DE202011000359U1 - Building material and prefabricated construction based on it - Google Patents
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Abstract
Baumaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Baumaterial (12) aus wenigstens zwei, Hohlstege oder Hohlkammern (6) aufweisenden Platten oder Bahnen (1, 1') ausgebildet ist, die jeweils in gleichen Abständen zueinander spiegelsymmetrisch unter Ausbildung voneinander beabstandeter Wabenstrukturen (7) geknickt und flächig übereinanderliegend an parallelen, aneinander anliegenden Verbindungsabschnitten (8) zwischen den Wabenstrukturen (7) miteinander verbunden sind, wobei die Oberflächen der verbundenen Platten oder Bahnen (1, 1') jeweils mit wenigstens einer Grund- oder Deckplatte (13, 14) verbunden sind.Building material, characterized in that the building material (12) from at least two, hollow webs or hollow chambers (6) having plates or webs (1, 1 ') is formed, which in each case at equal distances from each other mirror-symmetrically kinking to form spaced honeycomb structures (7) and flatly superimposed on parallel abutting connecting portions (8) between the honeycomb structures (7), the surfaces of the joined plates or sheets (1, 1 ') being respectively connected to at least one base or cover plate (13, 14) are.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Baumaterial und eine darauf basierende Fertigteilkonstruktion.The present invention relates to a building material and a prefabricated construction based thereon.
Im Stand der Technik gibt es zahlreiche Arten und Formen von Baumaterial. Dabei soll erfindungsgemäß unter einem Baumaterial nicht nur aus einem einzelnen Werkstoff bestehendes, sondern auch aus mehreren Werkstoffen und/oder Einzelbestandteilen zusammengesetztes oder zusammensetzbares Baumaterial verstanden werden.There are many types and forms of building material in the prior art. It should be understood according to the invention under a building material not only consisting of a single material, but also composed of several materials and / or individual components or composable building material.
Insbesondere für den Aufbau von leicht an den Einsatzort zu transportierenden und möglichst schnell zu installierenden Konstruktionen, wie beispielsweise Notunterkünften nach Erdbeben oder dergleichen, ist es erwünscht, dass das Baumaterial ein möglichst geringes Transportgewicht aufweist, gut auf oder in Transportfahrzeugen oder Flugzeugen verstaubar ist und dennoch nach dem Aufbau eine hohe Stabilität und Tragfähigkeit der aus dem Baumaterial zu erstellenden Konstruktion gewährleistet. Die Konstruktion soll vorzugsweise gute Wärmedämmeigenschaften aufweisen. Dabei sollen mit Hilfe solchen Baumaterials auch Konstruktionen mit großen Abmessungen, wie große Wände, aufgebaut werden können.In particular, for the construction of easily to be transported to the site and as quickly as possible to install structures such as emergency shelter after earthquakes or the like, it is desirable that the building material has the lowest possible transport weight, good on or in transport vehicles or aircraft stowed and yet after the construction ensures a high stability and load capacity of the building material to be created construction. The construction should preferably have good thermal insulation properties. It should be possible with the help of such building material and constructions with large dimensions, such as large walls can be constructed.
Zur Lösung dieser Aufbau wird erfindungsgemäß ein Baumaterial vorgeschlagen, das aus wenigstens zwei, Hohlstege oder Hohlkammern aufweisenden Platten oder Bahnen ausgebildet ist, die jeweils in gleichen Abständen zueinander spiegelsymmetrisch unter Ausbildung voneinander beabstandeter Wabenstrukturen geknickt und flächig übereinanderliegend an parallelen, aneinander anliegenden Verbindungsabschnitten zwischen den Wabenstrukturen miteinander verbunden sind, wobei die Oberflächen der verbundenen Platten oder Bahnen jeweils mit wenigstens einer Grund- oder Deckplatte verbunden sind.To solve this structure, a building material is proposed according to the invention, which is formed of at least two, hollow webs or hollow chambers having plates or webs, each kinked at equal distances from each other mirror symmetry to form spaced honeycomb structures and surface superimposed on parallel, abutting connecting portions between the honeycomb structures are interconnected, wherein the surfaces of the joined plates or sheets are each connected to at least one base or cover plate.
Weil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verbindungsstellen der Grundplatten, die Verbindungsstellen der darauf vorgesehenen verbundenen Platten oder Bahnen und die Verbindungsstellen der darauf vorgesehenen Deckplatten jeweils versetzt zueinander angeordnet werden können, sind die Verbindungsstellen, im Gegensatz zu anderen im Stand der Technik bekannten Tragsystemen, keine Schwachstellen. Zudem wird durch diese Anordnung eine besonders hohe Dichtigkeit einer aus dem erfindungsgemäßen Baumaterial aufgebauten Konstruktion erzielt.Because, according to a preferred embodiment of the present invention, the junctions of the base plates, the junctions of the bonded plates or sheets provided thereon, and the junctions of the cover plates thereon may be staggered, the junctions are in contrast to other support systems known in the art , no vulnerabilities. In addition, a particularly high density of a construction constructed from the building material according to the invention construction is achieved by this arrangement.
Eine besonders einfach zu realisierende geometrische Gestaltung der miteinander verbundenen Platten oder Bahnen ergibt sich bei Ausbildung von im Querschnitt hexagonalen Wabenstrukturen.A particularly easy to implement geometric design of the interconnected plates or webs results in the formation of hexagonal in cross-section honeycomb structures.
Die Tragfähigkeit der Wabenstrukturen des erfindungsgemäßen Baumaterials kann verbessert werden, wenn die Wabenstrukturen mit wenigstens einem Füllmaterial verfüllt sind. Als Füllmaterial wird dann ein möglichst druckfestes Material verwendet. Das Prinzip ähnelt dem eines Stahlbetonträgers, welcher ebenfalls aus zwei Einzelmaterialien hergestellt wird. Dabei erfüllen erfindungsgemäß die Wabenstrukturen die Funktion eines Bewehrungsstahls zur Aufnahme von Zugspannungen und die Funktion des Füllmaterials gleicht dem von Beton, d. h. das Füllmaterial dient der Aufnahme der Druckkräfte.The load capacity of the honeycomb structures of the building material according to the invention can be improved if the honeycomb structures are filled with at least one filling material. As filling material a pressure-resistant material is then used as possible. The principle is similar to that of a reinforced concrete beam, which is also made from two separate materials. According to the invention, the honeycomb structures fulfill the function of a reinforcing steel for absorbing tensile stresses and the function of the filling material is similar to that of concrete, i. H. The filling material serves to absorb the pressure forces.
Dabei ist es möglich, die Wabenstrukturen nur auf einer, später druckbelasteten Seite des Baumaterials zu verfüllen. Auf diese Weise kann das Eigengewicht des erfindungsgemäßen Baumaterials und der hieraus zu erstellenden Konstruktion gering gehalten werden.It is possible to fill the honeycomb structures only on a later pressure-loaded side of the building material. In this way, the weight of the building material according to the invention and the construction to be created therefrom can be kept low.
Besonders schnell und leicht lassen sich die Wabenstrukturen unter Verwendung wenigstens eines sich nach dem Verfüllen der Wabenstrukturen verfestigenden oder verfestigbaren Schaumes verfüllen.The honeycomb structures can be filled particularly quickly and easily using at least one foam which solidifies or solidifies after filling the honeycomb structures.
Hierfür eignet sich beispielsweise ein 2-Komponenten-Schaum, wie ein Aminoschaum oder ein Polyurethan(PU)-Schaum.For this example, a 2-component foam, such as an amino foam or a polyurethane (PU) foam is suitable.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Wabenstrukturen mit Sand, Erdreich, Schnee, Tier- oder Mineralwolle, Stroh, Heu, Holz, Kork, Schaumglas, Beton, Leichtbeton, Mörtel und/oder Wasser zu verfüllen.In principle, however, it is also possible to fill the honeycomb structures with sand, soil, snow, animal or mineral wool, straw, hay, wood, cork, foam glass, concrete, lightweight concrete, mortar and / or water.
Besonders leicht und kostengünstig ist das erfindungsgemäße Baumaterial, wenn die Platten oder Bahnen aus Kunststoff, wie aus Polypropylen oder aus PVC, oder aus Karton ausgebildet sind. Wird Wellkarton zur Ausbildung der Platten oder Bahnen verwendet, erhält man eine sehr hohe Festigkeit bei geringem Gewicht und geringem Preis. Wenn man Wellkarton beschichtet oder mit einer wasserdichten Haut versieht, erhält man ebenfalls einen geeigneten Werkstoff für die Platten oder Bahnen des erfindungsgemäßen Baumaterials.Particularly lightweight and inexpensive construction material of the invention, if the plates or sheets of plastic, such as polypropylene or PVC, or cardboard are formed. If corrugated board is used to form the plates or webs, one obtains a very high strength with low weight and low price. When coating corrugated board or providing it with a waterproof skin, one also obtains a suitable material for the panels or webs of the building material according to the invention.
Vorteilhafterweise sind die Verbindungsabschnitte der Platten oder Bahnen, die zur Herstellung der Wabenstrukturen des erfindungsgemäßen Baumaterials verwendet werden, miteinander verklebt oder verschweißt sind oder mechanisch, wie beispielsweise durch Nieten oder Schrauben, miteinander verbunden. Auf diese Weise lassen sich die Wabenstrukturen leicht industriell vorfertigen, während des Transports des Baumaterials auf ein geringes Volumen zusammenlegen und beim Aufbau wieder gut ausdehnen, z. B. um die Wabenstrukturen nachfolgend gut verfüllen zu können.Advantageously, the connecting portions of the plates or sheets used to make the honeycomb structures of the building material of the invention are glued or welded together or mechanically connected together, such as by rivets or screws. In this way, the honeycomb structures can be easily prefabricated industrially, during transport of the building material to a collapse small volume and expand well during construction, z. B. to be able to fill the honeycomb structures well below.
Die obige Aufgabe wird ferner durch eine Fertigteilkonstruktion gelöst, welche Außen- oder Seitenwände und wenigstens ein Dach aufweist, die vollständig oder zum überwiegenden Teil unter Verwendung einer Ausführungsform des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Baumaterials ausgebildet sind.The above object is further achieved by a prefabricated construction having exterior or side walls and at least one roof formed wholly or for the most part using an embodiment of the above-described building material according to the invention.
Die erfindungsgemäße Fertigteilkonstruktion kann beispielsweise, aber nicht abschließend, eine Hilfsunterkunft, ein Behälter, ein Silo, ein Brückenelement und/oder wenigstens eine selbsttragende Wand oder Wandscheibe sein.The prefabricated construction according to the invention may be, for example, but not limited to, an auxiliary shelter, a container, a silo, a bridge element and / or at least one self-supporting wall or wall panel.
Dabei können die Außen- oder Seitenwände der Fertigteilkonstruktion in Form eines Hexaeders oder eines Kreises oder Kreisbogens oder mehrerer, miteinander durch gemeinsame Wände verbundener Hexaeder aufgestellt sein.In this case, the outer or side walls of the prefabricated construction in the form of a hexahedron or a circle or circular arc or more, be connected to each other by common walls connected hexahedron.
Es ist besonders von Vorteil, wenn zumindest die Außenwände des Hexaeders oder der mehreren miteinander verbundenen Hexaeder aus mehr als zwei, in Richtung der Wanddicke der Außenwände hintereinanderliegenden Platten oder Bahnen mit jeweils dazwischen ausgebildeten Wabenstrukturen ausgebildet sind, sodass wenigstens zwei Wabenstrukturlagen hintereinander angeordnet sind, wobei die Wanddicke der Außenwände 10 bis 25 cm, 50 cm oder mehr betragt. Hierdurch lassen sich in kurzer Zeit hochstabile Bauten mit sehr guten Dämmeigenschaften erstellen. Typischerweise werden die so erstellten Bauten Wandstärken zwischen 15 und 25 cm aufweisen. Wandstärken von 50 cm oder mehr sind dann sinnvoll, wenn die Wände Schutz vor Splittern oder Kugeln bieten müssen oder wenn die Konstruktion statisch stark beansprucht werden soll, nicht befüllt werden soll und/oder ein großes Trägheitsmoment aufweisen soll.It is particularly advantageous if at least the outer walls of the hexahedron or the plurality of interconnected hexahedra of more than two, in the direction of the wall thickness of the outer walls behind one another plates or webs are formed with each formed between honeycomb structures, so that at least two honeycomb layers are arranged one behind the other, wherein the wall thickness of the outer walls is 10 to 25 cm, 50 cm or more. As a result, highly stable structures with very good insulation properties can be created in a short time. Typically, the buildings constructed in this way will have wall thicknesses between 15 and 25 cm. Wall thicknesses of 50 cm or more are useful if the walls have to provide protection against splinters or bullets or if the construction is to be heavily stressed statically, should not be filled and / or should have a large moment of inertia.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Dach der Fertigteilkonstruktion in Form eines Prismas ausgebildet. Das Dach der Fertigteilkonstruktion kann zudem ein Tonnen-, Bogen- oder Mansarddach sein. Das Prismadach ist für die Gesamtstatik der Fertigteilkonstruktion von großem Vorteil und die idealste Konstruktion. Das Zusammenfügen der Dreiecke zu einem Prisma ist jedoch u. U. relativ aufwändig. Die Auflageflächen bei den oberen Wandenden müssen beispielsweise hier schräg ausgebildet sein, was sich u. U. schwierig realisieren lässt. Dann kann auf die oben genannten Alternativen zurückgegriffen werden.Preferably, at least one roof of the precast construction is in the form of a prism. The roof of the precast construction can also be a barrel, bow or mansard roof. The prismatic roof is of great advantage for the overall statics of precast construction and the most ideal construction. The joining of the triangles to a prism is however u. U. relatively expensive. The bearing surfaces at the top wall ends, for example, must be formed here obliquely, which u. U. difficult to realize. Then the alternatives mentioned above can be used.
Besonders stabile und tragfähige Dachkonstruktionen lassen sich erfindungsgemäß dann ausbilden, wenn in wenigstens einige, sich entlang eines Abschnittes des wenigstens einen Daches der Fertigteilkonstruktion erstreckende Wabenstrukturen des Baumaterials des Daches jeweils ein längsgestreckter Einschub mit hexagonalem Querschnitt eingebracht ist, der mit einem Füllmaterial verfüllt ist und dessen Enden geschlossen sind.Particularly stable and stable roof structures can be formed according to the invention if at least some honeycomb structures of the building material of the roof extending along a section of the at least one roof of the prefabricated construction are each provided with an elongated insert with a hexagonal cross section, which is filled with a filling material and its Ends are closed.
Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn das wenigstens eine Dach der Fertigteilkonstruktion so geneigt ist, dass Regenwasser in die Wabenstrukturen des Baumaterials wenigstens einer Außenwand der Fertigteilkonstruktion fließt. Somit kann die erfindungsgemäße Fertigteilkonstruktion auch zum Auffangen von Trink- oder Nutzwasser verwendet werden.It has proved to be particularly favorable if the at least one roof of the precast construction is inclined so that rainwater flows into the honeycomb structures of the building material of at least one outer wall of the precast construction. Thus, the prefabricated construction according to the invention can also be used for collecting drinking or industrial water.
Das so aufgefangene Wasser lässt sich besonders gut aus wenigstens einer der Wabenstrukturen entnehmen, wenn in wenigstens einer der Wabenstrukturen der Außenwand einer Einlage aus Kunststoff eingebracht ist und an wenigstens dieser Wabenstruktur eine öffen- und verschließbare Wasserentnahmevorrichtung vorgesehen ist. Als Kunststoff eignet sich hier besonders Polyethylen.The water thus collected can be removed particularly well from at least one of the honeycomb structures, if in at least one of the honeycomb structures of the outer wall of a plastic insert is introduced and at least this honeycomb structure an openable and closable water removal device is provided. As a plastic is particularly suitable here polyethylene.
Wird in den Wabenstrukturen Wasser gesammelt und soll dieses als Trinkwasser Verwendung finden, empfiehlt es sich, dieses weitestgehend zu entkeimen. Letzteres ist dann möglich, wenn Wabenstrukturen des Baumaterials von der Sonne zugewandten Außenwänden und/oder Dachbereichen der Fertigteilkonstruktion aus klarsichtigem Kunststoff ausgebildet und an ihren Enden verschließbar sind. Durch die UV-Strahlung der Sonne, welche über möglichst viele Stunden auf die Wände bzw. das Dach der Fertigteilkonstruktion einstrahlen sollte, kann eine vorteilhafte Desinfektion des darin gesammelten Wassers vorgenommen werden. Der klarsichtige Kunststoff kann beispielsweise Polyethylen, Polyethylenterephthalat oder Polykarbonat sein.If water is collected in the honeycomb structures and this is to be used as drinking water, it is advisable to sterilize it as far as possible. The latter is possible if honeycomb structures of the building material are formed by the sun-facing outer walls and / or roof areas of the prefabricated construction of clear-plastic and can be closed at their ends. Due to the UV radiation of the sun, which should radiate over as many hours on the walls or the roof of the precast construction, an advantageous disinfection of the water collected therein can be made. The clear plastic can be, for example, polyethylene, polyethylene terephthalate or polycarbonate.
An der erfindungsgemäßen Fertigteilkonstruktion kann auch eine geeignete Toilette installiert werden, welche beispielsweise aus dem erfindungsgemäßen Baumaterial ausgebildet und in Form eines Hexaeders an einer Außenwand der Fertigteilkonstruktion vorgesehen sein kann. Darüber hinaus ist es sinnvoll, einen Trocken-Fäkalienbehälter vorzusehen, welcher ebenfalls in Form eines Hexaeders an einer Außenwand der Fertigteilkonstruktion vorgesehen sein kann und dessen Seitenwände aus erfindungsgemäßem Baumaterial ausgebildet sind, in welchem eine Sammlung und nachfolgende Verrottung von trocken, beispielsweise in einem verrottbaren Papiersack in der Toilette, aufgefangenen Kot erfolgen kann. In der Toilette ist vorzugsweise ein Aktivkohlefilter vorgesehen.At the prefabricated construction according to the invention, a suitable toilet can be installed, which may for example be formed from the building material according to the invention and may be provided in the form of a hexahedron on an outer wall of the precast construction. In addition, it is useful to provide a dry-Fäkalienbehälter, which may also be provided in the form of a hexahedron on an outer wall of the precast construction and the side walls are formed of inventive construction material in which a collection and subsequent rotting of dry, for example, in a rotting paper bag in the toilet, trapped feces can be done. In the toilet, an activated carbon filter is preferably provided.
Wenn auf dem Dach und/oder an den Außenwänden der Fertigteilkonstruktion Photovoltaik-Elemente vorgesehen sind, können diese zur Energiegewinnung genutzt werden. If photovoltaic elements are provided on the roof and / or on the outer walls of the precast construction, they can be used for energy production.
Zur Erzeugung von warmem oder heißem Wasser eignet sich eine Ausführungsform der Erfindung, in welcher in Wabenstrukturen des Daches und/oder der Außenwände der Fertigteilkonstruktion dunkle Schläuche verlegt sind, in welchen Wasser zirkulierbar ist und an der Fertigteilkonstruktion wenigstens ein Wassertank vorgesehen ist.For producing warm or hot water, an embodiment of the invention is suitable in which dark tubes are laid in honeycomb structures of the roof and / or the outer walls of the precast construction, in which water is circulated and at least one water tank is provided on the prefabricated construction.
Der Wassertank kann mit ausreichender Dichtheit zur Verfügung gestellt werden, wenn Boden und Wände des Wassertanks mit einer ganzteiligen Folie ausgekleidet sind.The water tank can be provided with sufficient tightness when the bottom and walls of the water tank are lined with a whole-part film.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert, wobeiPreferred embodiments of the present invention, their structure, function and advantages are explained in more detail below with reference to the figures of the drawing, wherein
Die Wabenanordnungen
Während die Wabenanordnungen
Durch die in
Nach dem Aufbau des erfindungsgemäßen Baumaterials
Gepresstes Stroh hat eine fast gleichwertige Wärmedämmung wie die hochwertigsten Dämmmaterialien. Wenn getrocknete Biomasse am Einsatzort verfügbar ist, kann diese beispielsweise in gehäckselter Form in die Wabenstrukturen
Wie in
Im Bauwesen werden sonst Rohre mit unterschiedlichsten Querschnitten als Hohlkastenträger eingesetzt. Funktional wirken somit die verfüllten Wabenstrukturen
Zusätzlich wird durch das Füllmaterial
Außerdem wird durch das Füllmaterial
Zum Befüllen der Wände einer aus dem erfindungsgemäßen Baumaterial erstellten Fertigteilkonstruktion kann beispielsweise Sand oder Erdmaterial von oben in die vertikalen Wabenstrukturen
Das Dach
Als Einschub kann auch eine einzelne Wabenstruktur mit beispielsweise hexagonalem Querschnitt verwendet werden. Die Einschübe können z. B. mit einer Überlappung geklebt oder geschweißt werden. Bei einer Überlappung können sehr hohe Radialkräfte durch die Einschübe aufgenommen werden, es bestehen keine Schwachstellen.As a plug-in, a single honeycomb structure with, for example, hexagonal cross-section can also be used. The bays can z. B. glued or welded with an overlap. With an overlap very high radial forces can be absorbed by the bays, there are no weak points.
Die Einschübe werden zunächst mit einem Bodendeckel verschlossen und in der Vertikalen auf einen Untergrund aufgestellt. Stehend werden sie schichtweise z. B. mit Sand gefüllt und danach mit einem Verdichter, z. B. einem Stöpsel, verdichtet. Daraufhin werden die fertig gefüllten Einschübe von oben mit einem Abschlussdeckel verschlossen. Sowohl der Bodendeckel als auch der Abschlussdeckel müssen mit dem Wabenmantel des Einschubs kraftschlüssig verbunden sein. Die gefüllten Einschübe, deren Gewicht je nach Größe der Bauten maximal 200 kg beträgt, werden von Hand in die Wabenstrukturen
Das Dach
Dort wo es an Trinkwasser mangelt, können die nach außen der Sonne zugewendeten Wabenwände des Hexagons aus PET-Kunststoff ausgebildet werden, um das Wasser unter Einwirkung von UV-Strahlung geeignet entkeimen zu können. In regenfreien Zeiten werden die Wabenstrukturen
Der in
An den Außenwänden
Wie in
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