DE2349401A1 - Zweischalige zellkernelemente unter grobvakuum und vorrichtung zu ihrer befestigung, sowie die zusammenfassung als gesamtanlage - Google Patents

Zweischalige zellkernelemente unter grobvakuum und vorrichtung zu ihrer befestigung, sowie die zusammenfassung als gesamtanlage

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DE2349401A1 DE19732349401 DE2349401A DE2349401A1 DE 2349401 A1 DE2349401 A1 DE 2349401A1 DE 19732349401 DE19732349401 DE 19732349401 DE 2349401 A DE2349401 A DE 2349401A DE 2349401 A1 DE2349401 A1 DE 2349401A1
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Description

Manfred Seid 786 Schopfhstm, den 26.9-1975
Bauingenieur (.grad.) Blütenve.?' 13
SIi
Zweischalige Zellkcrnelemente unter (rpobvakuum und Vorrichtung zu ihrer Befestigung 3owie die Zusammenfassung al8 tfcsamtanlage.
JSa ist bekannt, aus Kunststoff oder anderen ähnliehen Materialien zweiachalige wände werksmässig herzustellen und anschliessend an der Baustelle zu versetzen. Ee iat auch bekannt, dass im Flugzeugbau zum Herstellen von-Zellkernelementen die Verklebung mit einem vorübergehenden Vakuum vorgenommen wird.
Durch die moderne Skelettbauweise im Bauweaen hat di· Ausβen- ' wand ihre tragende Punktion verloren. Sie hat lediglich die bauphysikaliachen Aufgaben zu erfüllen. Die bis heut· bekannten Konstruktionen für Wände im Baueektor sind entweder »it grossest Aufwand und dadurch mit hohen Kosten verbunden« Sine spätere Umgruppierung ohne Beschädigung durch Befsstigungsstellen ist meist nur bedingt möglich. Bis heute sind 1» Bausektor noch keine Bauelemente geschaffen, die In grοs«flächiger Anordnung und annehmbaren Kosten, einen gesteuerten Wärme-,bzw. Kälte- und Schalldurchgang ermöglichen«
Die vorgetragene Neuerung ist vorab geeignet für Ausa«nwände und flexiblen Trennwänden. Durch die relativ leichten Schalen und der konstruktiv einfachen Durchbildung können lohnintensive Kosten auf ein niedriges Mas· gehalten werden.
Bei den folgenden Überlegungen, die hier angestellt werden, handelt es sich um zweiachalige Zellkernwände, die in Zwischenraum ein variierbares Srobvakuum besitzen.
Die beiden Wandschalen müssen in der Lage sein, die relativ hohen von aus»en angreifenden Kräfte gegenseitig zu übertragen. Die atmosphärischen Oberflächendrück·, bei ungefähr o,7 atu entstehen o,3 kp/qcm, werden durch die statisch günstige Struktur der Aussenschale (1,2,3) aufgenommen. Die Kontaktstellen der gegenseitigen Abstützungen werden auf ein Minimum beschränkt. Thermische Spannungen der Auseenschalen werden durch elastische, mehrschichtige deformierbare Zwischenpolster (7) beseitigt, oder durch zwei verschiedene Materialien der Schalenpaare, die- andere Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Gesamtdehnungen werden durch die Befestigungs«üb«rdruckschläucheOo) ausgeglichen.
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Vorgeschlagene Materialien-
1· Glasierter Asbestzement
Eigenschaften: feuer-, witterungs- und alterungsbe-
Btändig.
2. Hart-FTC
JSigenechaften: UV-, witterungs-, alterungs- und farbbeständig, widerstandsfähig gegen chemische Einflüsse aus der Luft, schwer entflammbar, verwendbar bis -4o Celsius
3. Kunststoff aus Polymetylaerylat oder aus glasfaserver
stärktem Polyesterharz
1 und 2 erfüllen die Forderungen der DIH 4-1©? und DIN 7748
Die Schalen werden so konstruiert, dass beide Schalen alt. derselben form gepresst, bzw. gegossen werden können. Die · Auseenflache eines Elementes, circa bis zu 2,2o m breit und in der Höhe je nach Bedarf festlegbar, werden in o,55 m ^onen aufgeteilt. Diese Zonen sind als parabolisch gekrümmte üSogenf lachen {1) als Paraboloid (.2) oder als gefaltete Struktur (3) geformt. Je nach Zug- oder Druckbeanspruohung können die Überhöhungen nach innen oder nach auasen gelegt werden. Um zusätzliche üwängungsspannungen auszuschalten» wird, die Zusamaiendrückbarkeit der Abschlussdiehtung (.4) und der Zwischenpoleter {7) rechnerisch ermittelt.
Bei Yorhängung einer planen fassade werden in den Parabolgräben tiberzugsartige fragatreifen angeordnet. Diese dienen zur gleichen 2eit ala horizontale bzw. als vertikale Trag-, Druck- und Zugstreifen.
Bei architektonisch gezeigten parabolischen oder paraboloidiecien Gebilden, werden die Druek- bzw. Zugstege und Tragstreifen (6) nach innen ausgebildet. An der Nahtstelle der beiden .Schalen wird eine Trennplatte (8), nur bei Aussenwänden erforderlich, eingebaut. JJiese kann aus einer Hartfaserplatte mit beiderseitiger aufgezogener Aluminiumfolie bestehen. In dieser Trennplatte werden zwei oder mehrere unten- oder obenliegende Bohrungen, ρ 1omm, angeordnet. JJiese dienen zur Unterbindung der Verwerfung bei einem Variieren des Grobvakuumβ. Alle Schalen erhalten in der Gussform eine umlaufende fiandabkantung, sowie alle notwendigen Druck- bzw. Zugstege, Tragstreifen {6) und Kontaktstempel {5}* Das Grobvakuum kann im Heretellungawerk auf circa o,96 atut das zum Zusammenhalten der Schalen dient, festgelegt werden» Dabei entsteht schon eine ideelle Masse von 4oo kp/qm. Im Wohnbau sind für tfohnungstrennwände 42o kp/qm als Mindestgewicht vorgeschrieben. Dieses Mindestvakuum erfüllt bereits das Geforderte.
Is festmontierten Zustand kann das (irobvakuum je nach Tragfähigkeit der Schale Ot2,3 j bis circa o,7 atii. j>der mehr begrenzt werden. Die Prüfung für die Sicherheit^durch Erhöhung des Takuuas am Probestück, das zum Bruch führt. Λ
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Bei transparenten Bauelementen aus Kunststoff-Polymethylacrylat oder aus glasfaserverstärktem Polyesterharz, kann, sofern erforderlich, eine Trennplatte (8) aus Glas,stabilisierte« Alaun oder ähnlichem Material eingebaut werden. Biese hat die Eigenschaft Licht aber wenig-Wärme passieren zu lassen. Diese Ausbildung wäre vor allem bei Fabriken für Shedverglasung oder für Prüfräume von grosser Bedeutung.
Oberall dort, wo plane Oberflächen erforderlich sind,wird nach Verlegung der Installationen die Oberfläche mit Polyurethane, Weich-oder Hart-PVC-Schaum ausgeschäumt.
Bei Einsatz für Dachdecken, der eret nach"Erprobung der Wände erfolgt, kommt die üchubaufnähme bei den liahteteilen« Neutralfaser hinzu. Der Schub wird über die mehrschichtigen Zwischenpolet er ^. 7) und Abschlussdichtung ^. 4 J übertragen. Eine Dachhaut sowie eine Isolation wie beim konventionellen Bauen kann •omit entfallen. Damit die beiden Schalen ein statisches i»esamtgebilde.aufweisen, sind die Kontaktstellen sorgfältig auszubilden. Hier muss zusätzlich eine Sicherung für den Pail eines plötzlichen Entweichens des ixrobvakuums und somit der Wegfall der Schubaufnahme angebracht werden, sei guter Äewährung könnte auch der Einsatz als Zwischendecke in Aussicht gestellt werden.
Die wärmetechnischen Probleme, die durch Wärmeleitung und Wärmekonvektion auftreten, sind durch das ü-rpbvakuum und Trennplatte {8) beseitigt. Die Strahlung, die durch das Grobvakuum begünstigt wird, wird durch die eingebaute Trennplatte (8) an der MaBrtstelle unterbunden. Die gekrümmte Ausbildung der Äussenechale bewirkt zu gleicher zeit, dass die reflektierten Wärmestrahlen nicht mehr auf den gleichen Punkt zurückgeworfen werden. Ist das Material der Aussenschale nicht aus einem absolut luftdichten Stoff ausgeführt,, so wird auf der Innen- oder Aussenseite eine helle Glasur aufgebracht, die eine Abstrahlung bzw. eine Absorption erschwert. Es wird auch daran gedacht, eventuell über Druckdosen die Trennplatte in Jaloueieform schrägzustellen, damit der Wärmedurchgang, sofern er zeitweise erwünscht wird, N erleichtert wird.
flach dem physikalischen Grundgesetz ist eine Schallfortpflanzung in einem Vakuum unmöglich. Bei dem hier erreichten Grobvakuum kann die Weiterleitung in der Zelle (9) nur gering erfolgen. Auch die Schalen I11,2,3) selbst können durch die Oberflächenspannungen nur schwer von dem Luftschall in Schwingung versetzt werden. Der Körperschall über flankierende Bauteile wird durch die Überdruckschläuche (1o) gestoppt.
Durch den Austausch der Luft durch Gas in Zelle (9), das •ine schlecht· Wärmeleitfähigkeit besitzt, kann «it eine« geringeren Grobvakuum der gleiche Effekt erzielt werden. Hierbei wird an die Edelgase Argon, Krypton, Xenon auch Stickstoff, Kohlendioxyd oder ähnliche gedacht. Bei den transparenten Schalen eventuell auch an Meon.
B«i transparenten Bauelementen, zum Beispiel Fenster, Lichtbätider kann die Zelle (9) durch da· Prinzip der Gaeentladungs-' lampen beleuchtet werden, oder durch Austausch des Gases, chemische Reaktionen, oder Gasentladung temporär licMundurch-
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la·Big gemacht werden. Dadurch können rtolläden oder sonstige Verrichtungen für Verdunkelungezwecke entfallen.
Die Montage auf der Baueteile erfolgt mit z*ei separaten Überdruckschläuchen (1o). Diese Hundechläuche können mit einer Terrottungasicheren, weichen Kunststoffmasse zu vierkantigen Querschnitten geformt werden. Im Werk werden sie vorab xu einem vorgegebenen System (M) zusammengesetzt:. Hauptschlauch mit Ventil und angesetzte Stichechläuche. Bei der Montage werden die vorgerichteten Schläuche lediglich über die aufgebauten «andelenente gehängt und aufgeblasen. Badruch ist auch eine gute Flexibilität vorgegeben.
Bei Passaden können somit alle Fugen absolut luft-und wasserdicht und ohne warme- und dchallbrücken geschlossen werden. Diese Überlegung ermöglicht auch eine einzelne Auswechselung einer einseitigen Schale in der wandfläche. Die Auswechselung wird wie folgt vorgenommen:
Luft aua einseitigem Überdrucksehlauch abiaasen; Absperrung des Grobvakuums und Jilementvakuum* beseitigen. Schale lässt sich leicht herausnehmen.
Der Einbau der neuen Schale erfolgt mit Hilfsschrauben (11), die die Umlaufabkantung mit der Abschlussdichtung (4) vorab gegeneinanderpressen. Nach der Wiederherstellung des Grobvakuums können sie wieder entfernt, oder aber, sofern die Schallbrücken nicht zu gross werden, für alle Elemente zutrefffend, zwei bis vier Schrauben als Sicherung belassen werden.
Sämtliche Bauelemente können mit ihrem Grobvakuum einzeln oder auch über Saugschläuche (13)t miteinander verbunden werden. Diese können im Zwischenraum der Befestigungsschläuche verlegt werden. Jedes einzelne Bauelement wird mit einem Sperrventil(12) ausgerüstet, das bei Vakuumschwund der Zelle (9) bei o,96 atu da« weitere Entweichen blockiert. Diese Überlegung ist für den Fall gedacht, dass bei Ausfall eines Elementes, die übrigen Bauelemente nicht auseinanderfallen.
Der Vakuumanstieg wird durch ein Sicherheitsventil (18J mit Signalton überwacht.
Die Geeamtanlage besteht au· einem Verbund von Saugschläuchen (13)t Vakuumpumpe (14), die über Thermostate '(15) gesteuert wird, und bei einer Gasfüllung noch zusätzlich mit einem austauechgefäea (16) ausgerüstet ist. üeiten und grossflächige Fassaden können je nach Witterungeeinflüssen und Sonneneinstrahlungen in feilflächen eueuwengefaset werden. Groeee und auch kleine Faeeadenflachen alt Fenster können Bit gleichen Bauelementen ohne ü-iabau von feaeterleibungen und Fensterbänken ebenflächig ausgebildet werden.
Das Charakteristikum dieser Meuerung ist, dass durch das variieren des GrobTakuuBS in Zeil· (9) die isolation zwischen der Aussen- und Kaumtemperatur sowie des öchalles beliebig eingestellt werden kann.
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***■■ i-
Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand mehrerer Auaführungebeiapiele sehematisch dargestellt.
Fig. 1: perspektivische Darstellung eines zweischaligen Bauelementes, nach innen parabolisch gekrümmte Bogenflachen und Trennplatte.
Fig. 2: Schnitt A-.-A (bei Pig. 1).
Pig. 3: Schnitt B-.-B, Detail der räumlich gegenüberstehenden Kontakts-tempel mit Zwiechenpolster, Trennplatte und Zugstege (bei Pig. 1 und 12).
Pig. 4: Schnitt C-.-C. Randausbildung an flankierende
Bauteile mit uberdruekschläuche (bei Pig. I und 12).
Pig. 5: perspektivische Darstellung eines zweischaligen Bauelementes, nach ausβen parabolisch gekrümmte Bogenflachen.
Fig. 6: Schnitt D-.-I) (bei Mg. 5).
Pig. 7t Schnitt is-.-Ji, Detail der räumlich gegenüberstehenden Kontaktetempel alt Zwiechenpolster, Trennplatte und Äugatege (bei Fig. 5,9 und 15).
Pig. 8: Schnitt E-.-i; Alternative, Kontaktsteapel verkürzt, Zwischenpolster verlängert (zu Pig. 7).
Fig. 9: perspektivische Darstellung eines zweischaligen Bauelementes. Oberfläche paraboloid!sch nach aus sen gekrümmt.
Fig. 1o: Schnitt I-.-I im Hochpunkt (bei Pig. 9). Pig. 11: Schnitt J-.-J im Tiefpunkt (bei Fig. 9).
Fig. 12: perspektivische Darstellung eines zweischaligen Bauelementes, Oberfläche paraboloidisch nach innen gekrümmt.
Fig. 13: Schnitt K-.-K im Tiefpunkt (bei Pig. 12). Pig. 14: Schnitt L-.-L im Hochpunkt (bei Pig. 12).
Pig. 15: perspektivische Darstellung eines zweischaligen' Bauelementes. Oberfläche paraboloidisch nach aus een gekrümmt, an den Diagonalen gefaltet und "am Hochpunkt spitz zulaufend.
Fig. 16: Schnitt M-.-M im Hochpunkt (bei Fig. 15).
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fig. 17» Sohnitt Ϊ-.-Ι Im Tiefpunkt (bei Pig. 15).
fig. T8i perspektivische Bariteilung eine· »weisehaligen Bauelementes. Oberfläche pmraboloidisch nach innen gekrümmt, an den Diagonalen gefaltet und am Hoohpunkt spits zulaufend.
Fig.: 19s Schnitt O-.-O im Hochpunkt (bei lig. 18). flg. 2es Schnitt P-.-f la Tiefpunkt (bei Fig. 18).
flg. 21ι perspektivische Darstellung eines sweisohaligen Bauelementes. Oberfläche pyramidenförmig nach ausses abgetreppt.
flg. 22: 8ohmiVfc%Q-.-Q 1* Hsehpunkt (bei flg. 21). fig· 23t Schmitt ft-.-l im Tiefpumkt (bei flg. 21).
flg. 24t perepektlTieehe Darstellumg eiaes sveischallgen Bauelementee. Oberflächen pyramidemfQrmig nach innen abgetreppt.
flg. 25t Sekmitt I-.-T im Tiefpunkt (bei flg. 24). fig. .26t Sohajltt S-.-S im Hoehpunkf (bei flg. 24).
Fig. 27i perspektlTisohe Darstellung eines sveischaligea Bauelementes. Oberfläche trapezförmig gefaltet.
flg. -28t Schnitt W-.-W (bei flg. 27).
flg. 29i Sohnltt Y-.-Y, Detail dem räumlioh gegenüber rerlaufenden Tragstreifen mit Zvisohenpolster umd Trennplatte (bei Flg. 27)·
flg. 3o: Schnitt Z-.-Z, Detail der fig. 29 um 9o ° gedreht (bei Fig. 27). ."
flg. 31t perspektlTisohe Darstellung eines sweischaligen Bauelementes, Oberfläche rechteokförmig gefaltet.
Fig. 32ι Schnitt A-.-A (bei Fig. 31).
Fig. 33: Schnitt O-.-O, Detail des räumlioh gegenüber •ψ erlauf end en fragstreifen mit Zwischenpoleter und Trennplatte £ bei Fig. 31).
fig. 54s Schnitt U-.-Ü, Detail der Fig. 33 um 9o° gedreht (bei Fig. 31). .
fig* 35» perspektivische Darstellung eines aweischaligen Bauelementes, Oberfläche sinuskurrenartlg gefaltet.
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Fig. 36: Schnitt a-.-a ( bei Pige 35).
Pig. 37: Schnitt b-.-b, Detail den räumlich gegenüber verlaufenden Tragsti'eif en mit Zwischenpolster und Trennplätte(bei Ji1Ig. 35).
Fig. 38: Schnitt c-.-c, Detail der Pig. 37 um 9o° gedreht (bei fig. 35).
Pig. 39: Schnitt P-.-P, Pugenstoss zweier Bauelemente alt Überdruckschläuchen, Sperrventilen und Tertikai verlegtem Saugechlauch (bei Fig. 5»9 und 15).
Pig. 4o: Schnitt P-.-P, Randausbildung an flankierende Bauteile mit Uberdruckechläuche (bei Pig. 5, 9 und 15).
Pig. 41: Schnitt G-."-, Pugenstoss mit Uberdruckschläuchen (bei fig. 1, 5, 27, 31 und 35)a
Pig. 42: Schnitt H-.-H, Fugenstoss mit Überdrueksehlauche (bei Fig. 1,5,9,18,21,27,31 und 35).
Fig. 43: Schnitt V-.-V im Tiefpunkt, Detail d@r räumlich gegenüberstehenden Kontaktstempel verkürzt, Zwischenpolster verlängert ( bei Fig. 18 und 21).
Fig. 44: Schnitt ü-.-, Fugenstoss mit Uberdruckschläuche (bei Fig. 18).
Fig. 45: Schnitt A-.-X, Pugenstoss mit Uberdruckechläuche ( bei Fig. 24):
Pig. 4 6: Schnitt V-.-V im Hochpunkt, Detail der räumlich gegenüberstehenden Kontaktstempel verkürzt, Zwischenpolster verlängert (bei Fig. 24).
Fig. 47: Schnitt d-.-d, Fugenetoss mit Überdruckschläuche (bei Fig. 35).
Fig. 48: Fugendichtung bzw. Befestigung des· einzelnen Bauelemente. hauptechlauch mit angeritzten Stichschläuchen die je getrennt vom oberen Hand herab gehängt und anschließend aufgeblasen werden.
Fif. 49: SchfMtitch· Darstellung, k>ue«aa«afateuitg dtr einteilten Grobvakuu·«eilen über Sperrventile, vertikal . verlegten Saugechlfcuchen, Vakuuapuepe, Theraoetate und Bxpan·lonegefase. Letsteree nur bei Gasfüllung.
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Claims (11)

  1. Manfred Seid · 78b SciopfherSm,den 26.9.1973
    ßauin^eni eur (grad.)
    Patentaneprüche
    Zweischaliges eine Zelle (9) bildendes Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass Jeder grobvakuumdichte Schalenteil (1,2,3) identisch geformt und die Nahtstelle durch eine luftdichte Abschlussdichtung (4) rersehlossen ist, und dass zwischen beiden Schalenteilen eine Trennplatte (8) angebracht ist.
  2. 2. Bauelement nach Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Elementteilen Kontaktgtempel (5) Yorgesehen sind, die durch Zwischenpolster (7) und Trennplatte (8) räumlich gegenüber stehen. Die Zug-bzw. Druckstege (6) und Tragstreifen verlaufen im Abstand gegenseitig parallel.
  3. 3. Bauelement nach Anspruch 1-2» dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Abschlussdichtung (4) sowie die Zwiechenpolster (7) bei den üontaktstempeln (5) ein- oder mehrschichtig ausgebildet sind. Wobei im letzteren Falle verschiedene Werkstoffe verwendet werden. Pur Abschlussdichtung (.4) und Zwischenpolster {7) werden Materialien verwendet die eine besonders gute Schall- und Wärmedämmung aufweisen.
  4. 4. Bauelement nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennplatte (8) lichtdurchlässig und strahlungshemmend, oder mit einer Aluminiumfolie beidseitig belegt ist und oben oder unten geringe Bohrlöcher aufweist.
  5. 5. Bauelement nach Anepruch 1.-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle (9) mit einem Gas mit schlechter Wärmeleitfähigkeit über ein Sperrventil (.12] mit einem Druck der in der Grössenordnung des Grobvakuums liegt gefüllt werden kann.
  6. 6. Bauelement nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass bei einseitigen oder doppelseitigen transparenten Schalen dae Gas in der oelle 19) nach dem Prinzip der Gasentladungslampen zum Leuchten gebracht werden kann.
  7. 7. Bauelement nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass bei bei !zeitigen transparenten Schalen die Zelle (9) durch Gasentladung,' chemisch«* Reaktionen oder Mediumsaustausch temporär lichtundurchlässig wird.
  8. 8. Bauelemeni nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die iiuubefestigung, bzw. Abdichtung der Stossstellen, mit zwei separaten zum vierkantigen aufgeschäumten Uberdruckschlauch ' "> ο; oder mit anderem Befestigungsmittel erfolgt.
    509817/0428 ßÄD ORlGfNAL
  9. 9. Bauelement nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, da·· durch Hilfeschrauben (11) und separat verlegten Befestigungsüberdruckschläuchen Uo) eine getrennte Auswechselung der einzenen Schalen erfolgen kann.
  10. 10. Bauelement nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet» da·· da· Örobvakuum mehrerer Bauteile zusammengefasst let. line Anlag· »«steht au« Saugsöhläuchen (13). Vakuumpumpe (14) Thermostat (15} bei Gasfüllung noch zusätzlich mit Austauechgefäss (16).
  11. 11. Bauelement nach Anspruch 1-1o, dadurch gekennzeichnet, da·· die Anlage mit einem Sicherheitsventil (18) ausgestattet ist.
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