DE2600080A1

DE2600080A1 - CARRIER-SHAPED LIGHTWEIGHT COMPONENT AND PROCESS FOR THE PRODUCTION

Info

Publication number: DE2600080A1
Application number: DE19762600080
Authority: DE
Inventors: Ernst Martin Egner
Original assignee: Euroc Administration AB
Current assignee: Euroc Administration AB
Priority date: 1975-01-09
Filing date: 1976-01-02
Publication date: 1976-07-15
Also published as: FR2297303A1; DK3476A; FR2297303B1; SE415687B; SE7500197L; GB1528816A

Description

EUROC ADMINISTRATION AB, Stormgatan 14, 211 20 Malmö, Schweden Trägerförmiges Leichtbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung EUROC ADMINISTRATION AB, Stormgatan 14, 211 20 Malmö, Sweden Beam-shaped lightweight construction element and process for its production

Die Erfindung betrifft ein aus einem Zementmaterial hergestelltes, trägerföriniges Bauelement, das zur Befestigung von Decken, Fussbodenplatten u.dgl. in Häusern beabsichtigt ist. Das Bauelement ist von leichtem Gewicht und nagelbar, hat eine gute Tragfähigkeit und Steifigkeit, lässt sich leicht hantieren und wird in üblichen Spannweiten hergestellt.The invention relates to a made of a cement material, girder-shaped structural element intended for fastening ceilings, floor panels and the like in houses. That Construction element is light in weight and can be nailed, has good load-bearing capacity and rigidity, is easy to handle and is produced in the usual spans.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines solchen Bauelements.The invention also relates to a method for the continuous production of such a component.

Holzbalken werden oft als tragende Elemente in ein- und zweistöckigen Häusern für Wohnungen, Schulen, Läden usw. verwendet. Ein üblicher Holzbalken hat massige Spannweiten, 3-5m, und gewöhnlich einen Querschnitt von 50 χ 200 mm. Die Holzbalken werden in Mittenabständen von 600 mm befestigt. Ein wesentlicher Vorteil des Holzblakens ist. dessen gute Nagelbarkeit. Die Befestigung von Decken und Fussbodenplatten lässt sich somit leicht bewältigen. Die Verwendung des Holzbalkens bringt jedoch auch beträchtliche Nachteile vor allem aus wirtschaftlichem Gesichtspunkt, da die' Holzpreise kräftig gestiegen sind. Ferner ist Holz in groben Abmessungen schwer zu beschaffen.Wooden beams are often used as structural elements in one- and two-story houses for apartments, schools, shops, etc. A common wooden beam has massive spans, 3-5m, and usually a cross-section of 50 200mm. The wooden beams will be fastened at center distances of 600 mm. A major advantage of the wooden panel is. its good nailability. The attachment ceilings and floor panels can thus be easily mastered. However, the use of the wooden beam also brings considerable benefits Disadvantages mainly from an economic point of view, since the wood prices have risen sharply. Furthermore, wood is of coarse dimensions difficult to obtain.

Leichtbetonbalken werden gleichfalls als tragende Elemente für die oben angegebenen Zwecke verwendet. In einem Leichtbetonbaiken sind Bewehrungsdrähte und/oder -eisen einbetoniert. Der Vorteil einer solchen Einbetonierung liegt in dem dadurch gegebenen Korrosionschutz der Bewehrungsmittel. Die einbetonierten Bewehrungsdrähte und/oder -eisen können indessen keinen beträchtlichen Druckbeanspruchungen widerstehen, da sie eine geringe Knickfestigkeit besitzen und da das Leichtbetonmaterial in den Druckzonen leicht zermalmt wird. Der Leichtbetonbalken widersteht deshalb nur verhältnismässig niedrigen Biegebearxspruchungen und die Nagelbarkeit ist nicht zufriedenstellend. Er ist ausserdem gegen Stossbeschädigungen beim Transport und bei der Hantierung äusserst empfindlich.Lightweight concrete beams are also used as load-bearing elements for the purposes indicated above. In a lightweight concrete building reinforcement wires and / or iron are set in concrete. The advantage of such a setting in concrete lies in the given Corrosion protection of the reinforcement. The concrete reinforcement wires and / or iron can, however, not be considerable Withstand compressive loads because they have a low buckling strength and because the lightweight concrete material in the pressure zones is easily crushed. The lightweight concrete beam therefore withstands only relatively low bending stresses and strains Nailability is not satisfactory. It is also extremely effective against impact damage during transport and handling sensitive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein billigesThe invention is based on the object of a cheap

609829/0762609829/0762

trägerförxniges Leichtbauelement herzustellen, das sich durch gute Tragfähigkeit, Biegefestigkeit, Knickfestigkeit und Nagelbarkeit in den Druckzonen sowie durch Unempfindlichkeit gegenüber Stössen auszeichnet.To produce carrier-shaped lightweight construction element, which is characterized by good Load-bearing capacity, flexural strength, buckling strength and nailability in the pressure zones as well as insensitivity to impacts excels.

Es hat sich gemäss der vorliegenden Erfindung überraschenderweise gezeigt, dass diejenigen Mangel an u.a.· Biegefestigkeit, Knickfestigkeit und Nagelbarkeit, mit denen ein in üblicher Weise hergestelltes, mit Drähten oder Eisen bewehrtes trägerförmiges Leichtbauelement behaftet ist, dadurch erfolgreich überwunden werden können, dass an den beiden horizontalen Schmalseiten des Elements Bewehrungszonen in der Form von Blechen vorgesehen und oefostigt werden.It has surprisingly been found according to the present invention demonstrated that those lack of, inter alia, flexural strength, Buckling resistance and nailability with which a girder-shaped, manufactured in the usual way and reinforced with wires or iron Lightweight construction element is afflicted, can thus be successfully overcome that on the two horizontal narrow sides of the Elements reinforcement zones in the form of sheets are provided and oefostigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsmässig durch ein trägerförmiges Leichtbauelement gelöst, das zwei in üblicher Weise ausgebildete horizontale, Zug- und Druckkräfte aufnehmende Schmalseiten und zwei breite vertikale Seiten aufweist und aus a) einem Kern mit solchen Schmal- und Breitseiten eines Widerstandsfesten Materials von niedriger Dichte und b) zwei Zug- und Druckkräfte aufnehmenden Zonen aus einem hochwiderstandsfesten Material in der Form von Blechen besteht, die die horizontalen Seiten des Kerns abdeckai und gewellt sind, um den genannten Zonen eine erhöhte Biegefestigkeit und grössere Fähigkeit zur Aufnahme von Zug- und . Druckkräften zu verleihen.According to the invention, this object is achieved by a carrier-shaped Lightweight construction element solved, the two in the usual way designed horizontal, tensile and compressive forces absorbing narrow sides and having two broad vertical sides and of a) a core with such narrow and broad sides of a resistance material of low density and b) two tensile and compressive force-absorbing zones made of a high-resistance material in consists of sheet metal forming the horizontal sides of the core cover and are corrugated to give the zones mentioned increased flexural strength and greater ability to absorb tensile and. To give compressive forces.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unterahsprüchen. Further features of the invention result from the subordinate claims.

Die beiden Bleche sind vorzugsweise regelmässig gewellt, z.B. in einem regelmässigen Zickzackmuster. Die Zug- und Druckkräfte aufnehmenden Zonen erhalten hierdurch eine beträchtlich grössere Biegefestigkeit. Je grosser der Winkel der Wellen gewänlt wird, desto höher wird die Adhäsion eines Bleches an dem Kern und dessen Schubkraft übertragender Fläche. Bei einer Flächenvergrösserung von zwei- bis fünfmal, insbesondere zwei- bis dreimal, steigt die Eigensteifigkeit des Bleches beträchtlich. Bei einer Flächenvergrösserung von beispielsweise 2,6 mal steigt die Eigensteifigkeit somit um etwa fünfzigmal. Der wesentliche Vor-.teil mit der erzielten hohen Eigensteifigkeit des Bleches liegt darin, dass die Knickgefahr in der Druckzoie kräftig abnimmt. Ausser-The two sheets are preferably regularly corrugated, e.g. in a regular zigzag pattern. The tensile and compressive forces This gives the receiving zones a considerably greater flexural strength. The greater the angle of the waves becomes, the higher the adhesion of a sheet metal to the core and its shear force-transmitting surface. When the area is enlarged from two to five times, in particular two to three times, the inherent rigidity of the sheet increases considerably. at an area enlargement of, for example, 2.6 times, the inherent stiffness increases by about fifty times. The main advantage With the high inherent rigidity of the sheet that is achieved, the risk of kinking in the pressure zone is greatly reduced. Except-

609829/0762609829/0762

dem wird hierdurch in der Fertigung des Trägers eine hohe Formstabilität beim Giessen und Härten des Kerns erzielt.This results in a high degree of dimensional stability in the manufacture of the carrier achieved during casting and hardening of the core.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Längskanten des Bleches um die Kanten des Kerns gebogen, so dass das Blech einen kleineren Teil der vertikalen Seiten des Kerns abdecken wird. Hierdurch wird auch die Festigkeit der Trägerecken erhöht, was u.a. die Handhabungs- und Transporteigenschaften des Trägers bedeutend verbessert.In a preferred embodiment of the invention the long edges of the sheet are bent around the edges of the core so that the sheet forms a smaller part of the vertical sides of the Will cover core. This also increases the strength of the carrier corners, which among other things improves the handling and transport properties of the wearer significantly improved.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die gegen den Kern gerichteten Wellenböden des Bleches geschlitzt. Hierdurch wird die Nagelung im Träger erleichtert. Es empfiehlt sich, nur etwa 50% der Länge der Wellenböden zu schlitzen, jedoch lässt sich ein 99%-iges Schlitzen denken, falls sich das Blechmaterial mit dem Nagel schwer durchbohren lässt und die Handhabungseigenschaften des Bleches ein derart umfassendes Schlitzen erlauben.In another preferred embodiment of the invention the corrugated bottoms of the sheet metal facing the core are slotted. This facilitates nailing in the carrier. It It is recommended to slit only about 50% of the length of the corrugated bottom, but a 99% slitting can be imagined if that is possible It is difficult to pierce sheet metal material with the nail and the handling properties of the sheet metal such extensive slitting allow.

. Das Wellen und Schlitzen des Trägers sind für die Nagelbarkeit von besonderem Vorteil. Wenn ein Nagel in einer zu den senkrechten Seiten des Trägers parallelen Richtung in das Blechmaterial hineingetrieben wird, jedoch auf eine der geneigten Wände einer Welle trifft, ändert er Richtung, folgt der Wand und dringt in der neuen Richtung in das Kernmaterial ein. Der Nagel wird demzufolge in einer wirksamen Weise im Träger festgehalten, so dass ein Herausziehen in sehr hohem Grade erschwert wird, üeberall in dem gewellten Bereich ist somit eine Nagelung möglich.. The corrugation and slitting of the backing are for nailability of particular advantage. When a nail enters the sheet metal in a direction parallel to the perpendicular sides of the beam is driven into it, but hits one of the sloping walls of a wave, it changes direction, follows the wall and penetrates in the new direction into the core material. The nail is thus effectively retained in the carrier so that extraction is made very difficult anywhere in nailing is thus possible in the corrugated area.

Die Bleche sollen Metallbleche sein. Stahlbleche müssenThe sheets should be metal sheets. Steel sheets must

gegen Korrosion geschützt werden. Galvanisiertes Blech (SIS 14 11be protected against corrosion. Galvanized sheet metal (SIS 14 11

40, 07 mm, Zinkmenge 350g/m ) ist beispielsweise für den vorliegenden Zweck besonders gut geeignet.40.07 mm, amount of zinc 350g / m) is for example for the present one Purpose particularly well suited.

Der Kern des neuen Leichtbauelementes besteht zweckmässigerweise aus einem faserbewehrten Leichtbetonprodukt mit strukturellen Eigenschaften. Ein faserbewehrter Porenbetonkern mit einer Dichte von 450 kg/m und mit etwa 0,5 Gewichtsprozent Kunststofffaserbewehrung weist besonders gute Eigenschaften und insbesondere eine gute Anhaftung an dem Bewehrungsblech auf. Die Kunststoffaserbewehrung ergibt eine erhöhte Nagelfesthaltung. Andere zweckmässige Betonmaterialen sind Perlit-, Vermikulit-, Gas- oder Zellen-The core of the new lightweight construction element expediently consists of a fiber-reinforced lightweight concrete product with structural properties. A fiber-reinforced aerated concrete core with a density of 450 kg / m 2 and with about 0.5 percent by weight of plastic fiber reinforcement has particularly good properties and, in particular, good adhesion to the reinforcement sheet. The plastic fiber reinforcement results in increased nail retention. Other suitable concrete materials are perlite , vermiculite, gas or cellular

609829/0762609829/0762

beton.concrete.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die von dem Trägerkern abgekehrte Fläche der Bleche mit Kernmaterial der oben beschriebenen Beschaffenheit abgedeckt. Die Wellen sind mit dem Material ganz gefüllt und die horizontalen Schmalseiten des Trägers lassen sich somit ganz eben gestalten, was zu einer erhöhten Peuerbeständigkeit der Decken- oder Fussbodenkonstruktion, wo der Träger als tragendes Element dient, beträchtlich beiträgt. Gleichzeitig wird ein erhöhter Korrosionsschutz erzielt. In a further preferred embodiment of the invention the surface of the metal sheets facing away from the carrier core is covered with core material of the nature described above. The waves are completely filled with the material and the horizontal narrow sides of the carrier can therefore be designed quite flat, what to an increased fire resistance of the ceiling or floor construction, where the carrier serves as a load-bearing element, considerably contributes. At the same time, increased protection against corrosion is achieved.

In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichte und Festigkeit des Kernmaterials grosser in unmittelbarer Nähe der Bewehrungsbleche als in den übrigen Teilen des Kerns. Die grosse Eigensteifigkeit des gewellten Bleches ist durch eine erhöhte Festigkeit des Kernmaterials in unmittelbarer Nähe des Bleches zu ergänzen, damit dem Träger als ganzem die grössmögliche Tragfähigkeit und Steifigkeit verliehen wird. Die Menge Faserbewehrung sollte auch in unmittelbarer Nähe der Bewehrungsbleche höher sein.In yet another preferred embodiment of the Invention, the density and strength of the core material is greater in the immediate vicinity of the reinforcement sheets than in the rest Divide the core. The great rigidity of the corrugated Sheet is to be supplemented by an increased strength of the core material in the immediate vicinity of the sheet, so that the carrier as the whole is given the greatest possible load-bearing capacity and rigidity. The amount of fiber reinforcement should also be in close proximity the reinforcement plates must be higher.

Das erfindungsmässige Leichtbauelement kann dadurch hergestellt werden, dass zwei Bänder auf Rollen eines hochwiderstands— festen Blechmaterials vorzugsweise kontinuierlich geformt und gegebenfalls auch gewellt werden und dass die Bänder kontinuierlich in eine Giessform eingeführt werden. Die Bänder werden als Nebenformen in der Giessform ausgenützt, wenn ein bewehrtes Kernmaterial in der Giessform kontiniuerlich gegossen, geformt und gehärtet wird.The lightweight construction element according to the invention can be produced in that two bands on rollers of a high resistance solid sheet material are preferably formed continuously and optionally also corrugated and that the strips are continuous be introduced into a mold. The ligaments are called subsidiary forms Exploited in the mold when a reinforced core material is continuously poured, shaped and hardened in the mold will.

Schnell abbindende Zusätze sind dem Kernmaterial hinzuzusetzen, um das Härten zu beschleunigen.Fast-setting additives should be added to the core material to accelerate the hardening process.

.Durch Giessen von Kernmaterial mit besonders hohem Gehalt an Bindemittel und/oder Bewehrungsfaserinhalt in unmittelbarer Nähe der Blechbänder erhält man Kernzonen mit höherer Dichte und Festigkeit an den schmalen Kantenflächen des trägerförmigen Bauelements.By casting core material with a particularly high content on the binding agent and / or reinforcement fiber content in the immediate vicinity of the sheet metal strips, core zones with a higher density are obtained and strength at the narrow edge surfaces of the beam-shaped Component.

Die Bänder können bei der Formung geschlitzt werden, damit die Nagelbarkeit des hergestellten trägerförmigen Bauelements erhöht wird. Falls die Bänder gewellt werden, empfiehltThe ribbons can be slit when forming, thus the nailability of the carrier-shaped component produced is increased. If the ribbons are curled, recommends

609829/0762609829/0762

es sich, die gegen das Kernmaterial gerichteten Wellenböden zu schlitzen.it is up to the wave bottoms directed against the core material slit.

Das kontinuierlich gegossene und gehärtete trägerförmige Leichtbauelement wird in zweckdienliche Längen von etwa 3 bis 5 meter geschnitten, nachdem das Härten soweit fortge-. schritten ist, dass sich ein Schneiden ohne Beschädigung des Kerns bewerkstelligen lässt.The continuously cast and hardened beam-shaped lightweight construction element is made into useful lengths of approximately 3 to 5 meters cut after hardening has progressed. step is that cutting can be carried out without damaging the Kerns can be done.

In der folgenden Tafel werden einige wichtige Eigenschaften eines üblichen Holzbalkens (T 200) mit denen eines erfindungsmässigen trägerförmigen Leichtbauelements verglichen, v/elches die gleichen Abmessungen hat wie der Holzbalken und ausIn the following table some important properties of a standard wooden beam (T 200) are compared with those of a compared inventive beam-shaped lightweight construction element, v / elches has the same dimensions as the wooden beam and made

galvanisiertest Blech (SIS 14 11 40, 0,-7 mm, Zinkmenge 35OgA'. ) und Porenbeton (450kg/m ) mit Kunststoffasern hergestellt ist. Die Blechbreite beträgt 130 mm vor und %5 mm nach dem Wellen. Die Wellenböden sind über je 9 cm von 10 cm geschlitzt.galvanized sheet metal (SIS 14 11 40, 0, -7 mm, amount of zinc 35OgA '.) and aerated concrete (450kg / m) is made with synthetic fibers. The sheet width is 130 mm before and % 5 mm after corrugation. The corrugated bottoms are each slotted 9 cm by 10 cm.

Holz T 200 Leichtbauträger Timber T 200 lightweight support

Querschnitt, mm 50 χ 200Cross section, mm 50 χ 200

Bruch- bzw. Streckgrenze, MPa 87 Zulässige Materialspannung, MPa 8Breaking or yield strength, MPa 87 Permissible material stress, MPa 8

Flächenträgheitsmoment (I)₇ m4 33,3 * 10 Querschnittswiderstand (W=2I/H)m³ 333 *10~⁶ Geometrical moment of inertia (I) ₇ m4 33.3 * 10 Cross-sectional resistance (W = 2I / H) m ³ 333 * 10 ~ ⁶

Elastizitätsmodul (E), GPa Bruchlastmoment, kNm Zulässiges Lastmoment, kNm Biegesteifigkeit (El), kNm' Gewicht, kg/mModulus of elasticity (E), GPa breaking load moment, kNm Permissible load moment, kNm bending stiffness (El), kNm ' Weight, kg / m

1010

29,029.0

2,672.67

333333

50 χ 200 260 (Blech) 165 (Blech) ~⁶ 1,68 * 10~⁶ 16,8 * 10"⁶ 210 (Blech) · 4,37 2,77 353 650 χ 200 260 (sheet) 165 (sheet) ~ ⁶ 1.68 * 10 ~ ⁶ 16.8 * 10 " ⁶ 210 (sheet) · 4.37 2.77 353 6

Kosten: Blech skr 10,40/m' Kern' skr 80,-/m Summe MaterialCosts: sheet metal SKr 10.40 / m 'core' SKr 80, - / m Total material

9,509.50

2,70 0,80 3,502.70 0.80 3.50

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erklärt, welche ein perspektivisches Bild eines Teils eines Leichtbauträgers zeigt, der indessen nur eine von den möglichen Aus-The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which is a perspective image of part of a lightweight construction beam shows, which, however, is only one of the possible

609829/0762609829/0762

fuhrungsformen gemäss der Erfindung darstellt.represents execution forms according to the invention.

Der Leichtbauträger besteht aus einem Kern 1 aus z.B. kunststoffaserbewehrtem Porenbeton und zwei gewellten Metallblechen 2, die die beiden horizontalen Schmalseiten des Kerns abdecken und die Ecken des Kerns schützen. Die gegen den Kern gerichteten Wellenböden sind mit Schlitzen 3 versehen, um bei der Befestigung von Decken, Fussbodenplatten u.dgl. eine Nagelung im Träger zu erleichtern. Die Zonen 4 des Kerns in unmittelbarer Nähe der Bleche sind von höherer Dichte und Festigkeit als die übrigen Teile des Kerns. Die hohe Eigensteifigkeit der Bleche und die erhöhte Festigkeit des Kerns in den Zonen 4 verleihen dem Träger u.a. eine grosse Fähigkeit zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften»The lightweight support consists of a core 1 made of, for example, aerated concrete reinforced with plastic fibers and two corrugated metal sheets 2, which cover the two horizontal narrow sides of the core and protect the corners of the core. The one against the core Directional corrugated floors are provided with slots 3 in order to facilitate the fastening of ceilings, floor panels and the like To facilitate nailing in the carrier. The zones 4 of the core in the immediate vicinity of the sheets are of higher density and strength than the rest of the core. The high rigidity of the sheets and the increased strength of the core in zones 4 give the wearer, among other things, a great ability to absorb Tensile and compressive forces »

609829/0 762609829/0 762

Claims

PATENT CLAIMS

(1.) Beam-shaped lightweight construction element with narrow, horizontal, Sides that absorb tensile and compressive forces and wide vertical sides, characterized by a core (1) with such Sides made of a resistant, low-density material and, thanks to two tensile and compressive forces, made of one high-resistance material in the form of metal sheets (2), the cover the horizontal sides of the core (1) and which are corrugated in order to give the said zones increased flexural strength and to give greater ability to absorb tensile and compressive forces.

2. Lightweight construction element according to claim 1, characterized in that the corrugation angle is such that the adhering and shear force-transmitting surface of the sheets preferably two to five times and in particular two to three times or 2.6 times im Ratio to a non-corrugated sheet is increased.

3.Lightweight component according to claim 1, characterized in that that the longitudinal edges of the sheets are folded so that they cover a smaller part of the wide vertical sides of the core, to give the corners of the lightweight building element increased strength.

4. Lightweight construction element according to claim 1, characterized in that to facilitate nailing against the Corrugated corrugated bases are preferably slotted over 50 to 99% of their length (3).

5. Lightweight construction element according to claim 1, characterized in that that the core consists, for example, of fiber-reinforced pore, perlite, vermiculite, aerated or cellular concrete.

6. Lightweight construction element according to claim 5, characterized in that the fibers are plastic fibers.

7. Lightweight construction element according to claim 1, characterized in that the sheets are made of galvanized sheet steel.

8. Lightweight construction element according to claim 1, characterized in that that the waves with the resistant material are filled with low density, so that the narrow horizontal

609829/0762

Tal sides of the lightweight construction element have a completely flat surface and so that an increased fire resistance is achieved.

9. Lightweight construction element according to claim 2, characterized in that the core (1) has a high density and strength the immediate vicinity (4) of the metal sheets in order to increase the ability of the lightweight construction element to absorb tensile and compressive forces.

10. The method for producing the lightweight construction element according to claim 1, characterized in that two strips of one Highly resistant sheet metal material continuously shaped and corrugated and continuously moved into a mold and there are brought to the formation of secondary forms when a core material is continuously poured and hardened in the casting mold and that the lightweight construction element produced is cut into appropriate lengths.

11. The method according to claim 10, characterized in that the corrugated bottoms directed against the core material over 50-99% of their length can be slotted.

12. The method according to claim 10, characterized in that that tendon-binding additives are used in the core material.

13. The method according to claim 10, characterized in that a core material with a particularly high content of the casting Binder and possibly a particularly high content of reinforcing fibers filled up against the sheet metal strips serving as secondary forms so that the core receives a particularly high density and strength in the immediate vicinity of the sheet material during hardening.

14. The method according to any one of claims 10-13, characterized in that the core material is foamed during casting.

609829/0762