DE2311176A1

DE2311176A1 - Bauelement

Info

Publication number: DE2311176A1
Application number: DE19732311176
Authority: DE
Inventors: Harold James William Payne
Original assignee: HH Robertson Co
Current assignee: HH Robertson Co
Priority date: 1972-03-07
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1973-09-20
Also published as: GB1414665A; FR2175020B1; FR2175020A1; SE394126B; US3861493A; BE796416A; ES412417A1; AU5265673A; NL7303214A; JPS48104315A; AU477326B2; IT977519B; CA977518A; ZA731548B

Description

DIPL.-INQ. A. GRÜNECKER DR.-INQ. H. KINKELDEV DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae.

PATENTANWÄLTE

eOOO MDNOHEN MMlnlHMMfaS* 43 TaMm »7100/19*744 TatK.-imm Manopot Utax OMU(O

P 6014

7. März 1975

H.H. Robertson Company

Two Gateway Center

Pittsburgh, Pennsylvania 15222, USA

Bauelement

Die Erfindung bezieht sich auf ein schallschluckendes Bauelement aus Blech sowie auf seine Verwendung für Wand- oder Dachverkleidungen.

Das erfindungsgemäße Bauelement ist insbesondere zur schallschluckenden Innenverkleidung von doppelt verkleideten Wänden und Dachkonstruktionen bestimmt, um innerhalb eines Gebäudes freiwerdende Schallenergie

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schlucken. Bauelemente der genannten Art weisen jeweils wenigstens einen Kompressionsgurt auf. Bekannte Blechbauelemente wurden zum Schlucken von innerhalb eines Gebäudes freiwerdender Schallenergie mit in bestimmten Mustern über ihre freiliegenden Flächen einschließlich des Kompressionsgurts verteilten Bohrungen oder Löchern versehen. Die Herstellung dieser Löcher wirkt sich in einer erheblichen Verteuerung der Bauelemente und in einer beträchtlichen Verringerung ihrer Tragfähigkeit aus.

Für die Berechnung der Tragfähigkeit von aus Blech gefertigten Bauelementen gelten derzeit gewisse Normen, welche ~in der Veröffentlichung des American Iron and Steel Institute (AISI) mit dem Titel "SPECIFICATIONS FOR THE DESIGN OF COLD-FORMED STEEL STRUCTURAL MEMBERS, 1968"" niedergelegt sind. Gemäß diesen Normen darf bei der Berechnung der Festigkeit solcher Bauelemente jeweils nur ein gewisser T«il des den Kompressionsgurt bildenden Materials berücksichtigt werden. Dieser Teil der Gesamtbreite des Kompressionsgurts wird als die wirksame Breite des Gurts bezeichnet. Für die Differenz zwischen der Gesamtbreite dee Kompressionsgurts und seiner wirksamen Breite kann man die Bezeichnung "Füllbreite" verwenden. Bei allen aus Blech gefertigten Bauelementen verläuft wenigstens ein Streifen wirksamer Breite über die gesamte Länge des Kompressionsgurts. Desgleichen verläuft wenigstens ein Streifen der Füllbreite, d.h. also ein Füllstreifen, über die Gesamtlänge des Kompressionsgurts. Um einem Bauelement der genannten Art aus Blech schallschluckende Eigenschaften zu verleihen, ohne dabei seine Festigkeit nennenswert zu beeinträchtigen, erscheint es daher zweckmäßig, die schallschluckenden Ausbildungen innerhalb des nicht tragenden Füllstreifens vorzusehen. Bei entsprechender Gestaltung können die Gchallschluckenden Ausbildungen sogar eine Vergrößerung der Spannweite des Bauelements ermöglichen. Vorzugsweise sind dabei die schallschluckenden Ausbildungen zu der von der jeweiligen

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Schallquelle,-deren Schallenergie absorbiert werden soll, angewandten Seite des Bauelements hin aus diesem herausgestanzt.

Ein Bauelement der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch wenigstens einen Kompressionsgurt mit in einer gemeinsamen Ebene verlaufenden Seitenstreifen und wenigstens einem aus der Ebene der Seitenstreifen heraus versetzten Füllstreifen und durch eine Vielzahl von in mehreren parallelen Reihen entlang dem Püllstreifen angeordneten Einbuchtungen,welche jeweils aus einem zwischen zwei Längsschlitzen liegenden Teil des Füllstreifens gebildet und mit ihren beiderseitigen Oberflächen aus der Oberfläche des Füllstreifens heraus versetzt sind.

Der Abstand zwischen der Außenfläche der Einbuchtungen und der entsprechenden Oberfläche des Füllstreifens beträgt vorzugsweise etwa das ein- bis dreifache der Blechstärke. In einer bevorzugten Ausführung haben die Einbuchtungen zur Verbesserung der schallschluckenden Eigenschaften des Bauelements ein konkaves Querschnittsprofil.

In einer Ausführung als Verkleidungselement für doppelt verkleidete Wände ist das erfindungsgemäße Bauteil als Schalenelement aus Blech mit einem ebenen, den Kompressionsgurt bildenden Flächenteil ausgebildet, mit zwei an den Längskanten desselben in gleicher Richtung abstehenden Stegen. Der eine Steg trägt an seinem oberen Rand einen einwärts über das ebene Flächenteil stehenden Gurt, während der andere Steg einen auswärts abstehenden Gurt hat. Das Schalenelement hat eine für ein genormtes Bauelement geeignete Breite bei einer für Transport und Einbau zweckmäßigen Länge.

In der Ausführung als Dach- oder Deckenverkleidung hat das Klement eine Anzahl von einander abwechselnden,

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Jeweils in gemeinsamen Ebenen liegenden First- und Kehlflächen, welche untereinander durch schräg verlaufende Stege verbunden sind. Die Kehlflächen bilden dabei die Zug- und die Firstflächen die Kompressionsgurte. Die schallschluckenden Einbuchtungen sind in den die Kompressionsgurte bildenden Firstflächen vorgesehen. Die Bereiche, in denen die schallschluckenden Einbuchtungen gebildet sind, liegen jeweils innerhalb der nicht tragenden Füllbreite und decken sich vorzugsweise mit dieser.

Die Länge der einzelnen Einbuchtungen ist jeweils größer als der Abstand zwischen zwei Einbuchtungen in einer Reihe. Die Einbuchtungen sind vorzugsweise in versetzter Anordnung gebildet, so daß eine beliebige rechtwinklig quer über den Kompressionsgurt geführt Linie jeweils wenigstens eine Einbuchtung schneidet. Durch eine solche Anordnung ist eine Vergrößerung der Spannweite des Bauelements möglich. Außerdem bilden die schallschluckenden Einbuchtungen auf diese Weise ein schönes Muster und lassen sich ferner mit ziemlich geringer. Aufwand stanzen und/oder pressen.

Die in der beschriebenen Weise ausgebildeten Bauelemente sind den bekannten Bauelementen, deren schallschluckende Eigenschaften auf Löchern oder Bohrungen beruhen, hinsichtlich dieser Eigenschaften überlegen. Außerdem haben die erfindungsgemäßen Bauelemente wenigstens potentiell eine gegenüber Bauelementen aus gelochten Blechen größere Spannweite.

Die erfindungsgemäßen Bauelemente haben den weiteren Vorteil, daß sich in den damit gebildeten Wandflächen keine Spannungsbeulen einstellen. Da die erfindungsgemäßen Bauelemente durch einfaches Stanzen und/oder Pressen hergestellt werden können, sidn die Fertigungskosten beträchtlich geringer als bei ähnlichen Elementen aus gelochten Blechen.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausfiihrungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Stirnansicht eines Blech-Bauelements für die Innenverkleidung von Wänden oder Decken,

Fig. 2 eine Teil-Draufsicht auf das Bauelement nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Teil-Schrägansicht des Bauelements mit einer Anzahl schallschluckender Einbuchtungen,

Fig. 4 und 5 schematisierte Schrägansichten von typischen Bauformen von Blech-Verkleidungselemtnten,

Fig. 6 und 7 schematisierte Schrägansichten typischer Ausführungen von Dach-Verkleidungselementen,

Fig. 8 eine Querschnittansicht des KompressionsgurtB eines Blech-Bauelements,

Fig. 9 eine Schnittansicht des Kompressionsgurts eines Bauelements mit versetztem Mittelstreifen,

Fig. 10 eine Fig. 9 entsprechende Schnittansicht mit einer Anzahl von schallschluckenden Einbuchtungen im versetzten Mittelstreifen,

Fig. 11 eine Schrägansicht eines Teils eines Bauelements mit einer ersten Ausführungsform der schallschlukkenden Einbuchtungen,

Fig. 12 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 12-12 in Fig. 11,

Fig. 13 und 14 Fig. 12 entsprechende Schnittansichten von anderen Ausführungsformen der Einbuchtungen,

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Pig. 15 eine Schrägansicht eines Teils eines Bauelements mit einer Einbuchtung der in Fig. 14 gezeigten Form,

Fig. 16 eine Teil-Draufsicht auf einen Kompressionsgurt zur Darstellung der räumlichen Beziehungen zwischen den schallschluckenden Einbuchtungen und

Fig. 17 eine Schrägansicht eines Teils eines Dachverkleidungselements gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 4 und 5 gezeigten typischen Ausführungsformen von Blech-Bauelementen haben jeweils ein einen Kompressionsgurt "bildendes mittleres Flächenteil 30 bzw. 31» senkrecht dazu angeordnete Seitenstege 32, 33 bzw. 34, 35 und im wesentlichen parallel zum mittleren Flächenteil verlaufende Gurte 36, 37 bzw. 38, 39.

Die in Fig. 6 und 7 gezeigten Dachverkleidungselemente heben jeweils drei Firstflächen 40 bzw. 41, zwei dazwischen liegende Kehlflächen' 42 bzw. 43 und schräg verlaufende Stege 44 bzw. 45. Außerdem haben die Dachverkleidungselemente äußere Kehlflächen 46 bzw. 47 und Außenstegansätze 48 bzw. 49. In der dargestellten Form und Lage bilden die Firstflächen 40 bzw. 41 die Kompressionsgurte der.-Dachverkleidungselemente. Die in Fig. 6 und 7 gezeigten Elemente unterscheiden sich untereinander durch die relativen Breiten der Firstflächen 40, 41 und der Kehlflächen 42 bzw. 43 und durch den Neigungswinkel der Stege 44 bzw. 45.

Die Kompressionsgurte 30, 31» 40, 41 der in Fig. 4 bis 6 .dargestellten Bauelemente entsprechen etwa der Darstellung in Fig. 8, in der der Kompressionsgurt 50 eine Breite y\ hat. Gemäß der genannten AISI-Norm kann bei der Berechnung der Tragfähigkeit des Bauelements nur ein Teil der Breite 51 als wirksame Gurtbreite betrachtet werden. Diese Breite erstreckt sich rechnerisch jeweils über eine

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Distanz 52, 53 einwärts von den den Kompressionsgurt 50 "begrenzenden Rändern. Die Breite 54· ist somit also die Fül!.breite des Kompressionsgurts 50.

Als ein erstes Merkmal weist das erfindungsgemäße Bauelement einen versetzten Mittel- oder Zwischenstreifen auf (Fig. 9)· Der Kompressionsgurt in Fig. 9 hat die gleiche Breite 51 und die gleiche wirksame Breite 52, 53 wie in Fig. 8. Die Ränder des versetzten Mittelstreifens 55 "bilden zwei Versteifungen 56, 57 welche die wirksame Breite um ein gewisses Maß 58 "bzw. 59 vergrößern. Somit verbleibt an dem Mittelstreifen 55 eine Füllbreite 60. Der Kompressionsgurt nach Fig. 9 setzt sich also zusammen aus dem die Füllbreite 60 einschließenden Mittelstreifen 55 und zwei innerhalb der wirksamen Breite verlaufenden Seitenstreifen 61, 62.

Wie man· in Fig. 10 erkennt, sind innerhalb der Fällbreite des Mittelstreifens 55 Einbuchtungen 63 gebildet. Eine solche Einbuchtung 63 ist im einzelnen in Fig. 11 gezeigt. In der bevorzugten Ausführung sind die Einbuchtungen 63 unter Bildung von zwei seitlichen Schlitzen 64 aus der Ebene des Zwischenstreifens 55 herausgestanzt oder gepreßt. Die Einbuchtungen haben jeweils eine Außen- und eine Innenfläche 65 bzw. 66, welche beide so weit aus dem Mittelstreifen 55 herausgedrückt werden, daß der Abstand zwischen der Innenfläche 66 und der dieser zugekehrten übrigen Oberfläche 67 etwa das ein- bis dreifache der Materialstärke beträgt. Dieser Abstand ist in Fig. 12 mit 68 bezeichnet. Die Breite der Einbuchtungen beträgt vorzugsweise wenigstens das doppelte der Materialstärke.

Die Einbuchtungen haben die Neigung, bei ihrer Herstellung die in Fig. 13 gezeigte Form anzunehmen, in der sie eine zum Mittelstreifen 55' hin konkave Unterseite haben. Diese Form ist jedoch nicht günstig. Demgegenüber zeigt Fig. 14-eine günstige Form mit einer dem Mittelstreifen 55" zugewand-

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.ten konvexen Unterseite. Eine derart gewölbte Querschnittsform der Einbuchtungen 63" verleiht dem Bauelement bzw. der damit erstellten Verkleidung verbesserte schallschlukkende Eigenschaften.

Wie man in Fig. 16 erkennt, ist die Länge L der einzelnen Einbuchtungen 63 größer als der Abstand d zwischen in einer Reihe hintereinanderliegenden Einbuchtungen. Solange zwischen den Größen L und d diese Beziehung vorhanden ist, ergibt sich daraus eine Versteifung des Bauelements.

Die Einbuchtungen 63 sind in den Reihen so angeordnet, daß eine beliebige Querlinie 70, 71 oder 72 wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei der Einbuchtungen schneidet. Keine einzige Querlinie verläuft also ausschließlich über ebenes Blech, welches in einem solchen Falle dann eine Biegungsachse für örtliches Verbiegen des Kompressionsgurts bilden würde.

Ferner ist aus Fig. 16 ersichtlich, daß die Einbuchtuniren 63 in mehreren zueinander parallelen Reihen 69 angeordnet sind. Die Abstände zwischen den Reihen 69 sind vorzugsweise gleich ihrer Breite. Die Gesamtanzahl der Einbuchtungen 63 und daß Maß, um welches sie gegenüber dem Mittelstreifen 55 versetzt sind, ist so gewählt, daß ihre Gesamtfläche etwa 10 bis 15% der von dem Bauelement insgesamt bedeckten Fläche ausmacht. Bei einem Anteil "der "Einbuchtungen von 10 bis 15% der Gesamtfläche ist ein optimales Schallschluckvermögen erzielbar.

Das in Fig. 17 gezeigte Dachverkleidungselement 73 hat drei Kompressionsgurte 74, jeweils mit einem versetzten Mittelstreifen 75» welcher mit mehreren Reihen von Einbuchtungen 76 versehen ist.

Die Anordnung der Einbuchtungen innerhalb der Füllbreite des Mittelstreifens erbringt als überraschende

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Wirkung die Möglichkeit einer Vergrößerung der Spannweite des Bauelements, insbesondere im Vergleich zu bekannten schallschluckenden Bauelementen aus perforierten Blechen. Bei den letzteren ist die Spannweite durch die Perforation im allgemeinen um etwa 10% verringert, während sie durch die Einbuchtungen gemäß der Erfindung nicht nur nicht verringerte sondern sogar vergrößert ist.

Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführung eines Verkleidungselements 10 ist aus 0,75 bis 1,25 dickem Weichstahlblech gefertigt. Es weist eine profilierte Form mit einem rechteckigen Flächenteil 11 und seitlichen Stegen 12, 13 auf. Vom Steg 12 aus erstreckt sich ein Gurt 14 einwärts über das Flächenteil 11, und ein Gurt 15 steht am Steg 13 auswärts hervor. Vorzugsweise verläuft die Unterseite des Gurts 15 in einer Ebene mit der Oberseite des Gurts 14, so daß diese Teile einander beim Zusammenbau an benachbarten Bauelementen überlappen.

Das Flächenteil 11 hat zwei in seiner ängsrichtung verlaufende Bereiche a und b. Ein Mittelstreifen 11a und zwei seitliche Streifen 11b verlaufen in einer gemeinsamen unteren Ebene, während die Bereiche a und b in einer gemeinsamen oberen Ebene verlaufen. Gegebenenfalls kann im Mittelstreifen 11a eine Versteifungseicke gebildet sein.

Die_ beiden als Kompressionsgurte ausgebildeten Bereiche a und b weisen jeweils eine Vielzahl von rechteckigen Einbuchtungen 20 auf. Diese sind jeweils zwischen zwei, zueinander parallelen Schlitzen 22 begrenzt. An ihreÄ Enden ist durch jeweils eine Schrägstufe 24 ein übergang zur Fläche des Bereiche a bzw. b gebildet· Die Einbuchtungen 20 sind vorzugsweise durch Stanzen und/oder Pressen gebildet. ⁽

Durch die in Fig. 2 gezeigte versetzte Anordnung befindet ■

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sich jeweils eine Einbuchtung 20 gegenüber einem Zwischenraum 20a in der benachbarten Reihe.

In einem typischen Bauelement 10 mit einer Gesamtbreite des Flächenteils 11 von 600 mm sind die als Kompressionsgurte ausgebildeten erhabenen Bereiche jeweils etwa 90 mm breit und erheben sich um etwa 5 mm über die Ebene der Streifen 11a und 11b. Die Einbuchtungen 20 sind wiederum um etwa 2 mm aus der Ebene der Bereiche a und b versetzt.

Die zahlreichen Einbuchtungen 20 verhindern oder vermindern die Ausbildung von Spennungsbeulen in dem Blech. Die an der Rückseite des Bauelements hervorstehenden Einbuchtungen 20 bilden gleichzeitig Abstandselemente für ein nachträglich in das Schalenelement 10 eingelegtes Schallisoliermaterial. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung der Einbuchtungen 20 besteht nur geringe Gefahr einer Verstopfung der Schlitze 22 durch einen nachfolgenden Anstrich.

In den verschiedenen dargestellten Ausführungsformen sind die Einbuchtungen jeweils nur zu einer Seite des Materials hin gebildet. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, einen Teil der Einbuchtungen zur einen und einen anderen Teil der Einbuchtungen zur anderen Seite hin zu bilden.

Schalenelemente der in Fig. 1 gezeigten Art haben eine Länge von bis zu 13 m, vorzugsweise 10 m, welche den Einbau mit einer durchgehenden Spannweite erlaubt. Ihre Breite beträgt etwa 15 bis 90, vorzugsweise 4-5 bis 75 cm. Sie Tiefe der Schalenelemente, d.h. die Höhe der Stege 12 und 13, beträgt 2 bis 20, vorzugsweise 3 bis 12 cm. Die Schalenelemente sied aus Stahlblech mit einer Dicke von 0,4 bis 1,3» vorzugsweise etwa 0,65 bis 1 mm gefertigt.

Schallschluckende Dachverkleidungselemente der in Fig. 17 gezeigten Art haben eine Länge von bis zu 13, vorzugsweise t_ / etwa 10 s. Der Einbau erfolgt vorzugsweise unter Aufteilung

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in zwei oder gar drei Spannweiten. Die Breite ist lediglich durch die der verfügbaren Bleche begrenzt und liegt Vorzugs** weise im Bereich von 60 bis 120 cm. Die Tiefe der Elemente beträgt etwa 3 bis 20, vorzugsweise 5 bis 10 cm. Sie sind aus Stahlblech mit einer Dicke von 0,4 bis 1,3» vorzugsweise von etwa 0,5 bis 1 mm gefertigt.

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Claims

Patentansprüche:

1./ ßchallschluckendes Bauelement aus Blech, gekennzeichnet durch wenigstens einen Kompressionsgürt (11; 30, 31; 40, 31; 50, 51) mit in einer gemeinsamen Ebene verlaufenden Seitenstreifen (11b;52, 53) und wenigstens einem aus der Ebene der ßeitenstreifen heraus versetzten Mittel- oder Zwischenstreifen (a, b; 55) und durch eine Vielzahl von in mehreren parallelen Eeihen (69) entlang dem Zwischenstreifen angeordneten Einbuchtungen (20; 63;76) welche jeweils aus einem zwischen zwei Längsschlitzen (22; 64) liegenden Teil des Zwischenstreifens gebildet und mit ihren beiderseitigen Oberflächen (65 > 66) aus der Oberfläche (67) des Zwischenstreifens heraus versetzt sind.

2. Schallschluckendes Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der einzelnen Einbuchtungen (20, 63, 74) größer ist als ihr Abstand in der Reihe.

3· Schallschluckendes Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbuchtungen (20, 63» 74) so angeordnet sind, daß eine senkrecht zur Längsrichtung des Kompressionsgurts quer über diesen geführte Gerade jeweils wenigstens eine Einbuchtung schneidet.

4. Schallschluckendes Bauelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Einbuchtungen (63")eine gewölbte, zur Oberfläche des Zwischenstreifens (55") hin konvexe Profilform haben.

5. Schallschluckendes Bauelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e η η -

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Yr -

zeichnet, daß die Einbuchtungen (20, 63, 74) sich um das Maß von ein bis drei Materialstärken über die Oberfläche des Zwischenstreifens erheben.

6. Schallschluckendes Bauelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamt-Plächenanteil der im Kompressionsgurt gebildeten Einbuchtungen 10 bis 15% der von de* Bauelement insgesamt bedeckten Fläche ausmacht·

7. Schallschluckendes Bauelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere für die Verwendung als waagerechtes Verkleidungs-Schalenelement, gekennzeichnet durch einen Kompressionsgurt (11) mit zwei dazu senkrechten seitlichen Stegen (12, 13) und rechtwinklig von diesen abstehenden Gurten (14, 15) von welchen einer einwärts über den Kompressionsgurt ragt und der andere auswärts vom Kompressionsgurt wegsteht, durch wenigstens einen in Richtung der Stege aus dem Kompressionsgurt heraus versetzten Zwischenstreifen (a, b) und durch eine Anzahl von in Richtung der Stege aus dem Zwischenstreifen heraus versetzten Einbuchtungen (20).

8. Schallschluckendes Bauelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7« dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenstreifen (a, b) in einem nicht zur. wirksamen. Breite des Kompressionsgurtβ gemäß AISI-Horm gehörenden Bereich desselben gebildet ist.

9· Verwendung eines schallschluckenden Bauelements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8 für den Aufbau von Gebäudewänden oder Dachkonstruktionen.

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