured, possibly ductile material behavior generated. The V-shaped core of the carrier elements consists of the same rigid construction made of fiber-stabilized Flagstones.

Die Lasteinleitung von Säulen besteht aus einem thermisch schwach leitenden druck- und schubsteifen Fuss-Element aus GFK oder faserummantelten Holz. Im Fall des Trägers wird ein Lasteinleitungsband aus beidseitig faserstabilisiertem Naturstein in Form eines Kipplagers in Längsrichtung mittig zwischen Träger und zu tragender Decke eingebracht.The Load introduction of columns consists of a thermally weak conductive pressure and shear stiff foot element made of fiberglass or fiber-coated Wood. In the case of the carrier becomes a load introduction belt made of double-sided fiber-stabilized natural stone in the form of a tilting bearing in the longitudinal center between the carrier and to carrying ceiling introduced.

Die Verbindungen zwischen den Säulen und der Lasteinleitung, bzw. den Bändern und den Trägern werden über dauerhafte schubsteife Verklebungen hergestellt. Es kommen handelsübliche Bau-Verklebungen zum Einsatz.The Connections between the columns and the load introduction, or the bands and straps are over durable shear-resistant bonds made. There are commercial Construction bonds are used.

Das Element kann unter Erfüllung aller Anforderungen an Träger mit ca. 50% des sonst üblichen Gewicht und damit Materialverbrauchs gebaut werden.The Element can fulfill all the requirements of the carrier with about 50% of the usual weight and thus material consumption be built.

Das Element spart weiterhin 20–50% Platz gegenüber vergleichbaren Konstruktionen. Die Träger-Elemente können ein fertiges Oberflächenfinnisch auf Sicht haben, wenn an deren Oberfläche dünne Steinschichten aufgebracht werden, die gleichzeitig den Brandschutz gewährleisten. In den Elementen können haustechnische Installationen flexibel untergebracht werden. Die Elemente erlauben einen sehr schnellen Baufortschritt.The Element continues to save 20-50% space comparable constructions. The carrier elements can have a finished surface Finnish on sight, though applied to the surface of thin stone layers which simultaneously guarantee fire safety. In the elements, building services installations can be flexible be housed. The elements allow a very fast Construction progress.

Als thermisch isolierende Füllungen können alle möglichen die Hohlräume füllenden Materialien wie Steinwolle, Schafswolle, Stroh oder sonstigen modern werdenden Isoliermaterialien und leichte Füllstoffe verwendet werden.When thermally insulating fillings can all be possible the cavities filling materials such as rock wool, Sheep wool, straw or other insulating materials that become more modern and light fillers are used.

Für die Stabilisierung der für die Träger-Elemente benötigen Steinplatten selbst wird die Verwendung von Fasermaterialien mit Harzmatrix vorgeschlagen, wie Glasfaser- oder Aramidfaserlaminaten, Carbonfasern oder Steinfasern, sowie Naturfasermaterialien, die den Stein grossflächig stabilisieren und an der Ausdehnung hindern. Der Naturstein selbst hat ein sehr geringes Ausdehnungsmodul, welches mit der Faserstabilisierung auf Null gebracht werden kann, da Naturstein aufgrund seiner porösen Struktur volumenmässig komprimierbar ist. In dem Fall, dass der Faserzug entsprechend gross wird und die richtige Faser verwendet wird, bzw. mit Hilfe der Faser eine entsprechende Vorspannung in den Verbund aus Fasermatrix und Stein gebracht werden kann, wird eine temperaturbedingte Ausdehnung der faserstabilisierten Steinplatten minimiert. Das Ergebnis ist ein druck- und zugspannungsbelastbares, sowie querdehnungsbelastbares Träger- oder Säulen-Element, welches in normalen Anwendungsfällen eine ausreichende Stabilisierung gegen Reissen und Bruch gewährleistet.For the stabilization of the stone elements required for the carrier elements themselves will be used proposed fiber materials with resin matrix, such as glass fiber or aramid fiber laminates, carbon fibers or stone fibers, as well as natural fiber materials, which stabilize the stone over a large area and prevent it from expanding. The natural stone itself has a very low expansion modulus, which can be brought to zero with the fiber stabilization, since natural stone is compressible in terms of volume due to its porous structure. In the event that the fiber pull is correspondingly large and the right fiber is used, or by means of the fiber a corresponding bias voltage can be brought into the composite of fiber matrix and stone, a temperature-induced expansion of the fiber-stabilized flagstones is minimized. The result is a pressure and zugspannungsbelastbares, as well as transversal loadable carrier or column element, which ensures sufficient stabilization against tearing and breakage in normal applications.

Das Trägermaterial, im folgenden Träger genannt, besteht – wie zum Beispiel in der Patentanmeldung EP 106 20 92 beschrieben – aus einer faserverstärkten Matrix, die ein Kunstharz oder gegebenenfalls selbst ein Kunststein (wie z. B. Beton) oder Keramikmaterial ist. Es kommen dabei z. B. und insbesondere Carbonfasern zum Einsatz, die hohen Zugbelastungen standhalten und sich unter Wärmeeinwirkung zusammenziehen, also einen in Längsrichtung negativen Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzen und eine mehr oder weniger dünne Steinplatte nachhaltig stabilisieren. Dadurch wird das Grundmaterial der Träger-Elemente insbesondere gegen Risse durch Überdehnung und Hitzeeinwirkung geschützt, sowie dem Bruch durch mechanische Belastung senkrecht auf das Steingut entgegengewirkt.The carrier material, referred to below carrier, consists - as for example in the patent application EP 106 20 92 from a fiber-reinforced matrix, which is a synthetic resin or possibly even an artificial stone (such as concrete) or ceramic material. It come here z. As and in particular carbon fibers are used, which withstand high tensile loads and contract under heat, so have a negative longitudinal direction coefficient of thermal expansion and sustainably stabilize a more or less thin flagstone. As a result, the base material of the support elements is particularly protected against cracks by overstretching and heat, and counteracted the breakage by mechanical stress perpendicular to the earthenware.

Mit Hilfe des Einsatzes von zum Beispiel temperaturstabilen Epoxidharzen, Polyesterharzen, Harzen auf Phenol-, Polyimid-, Cyanatester-, Melamin-, Polyurethan- oder Silikonbasis, genannt Matrix, in Kombination mit z. B. Carbonfasern, die wie gesagt einen negativen Temperaturausdehnungskoeffizienten haben, wird eine solche sichere Stabilisierung auch von sehr grossen bzw. langen Steinplatten oder Steinbrettern möglich. Es wird darüber hinaus die Forderung erfüllt, die mechanische Belastbarkeit und Temperaturbelastbarkeit von dünnen Steintragwerken so zu optimieren, daß der Gesamt-Ausdehnungskoeffizient der Elemente in weiten Temperaturbereichen kontrolliert wird, um das Verbiegen der Träger-Elemente zu vermeiden und trotzdem eine Leichtbauweise zu realisieren. Um die Druckkräfte, die von einer solchen Träger-Elementen aufgenommen werden müssen, in die Decken einzuleiten, beschreibt die Erfindung in den Unteransprüchen eine geeignete Lösung mit Hilfe von Teilen aus GFK oder Vollmaterial, zum Beispiel aus Carbonverstärktem Holz.With Help of the use of, for example, temperature-stable epoxy resins, Polyester resins, resins based on phenolic, polyimide, cyanate, melamine, Polyurethane or silicone base, called matrix, in combination with z. As carbon fibers, as I said a negative coefficient of thermal expansion Such secure stabilization will also be of great magnitude or long stone slabs or stone boards possible. It In addition, the requirement is met, the mechanical strength and temperature resistance of thin To optimize stone structures so that the total expansion coefficient the elements in wide temperature ranges is controlled to avoiding the bending of the support elements and still to realize a lightweight construction. To the compressive forces, the must be taken up by such a carrier elements to initiate into the ceiling, describes the invention in the subclaims a suitable solution using parts made of GRP or solid material, for example made of carbon-reinforced wood.

Eine der vielen möglichen Ausführungen der Erfindung beschreibt in 1 den unteren Teil eines auf einem Boden (1) stehenden Rohres als tragende Säule mit quadratischem Querschnitt und 4 Wänden aus Steingut (2), die jeweils beidseitig mit einem Carbonfaserroving (3) stabilisiert sind (1, Draufsicht, das obere Ende zeigt den Aufbau im Querschnitt). Die Verbindung zwischen Stein und Faser wird durch eine temperaturstabile Epoxidharzmatrix hergestellt, welche sich je nach Einsatzgebiet entsprechend thermisch stabil belasten lässt und deren Gesamt-Ausdehnungskoeffizent nach Möglichkeit kleiner als der der zu stabilisierenden Steinplatten ist. Durch zwei weitere, V-förmig schrägstehende Platten (4) aus faserstabilisiertem Steingut wird mit Hilfe von Epoxid-Harz Klebverbindung (5) in Form eines räumlichen Fachwerks das Rohr zusätzlich mechanisch ausgesteift und gegen Knickkräfte stabilisiert, wobei mit Hilfe von Krafteinleitungselementen (6) aus GFK die Krafteinleitung der Lasten der Säule unten in den Boden realisiert wird. Verstärkende Faserschichten an den Eckpunkten und/oder Stosspunkten der Platten-Geometrie nehmen entweder teilumhüllend (7) und ganzumhüllend (8) Zugkräfte auf, die die Verbindungspunkte (5) gegen Scherkräfte und Spannungsspitzen schützen und somit in wesentlicher Weise zerstörerische Biege-, Knick- und Scherkräfte unter Kontrolle halten. Diese zusätzlich verstärkenden Faserschichten haben immer einen gerundeten Faserverlauf, um ein den Kraftverlauf schwächendes Knicken der Fasern zu vermeiden. Die Aussenseite der Säule wird für den Brandschutz mit weiteren Steinplatten (9) teilweise oder ganz verkleidet.One of the many possible embodiments of the invention describes in 1 the lower part of a on a floor ( 1 ) standing pipe as a supporting column with square cross-section and 4 walls of stoneware ( 2 ), each on both sides with a carbon fiber roving ( 3 ) are stabilized ( 1 , Top view, the upper end shows the structure in cross section). The connection between stone and fiber is produced by a temperature-stable epoxy resin matrix, which can be thermally stable depending on the field of use and the total coefficient of expansion is smaller than that of the stone slabs to be stabilized if possible. By two further, V-shaped inclined plates ( 4 ) made of fiber-stabilized earthenware with the aid of epoxy resin adhesive bond ( 5 ) in the form of a spatial truss additionally mechanically stiffened the tube and stabilized against bending forces, with the aid of force introduction elements ( 6 ) made of GRP, the force introduction of the loads of the column is carried down into the ground. Reinforcing fiber layers at the corners and / or points of impact of the plate geometry either partially envelop ( 7 ) and all around ( 8th ) Traction forces that cause the connection points ( 5 ) protect against shear forces and stress peaks and thus substantially control destructive bending, buckling and shear forces. These additionally reinforcing fiber layers always have a rounded fiber course in order to avoid a force course weakening of the fibers. The outside of the column is used for fire protection with other stone slabs ( 9 ) partially or completely disguised.

2 zeigt den Boden (1) und die Decke (2) eines Gebäudes. Die Decke wird durch zwei der in 1 beschriebenen Säulen (3) und (4) getragen, Säule (3) ist mit Marmorplatten verkleidet und Säule (4) ist mit Granitplatten verkleidet. 2 shows the ground ( 1 ) and the ceiling ( 2 ) of a building. The ceiling is covered by two of the 1 described columns ( 3 ) and ( 4 ), column ( 3 ) is clad with marble slabs and column ( 4 ) is covered with granite slabs.

Die 3 zeigt einen Querträger (1) mit einem ähnlichen Aufbau wie in 1 zum Tragen der Lasten einer darüber liegenden Decke und eines weiteren Stockwerks, z. B. oberhalb eines Fenstersturzes oder sonstigen Sturzes bzw. Mauerdurchbruch, mit dem Unterschied, dass die zusätzliche Faserverstärkung an den Eck-(2) und Stosspunkten (3) für den horizontalen Einbau und Belstungsfall optimiert sind, um die Biegekräfte optimal zu beherrrschen und eine Duchbiegung weitgehend zu vermeiden. Die Lasteinleitung erfolgt über Kratfeinleitungselemente in Form von Kipplagern (4), die auf den tragenden Wänden darunter aufliegen, bzw. Kipplager (5), welches die Deckenlasten trägt. Wie in 1 wird das Ausbrechen der V-fömigen Versteifungen (6) durch eine speziell stark ausgeführte Aufnahme der Zugkräfte in Querrichtung (7) verhindert, die mit Hilfe eines verstärkenden Carbonbandes (8) erreicht wird, welches um die Enden (2) der V-förmigen Versteifung gelegt wird und dort durch Klebung befestigt wird, um die an den Eckpunkten (2) auftretenden Spannungsspitzen abzubauen und kurvenförmig die horizontalen Zugkräfte (7) in Kräfte mit vertikale Richtung (7a) umzuleiten. Durch diese Massnahme wird ein Durchbiegen des Gesamtverbundes auf eine Minimum reduziert bzw. bei entsprechend kurzen Elementen quasi vermieden.The 3 shows a cross member ( 1 ) with a similar construction as in 1 to carry the loads of an overlying ceiling and another floor, z. B. above a lintel or other fall or wall breakthrough, with the difference that the additional fiber reinforcement at the corner ( 2 ) and penalty points ( 3 ) are optimized for horizontal installation and loading case in order to optimally master the bending forces and to largely avoid bending. The load is introduced via Kratfeinleitungselemente in the form of tilting bearings ( 4 ), which rest on the supporting walls underneath, or tilting bearings ( 5 ), which carries the ceiling loads. As in 1 is the breaking away of the V-shaped stiffeners ( 6 ) by a particularly strong absorption of the tensile forces in the transverse direction ( 7 ) with the help of a reinforcing carbon band ( 8th ) is reached, which around the ends ( 2 ) of the V-shaped stiffener is placed there by gluing to the at the vertices ( 2 ) to reduce stress peaks and curvilinear the horizontal tensile forces ( 7 ) in forces with vertical direction ( 7a ) redirect. By this measure, a bending of the overall composite is reduced to a minimum or quasi avoided with correspondingly short elements.

4 zeigt den Querträger (1) im Verbund mit den den Querträger tragenden Mauerenden (2) auf dem Boden (3), zu tragender Decke (4) und zu tragende Mauer (5) des oberen Geschosses, sowie die dafür verwendeten Kipplager (6) und (7). 4 shows the crossbeam ( 1 ) in combination with the wall ends carrying the cross member ( 2 ) on the ground ( 3 ), ceiling to be supported ( 4 ) and wall ( 5 ) of the upper floor, as well as the tilting bearings ( 6 ) and ( 7 ).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1062092 [0023]

Claims

Arrangement of a column or a cross member with a spatial truss structure consisting of three or more mutually positively connected carrier plates - hereinafter called carrier -, characterized in that the respective carrier plates made of natural stone or artificial stone, and that these plates fiber-stabilized on one side or on both sides are, with an additional mechanical tension stabilization by means of fibers at or between the edges and / or Stosspunkten the plates, which enclosing the framework or parts thereof partially or completely enveloping, ensures that shear forces between the plates despite stiffening cross-sectional increase be so intercepted, so that the carrier in particular at the connection points of the framework resistant to the inclusion of lateral forces - such as bending forces and buckling forces - is.

Arrangement according to claim 1, characterized that the carrier in each case from the same or consists of different plate material.

Arrangement according to claim 1 and 2, characterized that the carrier with a fibrous matrix on epoxy resin, polyester resin, phenolic resin, polyimide resin, cyanate ester resin, Melamine resin, polyurethane resin or silicone resin or water glass base is stabilized.

Arrangement according to claim 1 to 3, characterized that the matrix fiber materials such as glass fibers, carbon fibers, Aramid fibers, stone fibers or natural and vegetable fibers, and Contains wood fibers.

Arrangement according to Claims 1 to 4, characterized that the fibrous matrix, the carrier is a mixture contains different fiber materials, the total a coefficient of expansion similar to that of the stabilizing Have carrier.

Arrangement according to claims 1 to 5, characterized that the coefficient of expansion of the fiber matrix is smaller than that of the is to be stabilized carrier.

Arrangement according to Claims 1 to 6, characterized that the carrier with the help of fiber materials are biased.

Arrangement according to claim 1 to 7, characterized that the carrier plates in the form of the bumps connected or shaped at the corners and edges, that the ends or edges of the plates are rounded so that always the tensile forces receiving fiber sheath has a straight and / or curved fiber shape.

Arrangement according to claim 1 to 8, characterized that the component is a suitable design for the introduction of force Has.

Arrangement according to claim 1 to 9, characterized that this introduction of force from GRP or other pressure-resistant Materials exists.

Arrangement according to Claims 1 to 10, characterized that the component as a load-bearing component is under construction as a column or transverse support element, or as a supporting element in the High-rise construction in the facade is used.

Arrangement according to claim 1 to 11, characterized that the component as a floor or ceiling support or is used as a lintel.

Arrangement according to claim 1 to 12, characterized through an insulating pad of paper, feathers, straw, Wool or plastic and / or fire-protective Top layer of stone.