DE2745038A1 - Balken - Google Patents
BalkenInfo
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
- E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
- E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures
- E04C3/292—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures the materials being wood and metal
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
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- E04C3/18—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of wood, e.g. with reinforcements, with tensioning members with metal or other reinforcements or tensioning members
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Balken für eine Gebäudekonstruktion. Wenn ein Balken eine Last trägt, wird er durchgebogen,
und in dem Balken bilden sich Biegemomente aus. Es ist die Tragkraft der Materialien, aufgrund derer der
Balken den Kräften widersteht, die durch Biegungsmomente hervorgerufen worden sind, die wiederum dem Balken seine
Eigenfestigkeit geben.
Bei einem normal belasteten Balken sind die Begrenzungen oder Flansche, d.h. das Material auf der Ober- und der Unterseite
des Balkens, Zug- und Druckkräften ausgesetzt, und die Verbindungsteile bzw. -rippen, d.h. das Material,
welches das Material auf der Ober- und der Unterseite des Balkens verbindet, sind Scherkräften ausgesetzt.
Unter normalen Umständen werden zwei Anforderungen an eine Konstruktionsausführung gestellt. Die erste ist die, daß
die Konstruktion eine ausreichende Festigkeit haben sollte, um ein Brechen oder Einstürzen zu vermeiden, wenn sie irgendeiner
Belastungsform ausgesetzt ist, von der vernünftigerweise zu erwarten ist, daß ihr die Konstruktion widersteht,
wenn sie während der zu erwartenden Lebensdauer entsprechend gewartet wird. Die zweite Forderung ist die,daß
die Konstruktion (oder verschiedene Elemente in einer Konstruktion) sich nicht in einem solchen Maße durchbiegen
sollte, daß sie unsicher erscheint oder optisch unannehmbar ist oder Materialien beschädigt werden, die an ihr befestigt
sind. Die Größe der Durchbiegung einer Konstruktion, wenn sie einer Belastung ausgesetzt ist, steht in keiner festgelegten
Beziehung zu ihrer Festigkeit, sondern hängt von der Steifheit der in der Konstruktion verwendeten Materialien
ab. Für Balken, an welchen normalerweise Fertigmaterialien
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( wie Gipsplatten, Zimmerdecken ) befestigt sind, ist das Kriterium der Durchbiegung kritisch. Für Konstruktionen,
wie beispielsweise große Hallen (Portalrahmen) die zur Lagerung von Materialien verwendet werden, ist die Durchbiegung
normalerweise nicht so wichtig und die Festigkeit des Rahmens ist kritisch.
Gemäß der Erfindung ist daher ein Balken mit oberen und unteren Begrenzungen bzw. Flanschen aus Stahlblech und mit
mindestens einemPlatterunaterial geschaffen, das einen die Bearenzunrren
oder Flansche verbindenden Teil darstellt, wobei die Platte eine hohe Tafel-Scherfestigkeit hat und ein anderes
Material ist als das Stahlblech.
Ein bevorzugtes Material für die Flansche ist galvanisiertes bzw. verzinktes Flußstahlblech. Hierbei bringt es keine
Vorteile, hochfesten Stahl zu verwenden, da,obwohl er fester und haltbarer ist, er nicht steifer ist. Das Oberflächenmaterial
von Flußstahl ist wegen des angewendeten Vergütungsverfahrens steifer und damit unbiegsamer als das innere Material.
Infolgedessen ist es vorteilhaft, wenn sehr dünner Stahl, beispielsweise von 6,6μ bis 1,5μ (26 gauge bis 6
gauge) verwendet wird, da die Oberfläche groß im Vergleich zu dem Metallvolumen ist.
Ein bevorzugtes Material für das Verbindungsteil ist eine in öl vergütete Hartfaser- oder Preßplatte, die nach dem sogenannten
"Masonite"-Verfahren hergestellt ist, obwohl auch irgendein anderes Plattenmaterial, welches eine hohe Festigkeit
bezüglich der Tafel-Scherbeanspruchung hat, und vergleichsweise preiswert ist, verwendet werden kann. Obwohl
die Verwendung von Hartfaser- oder Preßplatten bei Konstruktionen verhältnismäßig neu ist, ist deren Verwendung bei
den verschiedensten ortsfesten Konstruktionen zugelassen. Um die Verbindungsteile an den Begrenzungen bzw. Flanschen zu
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befestigen,wird vorzugsweise eine mechanische Verbindung
und nicht eine starre Verbindung, wie Schweißen oder Kleben, bevorzugt. Ein besonders bevorzugtes Verbindungsverfahren
ist Nageln mit galvanisierten bzw. verzinkten Nägeln. Dies ist ein preiswertes Verfahren, dessen Durchführung
ohne weiteres mechanisiert werden kann. Auch wird vorgeschlagen, das Metallblech nicht vorzubohren, sondern
die Näoel durchzuschlagen. Dies führt dazu, daß das Metallblech
auf das Material des Verbindungsteils auftrifft (und in dieses eindringt} so daß auf diese Weise der Schlupf,
der normalerweise bei mechanischen Befestigungsteilen stattfindet, tatsächlich ausgeschaltet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig.2 in einem größeren Maßstab einen Schnitt durch den Balken der Fig.1;
Fig.3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform;
Fig.4 eine Seitenansicht.in welcher Balken gemäß
der Erfindung verbunden sind, um einen Portalrahmen zu bilden; und
Fig.5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig.4.
Der in Fig.1 und 2 dargestellte Balken weist eine obere Metallbegrenzung
bzw. einen Metallflansch 1 und eine untere
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Metallbegrenzung bzw. einen unteren Metallflansch 2 auf. Diese
können vorteilhafterweise aus galvanisiertem bzw. verzinktem Stahlblech einer Dicke von beispielsweise 3,6μ, 4,1μ, 4,6μ
5,1 μ oder 5,6μ (14, 16, 18, 20 oder 22 gauge) hergestellt sein,
Die Ränder der Begrenzungen oder Flansche sind U-förmige Teile und zwei Verbindungsteile oder -rippen 3 und 4 sind jeweils
in entsprechenden oberen und unteren U-förmigen Teilen aufgenommen. Die Verbindungsteile können beispielsweise aus einer
6,5mm dicken, ölvergüteten Hartfaser- oder Preßplatte hergestellt sein. Die Flansche 1 und 2 weisen ein entsprechendes
Bauholzbrett oder einen entsprechenden Balken 5 und 6 auf. Die Verbindungsteile können in einer Anzahl Abschnitte vorliegen,
und in Fi^.5 sind Verbindungen 7 zwischen benachbarten
Abschnitten dargestellt. Versteifungsteile 8 können in Abständen entlang des Balkens vorgesehen sein; ebenso können auch
Endversteifungen 9 vorgesehen sein. Die Versteifungen können beispielsweise die Form von Bauholzbrettern oder -balken haben.
Der in Fig.3 dargestellte Balken unterscheidet sich von dem
in Fig.2 dargestellten dadurch, daß er nur ein einziges Verbindungsteil
bzw. einen einzigen Verbindungssteg 31 und obere
und untere Begrenzungen bzw. Flansche aufweist, (von denen nur der obere Flansch 1' dargestellt ist) welche jeweils
so ausgebildet sind, daß sie das Verbindungsteil bzw. den -steg 3' und ein Paar Bauholzbretter oder -balken 51 aufnehmen.
Der Balken gemäß der Erfindung kann in dem Aufbau und in der
Konstruktion von Portalrahmen verwendet werden, wie in Fig.4 und 5 dargestellt ist. Es ist ein Dachbalken 12 dargestellt,
welcher die in Fig.1 und 2 dargestellte Ausführungsform hat,
außer daß die Versteifungsteils nicht unter rechten Winkeln zu seiner Länge verlaufen. Zwei Blechplatten 10 ,die beispielsweise
0,4 76mm (3 /16 ") dick sind, halten und sichern
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mittels Schraubbolzen und Schraubmuttern 13 einen aufrecht stehenden Balken 11 an dem Dachbalken 12. Der aufrecht stehende
Balken kann eine ähnliche Ausführung wie der Dachbalken haben, oder er kann von diesem verschieden sein, beispielsweise
kann er aus starkem Bauholz bestehen. Es kann somit festgestellt werden, daß in allen dargestellten Ausführungsformen
die Verbindungsteile oder -rippen an ihren oberen und unteren Enden zwischen zwei Lagen des die Begrenzungen
oder Flansche bildenden Materials aufgenommen sind. Die Verbindungsteile oder -rippen können infolgedessen an den
Flanschen dadurch gesichert werden, daß sie vollständig durch beide Lagen des Begrenzungs- oder Flanschmaterials und
der dazwischenliegenden Lage des Verbindungsmaterials hindurch befestigt sind. Das Verbindungsteil ist auf diese Weise
an dem Flansch gehalten, was als Doppelscherverbindung bekannt ist. Dies schafft eine festere und sicherere Verbindung als
eine Einzelscherverbindung (d.h. wobei eine einzelne Lage des Verbindungs- oder Flanschmaterials und eine Lage des Verbindungsmaterials
Seite an Seite festgehalten ist.)
Die dargestellten Bauholzbretter oder -balken 5 und 51 haben
im allgemeinen wenig Wirkung auf die Festigkeit und Steifheit des Balkens und dienen nur dazu, die Formung der Stahlblechbegrenzung
oder -flansche zu unterstützen und die Stahlblechflansche mit den Verbindungsteilen zu verbinden. Die Bauholzteile
können aus beliebigen Bauholzlängen gebildet sein, die an irgendeiner Stelle entlang des Balkens miteinander verbunden
sind. Dadurch jedoch, daß die Bauholzteile die volle Länge haben oder daß zumindest die Verbindungen an den Bauholzteilen
soweit wie möglich von der Mitte des Balkens entfernt sind, kann eine zusätzliche Festigkeit und Steifheit erhalten
werden.
Ende der Beschreibung
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Claims (10)
- KRAUS & WEISERTDR WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DRING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGAROSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX O5-212156 kpatdTELEGRAMM KRAUSPATENT1655John Hirn (Ireland) Limited Kilkenny / IrlandBalkenPa ten tan s ρ r üc h eM .jBalken, gekennzeichnet durch obere und untere Begrenzungen oder Flansche (1, 2; Γ, 2') aus Stahlblech und durch mindestens eine Materialplatte, die ein Verbindungsteil oder eine Rippe (3, 4; 31) bildet, das bzw. die die Begrenzungen oder Flansche (1, 2;1', 21) verbindet, wobei die Platte eine hohe Tafel-Scherfestigkeit hat und aus einem anderen Material als das Stahlblech besteht.
- 2. Balken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Begrenzungen oder Flansche (11, 2') jeweils mit mindestens einem ü-förmigen Teil versehen sind, in welchem ein Rand der dünnen Platte (31) aufgenommen ist.
- 3. Balken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flansch (1, 2) zwei der ü-förmigen Teile aufweist, und eine entsprechende dünne Platte (3, 4) in jeder der U-förmigen Teile aufgenommen ist.809815/0760
- 4. Balken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Teile auf verschiedenen Seiten des Flansches (1, 2) liegen, und ein Bauholzbrett oder -balken (5) zwischen den zwei U-förmigen Teilen aufgenommen ist.
- 5. Balken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Begrenzung oder jeder Flansch (11, 21) mit einem einzigen ü-förmigen Teil versehen ist.
- 6. Balken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauholzbrett oder -balken (51) von dem Flansch auf jeder Seite des U-förmigen Teils aufgenommen ist.
- 7. Balken nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Platte (31) oder jede dünne Platte (3, 4) an den U-förmigen Teilen mittels Befestigungsteilen gesichert ist, die durch beide Arme des U-förmigen Teils und durch die Tafel in einer Weise hindurchgetrieben sind, daß das Material der Armeauf das Material des Blechs auftrifft.
- 8. Balken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Versteifungsteile (8), die zwischen den oberen und unteren Begrenzungen (1, 2; I1, 2') verlaufen, in Abständen entlang des Balkens vorgesehen sind.
- 9. Balken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungen oder Flansche (1, 2;1', 2') aus Flußstahl bestehen.
- 10. Balken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede dünne Platte (31; 3, 4) aus einer ölvergüteten Hartfaser- oder Preßplatte gebildet ist, die nach dem sogenannten Masonite- oder Hartfaserplattenverfahren hergestellt sind.80981 5/0760
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DE3336622A1 (de) * | 1983-10-05 | 1985-04-18 | Klaus-Dieter Dipl.-Ing. 1000 Berlin Fischer | Metall-kunststoff-bauteil, wobei metallteil und kunststoffteil mittels fuegung miteinander verbunden sind |
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