DE3110657A1 - Fire-resistant composite roof slab - Google Patents
Fire-resistant composite roof slabInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Dachtragwerk bestehendThe invention relates to a multi-layer roof structure
aus einem oberen Stahiprofilblech und einer unteren zug- und druckfesten Deckschicht. Die Deckschichten sind durch Schrauben schubfest miteinander über einzelne in Längs- und Querrichtung verlaufende Stege verbunden, die aus einem unbrennbaren und hochtemperaturdämmenden Werkstoff bestehen. Die Schrauben können in größeren Abständen angeordnet werden, wenn die Deckschichten mit den Stegen zusätzlich temperaturbeständig verklebt werden. Zwischen den Stegen ist eine Kernschicht angeordnet, die wärmedämmend und feuerisolierend ist.made of an upper steel profile sheet and a lower tensile and pressure-resistant Top layer. The cover layers are shear-proof with each other through screws In the longitudinal and transverse direction running webs connected, which from a non-combustible and high temperature insulating material. The screws can be in larger Spaces are arranged if the cover layers with the webs are additionally temperature-resistant be glued. A core layer, which is heat-insulating, is arranged between the webs and is fire insulating.
Bei den bisher bekannten Verbundfiächentragwerken für Dächer ( z.B. OS 2011243 oder P 2801966 ) ist die obere und die untere Deckschicht zwar durch unbrennbare Stege verbunden z.B. durch Stahlblech pro file. Diese wirken aber nicht nur als Kältebrücken sondern leiten auch im Brand fall die Brandtemperaturen schnell in das obere Deckblech, so daß der Zusammenbruch der Dach platte erfolgt, bevor eine Feuerwiderstandsklasse erreicht werden kann. Bei der Ausführung nach P 2700 416 besteht der Nachteil darin, daß die untere mineralfaserbewehrte Deckschicht über längere Zeit feucht gehalten werden muß, um ein Abplatzen infolge Schwindspannungen zu vermeiden.In the previously known composite surface structures for roofs (e.g. OS 2011243 or P 2801966) the upper and lower cover layers are through non-combustible webs connected e.g. by sheet steel per file. But these don't work only as cold bridges, but also guide the fire temperatures quickly in the event of a fire in the upper cover plate, so that the collapse of the roof plate takes place before a fire resistance class can be achieved. For the version according to P 2700 416 is the disadvantage that the lower mineral fiber reinforced cover layer Must be kept moist over a long period of time to prevent flaking as a result of shrinkage stresses to avoid.
Außerdem ist die Steifigkeit und Tragfähigkeit - wie Vergleichsversuche gezeigt hoben - wesentlich geringer als mit unterem Stahlblech. Ein entscheidender Nachteil ist aber auch, daß diese Dach platte nicht als Durchlaufplatte eingesetzt werden kann, da die Mineralfaserzementschicht keine Druckkräfte aufnehmen kann.In addition, the rigidity and load-bearing capacity - like comparative tests shown raised - much less than with the lower sheet steel. A crucial one But the disadvantage is also that this roof plate is not used as a flow plate as the mineral fiber cement layer cannot absorb any compressive forces.
Auch ist die zweikomponentige Pol yure than zu gabe zum Zement/ Wasser Gemisch aufwendig und kostenintensiv und eine bis zu acht Gewichtsprozent betragende Polyurethanzugabe zu hoch, um eine Einordnung in die unbrennbare Baustoffgruppe A 1 der Norm DIN 4702 zu erreichen. Schließlich ist eine Austrocknung des feuchten, frischen Perlitbetons nur nach innen möglich.The two-component polyurethane can also be added to the cement / water Mixture complex and costly and an amount of up to eight percent by weight Addition of polyurethane too high to be classified in the non-combustible building material group A 1 of the DIN 4702 standard. After all, there is a dehydration of the moist, fresh perlite concrete only possible inside.
Aufgabe der Erfindung ist es, die beiden Deckschichten über hochtemperaturdämmende Stege auch im Brandfall schubfest zu verbinden, so daß sie auch unter Brandtemperatur statisch als Verbundsystem wirken, womit eine erhebliche Traglast- und Steifigkeitserhöhung nicht nur bei Raumtemperatur sondern auch im Brand fall gegenüber der Tragfähigkeit der Einzelquerschnitte erzielt wird.The object of the invention is to provide the two cover layers with high-temperature insulating To connect webs in a shear-proof manner even in the event of fire, so that they are also under fire temperature act statically as a composite system, which significantly increases the load-bearing capacity and rigidity not only at room temperature but also in the event of a fire compared to the load-bearing capacity the individual cross-sections is achieved.
Die Ausbildung der oberen Deckschicht als korrossionsgeschütztes Stahlprofilblech erlaubt es, Dach platten einstückig vom First bis zur Traufe unter Vermeidung von brennbarem Isoliermaterial wie z.B. von Dachpappe oder Kunststoffolien herzustellen. Dies setzt aber z.B. bei 20 m bis 30 m breiten Hallen ihre Dimensionierung als Durchlautplatten über einer oder zwei Mittelpfetten, wobei - wie Versuche gezeigt haben - Feldweiten von 5 bis 6 m erreicht werden, voraus. Die Durchlaufwirkung erfordert aber sowohl die zugfeste als auch die druckfeste Ausbildung der unteren Deckschicht.The formation of the upper cover layer as a corrosion-protected steel profile sheet allows roof panels to be made in one piece from the ridge to the eaves while avoiding to produce combustible insulating material such as roofing felt or plastic sheeting. However, in the case of halls with a width of 20 m to 30 m, for example, this means that they are dimensioned as loudspeaker panels over one or two central purlins, whereby - as tests have shown - field widths 5 to 6 m ahead. However, the pass-through effect requires both the tensile strength as well as the pressure-resistant design of the lower cover layer.
Diese muß unter der Beanspruchung bei Raumtemperatur für die Traglast, das ist die Gebrauchslast ( Ci. a. Eigengewicht + Schnee ) multipliziert mit dem Sicherheitsbeiwert ( i. a. 1, 7 bis 2,0 0 ) dimensioniert werden.This must be under the stress at room temperature for the load, this is the working load (Ci. a. dead weight + snow) multiplied by the The safety factor (generally 1.7 to 2.0 0) can be dimensioned.
Die Erhaltung der Tragfähigkeit im Brand fall geschieht erfindungsgemäß einmal durch Ausbildung der unteren Deckschicht als faserbewehrte Silikatschicht und Wahl ihrer Dicke im Bereich zwischen 10 mm und 25 mm, so daß ihre Zugfestigkeit in den Feldern der Knittersteifigkeif des oberen Stahlprofilblechs und ihre Drucksteifigkeit über den Pfetten der Zugfestigkeit des oberen Stahlprofilblechs entspricht.The maintenance of the load-bearing capacity in the event of a fire is done according to the invention once through the formation of the lower cover layer as a fiber-reinforced silicate layer and choosing their thickness in the range between 10 mm and 25 mm, so that their tensile strength in the fields of the crease stiffness of the upper profiled steel sheet and its compressive stiffness above the purlins corresponds to the tensile strength of the upper profiled steel sheet.
Im Zuge des fortschreitenden Temperaturanstiegs im Brandfall fällt zwar die Festigkeit der äußeren, dem Feuer zugewandten Teilquerschnitts fläche der faserbewehrten Silikatschicht ab, ihre Hochtemperaturdämmwirkung bleibt iedoch erhalten. Diese schützt dank der im Hinblick auf die erforderliche Drucksteifigkeit bei Raumtemperatur hinreichend dick gewählten Gesamtdicke die innen liegende Teilquerschnittsfläche, deren Zugfestigkeit und Drucksteifigkeit die Übertragung der nur 1, Ofachen Gebrauchslast bei Brandtemperatur zu gewährleisten vermag. Zum Erzielen einer hohen Wärmedämmung mit gleichzeitiger Brandisolierung des oberen volltragfähig bleibenden Stahlprofilblechs werden Mineralfaser-Filzmatten zwischen die Stege eingelegt. Von weiterem Vorteil ist, daß die feuerisolierende und lastübertragende, zugfeste und drucksteife untere Deckschicht auch einen nicht unwesentlichen Beitrag zur Wärmedämmung bei Raumtemperatur leistet. Zur weiteren Verbesserung der Lastübertragung bei Brandtemperatur kann eine zusätzliche Bewehrung z.B. aus Stahlblechstreifen, die auch profiliert sein können, zwischen den Stegen und der unteren Deckschicht eingelegt werden.As the temperature rises in the event of a fire, it falls although the strength of the outer, partial cross-sectional area facing the fire fiber-reinforced silicate layer, but its high-temperature insulating effect is retained. This protects thanks to the required compressive rigidity at room temperature the overall thickness selected to be sufficiently thick, the interior partial cross-sectional area, whose tensile strength and compressive stiffness enable the transfer of only 1.0 times the working load able to ensure at fire temperature. To achieve a high level of thermal insulation with simultaneous fire insulation of the upper fully load-bearing steel profile sheet mineral fiber felt mats are inserted between the bars. Another advantage is that the fire-insulating and load-transferring, tensile and compression-proof lower Top layer also makes a not insignificant contribution to thermal insulation at room temperature perform. To further improve the load transfer at fire temperature additional reinforcement, e.g. made of sheet steel strips, which are also profiled can be inserted between the webs and the lower cover layer.
Die Erhaltung der Tragfähigkeit im Brandfall kann erfindungsgemäß auch durch Ausbildung der unteren Deckschicht aus horizontal nebeneinander liegenden, C-förmig profilierten Stahlblechen geschehen bei Wahl etwa der gleichen Blechdicke wie die der oberen Stahlprofildeckschicht. Dann entspricht etwa die Zugfestigkeit der unteren Stahlbleche in den Feldern der Knittersteifigkeit des oberen Stahlprofilblechs.The preservation of the load-bearing capacity in the event of a fire can according to the invention also by forming the lower cover layer from horizontally adjacent, C-shaped profiled steel sheets are made when choosing approximately the same sheet thickness like that of the upper steel profile cover layer. Then the tensile strength corresponds approximately of the lower steel sheets in the fields of the crease resistance of the upper steel profile sheet.
Erfindungsgemäß wird die Drucksteifigkeit der unteren Stahlbleche durch Abkantungen ihrer Ränder zu gleich großen Stegen und Flanschen, die sich mit den Stegen und Flanschen der Nachbarbleche überlappen, erreicht -wobei die Steghöhe gleich der Flanschbreite gleich ca. 1/6 der Einzelprofilblechbreite so steif gewählt Ist, daß über den Pfetten dis Zugfestigkeit des oberen Stahlprofllblechs unter der Traglast erreicht wird. Die unteren Blech pro file werden mit hochtemperaturbes tändigem Isolierbeton ausgefüllt, so daß die abgekanteten Stege und Flansche in den Isolierbeton eingebettet sind. Im Brandfall reichen die durch Isolierbeton geschützten Flarisc und der obere Teil der Stege aus, den Verbund zu gewährleisten und im Zusammenwirken mit dem oberen Stahiprofliblech die 1, O-fache Gebrauchslast zum Erreichen einer Feuerwiderstandsklasse zu übertragen. Die Ausbildung des wegen der Konstruktionsart mit Stegen möglichen Luftzwischen raums ermöglicht das Austrocknen dermittragenden Isolierbetonschicht ouc noch Monate nach der Herstellung. Die unteren Stahlbleche wirken zusätzlic als Dampfsperre. According to the invention, the compressive rigidity of the lower steel sheets by folding their edges to form webs and flanges of the same size that are connected to overlap the webs and flanges of the neighboring sheets, reaching the web height equal to the flange width equal to approx. 1/6 of the individual profile sheet width chosen so stiff Is that above the purlins the tensile strength of the top steel profile below the Load is reached. The lower sheets per file are made with high temperature permanent insulating concrete so that the beveled webs and flanges in embedded in the insulating concrete. In the event of fire, those protected by insulating concrete are sufficient Flarisc and the upper part of the webs are made to ensure the bond and work together with the upper steel profile sheet, 1.0 times the working load to achieve a Transfer fire resistance class. The training because of the type of construction Space between the air possible with bars enables the load-bearing elements to dry out Insulating concrete layer ouc months after production. The lower steel sheets also act as a vapor barrier.
Im Falle der Ausbildung mit einer Dämmschicht aus nichtbrennbarem Isolierbeton wird gegenüber dem in P 2700 416 beschriebenen Perlitbeton eine wesentliche Verbesserung erreicht, wenn die Mischung des Isolierbetons bei 100 Gewichtsanteilen aus 30-70 Gewichtsprozent Zement und 70 - 30 Gewichtsprozent anorganischem Leichtzuschlagstoff besteht, die mit 80-120 Gewichtsprozent wässriger Kunstoffdispersion und unter Zugabe von 0, 04 bis 0,2 Gewichtsanteilen eines wasserlöslichen Zelluloseäthers, abgebunden ist. Der anorganische Leichtzuschlagstoff kann aus Perlit, Vermiculite oder sonst einem geblähten Mineral bestehen, die Kunststoffdispersion aus Vinylacetat, Äthylen und Vinylchlorid. Mit Hilfe dieser organischen Zusätze, die im Regelfall nur ca. ein Gewichtsprozent des Trockengewichts des Isolierbetons ausmachen, wird eine Aufschäumung der Zementmatrix erreicht, wodurch die Rohdichte des Isolierbetons von ca. 500 kg/m3 auf etwa 300 bis 400 kg/m3 verringert wird. In the case of training with a non-combustible insulation layer Insulating concrete becomes an essential one compared to the perlite concrete described in P 2700 416 Improvement is achieved when the mixture of insulating concrete is 100 parts by weight made of 30-70 percent by weight cement and 70-30 percent by weight inorganic lightweight aggregate consists of 80-120 percent by weight aqueous plastic dispersion and with the addition from 0.04 to 0.2 parts by weight of a water-soluble cellulose ether, set is. The inorganic lightweight aggregate can consist of perlite, vermiculite or otherwise an expanded mineral, the plastic dispersion consists of vinyl acetate, ethylene and vinyl chloride. With the help of these organic additives, which are usually only approx. make up one percent by weight of the dry weight of the insulating concrete, is a foam the cement matrix, whereby the bulk density of the insulating concrete is reduced from approx. 500 kg / m3 to approx. 300 to 400 kg / m3.
Überraschenderweise werden dadurch - wie Versuche gezeigt haben -gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften entscheidend verbessert. Surprisingly, this - as tests have shown - simultaneously the mechanical properties are decisively improved.
So werden z.B. bei einer Rohdichte von nur 380 kg/m3 im Vergleich zum Isolierbeton ohne organische Zusätze die Druckfestigkeit und die Schubfestigkeit um ca. 300 % erhöht, während das Schwinden auf etwa 7/3 vermindert wird. Außerdem werden auch Abrieb und Haftung wesentlich verbessert. For example, with a bulk density of only 380 kg / m3 in comparison for insulating concrete without organic additives, the compressive strength and shear strength increased by approx. 300%, while the shrinkage is reduced to approx. 7/3. aside from that abrasion and adhesion are also significantly improved.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und Figur 1 ein wärmegedämmtes und brandfestes Verbundflächen tragwerk bestehend aus der oberen Stahlprofilblechdeckschicht 1, der unteren faserbewehrten Silikatdeckschicht 2, die über Stege aus faserbewehrten Silikatmaterial 3 mit Schrauben 4 miteinander verbunden sind. Figures 1 to 4 show embodiments of the invention and Figure 1 is a thermally insulated and fire-resistant composite surface structure consisting of the upper steel profile sheet cover layer 1, the lower fiber-reinforced silicate cover layer 2, which are connected to one another via webs made of fiber-reinforced silicate material 3 with screws 4 are connected.
Zwischen den Stegen 3 sind Mineralfaser-Filzmatten 5, 1 eingelegt, die nach unten mit einer Aluminiumfolie 6 als Dampfsperre isoliert sind. Mineral fiber felt mats 5, 1 are inserted between the webs 3, which are insulated at the bottom with an aluminum foil 6 as a vapor barrier.
Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt mit einem Durchlüftungsraum 7 zwischen dem Stahiprofilbiech 1 und der Mineralfaser-Filzmatte 5, 1.FIG. 2 shows a cross section with a ventilation space 7 between the steel profile sheet 1 and the mineral fiber felt mat 5, 1.
Die selbstfurchend und mit Hilfe einer Dichtungsscheibe 4, 1 dichtenden Schraube 4 verbindet das Stahiprofilbiech 1, den faserbewehrten S;likatsteg 3 und die faserbewehrte Silikatdeckschicht 2 miteinander. Zwischen den Unterseiten der Stege 3 und den Oberseiten der unteren Deckschicht 2 sind Stahlblechstreifen 6 eingelegt.The self-grooving and with the help of a sealing washer 4, 1 sealing Screw 4 connects the steel profile sheet 1, the fiber-reinforced S; likat web 3 and the fiber-reinforced silicate cover layer 2 with one another. Between the undersides of the Strips 3 and the upper sides of the lower cover layer 2 are sheet steel strips 6 inserted.
In Figur 3 ist eine Ausführungsform einer brandfesten Verbundplatte mit querliegenden Stegen aus Silikat 3, 1 zwischen denen die Dämmschicht 5,2 aus Perlitbeton eingebracht ist. Die Deckschicht 1 besteht aus einem Stahltrapezblech und die Deckschicht 2 aus einem C-förmig abgekantetem Blech.In Figure 3 is an embodiment of a fire-resistant composite panel with transverse webs made of silicate 3, 1 between which the insulating layer 5, 2 is made Perlite concrete is introduced. The cover layer 1 consists of a steel trapezoidal sheet and the cover layer 2 made of a C-shaped folded sheet metal.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt, bei dem die Verschraubung 4 der beiden Deckschichten ersichtlich ist.Figure 4 shows a cross section in which the screw 4 of the two Top layers can be seen.
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