DE4301565A1 - Lightweight structural element - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein selbsttragendes Leichtbauelement insbesondere zum Aufbau von Wänden, Decken und Böden.The invention relates to a self-supporting lightweight component especially for the construction of walls, ceilings and floors.
Wand-, Decken-, Boden-Bauelemente und dergleichen Bauelemente kommen bei Bauwerken in den unterschiedlichsten Gestaltungen zum Einsatz. So ist es beispielsweise bekannt, Armierungseisen in flächige Beton-Bauelemente einzugießen. Ein Problem herkömmli cher derartiger Bauelemente besteht in ihrem grundsätzlich sehr hohen Gewicht, wenn hohe Steifigkeit realisiert werden soll. Ein weiterer Nachteil betrifft Kältebrücken sowie Schallbrücken, die aufgrund der Verankerung der Bauelemente mit einer Tragkonstruk tion und der Verankerung derselben mit der vorhandenen Bausub stanz (Wände, Decken, Böden) häufig entstehen.Wall, ceiling, floor components and the like components are used in buildings in a wide variety of designs Commitment. For example, it is known to use reinforcing bars in Pouring flat concrete components. A conventional problem cher such components consists in their very basic high weight if high rigidity is to be achieved. A Another disadvantage concerns cold bridges as well as sound bridges due to the anchoring of the components with a supporting structure tion and anchoring it with the existing building sub stamping (walls, ceilings, floors) often arise.
Zum Stand der Technik gehören ferner in Sandwich-Bauweise aufge baute Bauelemente, die zwischen zwei auf Abstand einander gegen überliegenden Platten ein dazwischen angeordnetes Isolations element umfassen.The prior art also includes a sandwich construction built components that are spaced against each other between two overlying plates an interposed insulation include element.
Derartige Bauelemente sind in den unterschiedlichsten Ausfüh rungsformen, zum Beispiel als Wandelemente, unter anderem auf dem Sektor Hausbau, im Einsatz. Beispielsweise ist es bekannt, die außengelegenen Platten des Sandwich-Bauelements mit Hilfe von Abstandsstücken, beispielsweise mittels Metallprofilen auf Abstand fest miteinander zu verbinden, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Platten mit Isolationsmaterial, wie bei spielsweise Dämmwolle, ausgefüllt ist. Grundsätzlich schließt das sandwichartig aufgebaute Bauelement in den bekannten Kon struktionen einen Hohlraum ein, der mit wenig dichtem Material befüllt ist. Die Konstruktion herkömmlicher Bauelemente weist wegen des relativ weichen, zwischen den Platten eingeordneten Isolationselements unzureichende Auszugswerte auf, das heißt, daß beispielsweise in das Bauelement eingetriebene Nägel und/ oder dort eingeschraubte Schrauben eine unzureichende Veranke rung im Bauelement erfahren. Nachteilig ist an diesen bekannten Sandwichkonstruktionen zudem die relativ geringe Eigenstabili tät, die wiederum in erster Linie auf dem weichen Isolations stoff beruht. Von Nachteil sind ferner Schall- und/oder Kälte brücken, die zwischen den außenliegenden Platten aufgrund der starren Verbindungselemente zwischen diesen Platten bzw. beim Eintreiben von beispielsweise Nägeln in das Bauelement ausgebil det werden. Das Problem von Schall- und/oder Kältebrücken tritt auch bei den Ausführungsformen herkömmlicher sandwichartig auf gebauter Bauelemente auf, bei denen die außenliegenden Platten der Sandwichkonstruktion mittels Schrauben oder Nägeln mitein ander bzw. mit der Trägerkonstruktion verbunden sind.Such components are in a wide variety of designs forms, for example as wall elements, among others in the house construction sector. For example, it is known the outer plates of the sandwich component with the help of spacers, for example by means of metal profiles Connect the distance firmly, with the gap between the two plates with insulation material, as with for example insulation wool, is filled. Basically closes the sandwich-like component in the known Kon structure a cavity with little dense material is filled. The construction of conventional components exhibits because of the relatively soft, arranged between the plates Insulation element inadequate extraction values, that is, that, for example, nails driven into the component and / or screws screwed in there an insufficient anchoring experience in the component. A disadvantage of these known Sandwich constructions also have a relatively low inherent stability act, which in turn primarily on the soft insulation fabric based. Sound and / or cold are also disadvantageous bridge that between the outer panels due to the rigid connecting elements between these plates or at Driving, for example, nails into the component be det. The problem of sound and / or cold bridges occurs also sandwiched on the embodiments more conventional built components on which the outer panels the sandwich construction using screws or nails other or connected to the support structure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leichtbauelement, insbesondere für Bauwerke zu schaffen, das bei geringem Gewicht, bei einfacher Herstellbarkeit sowie unter Vermeidung von Schall- und/oder Kältebrücken eine hohe Eigenstabilität sowie hohe Aus zugswerte aufweist und ein statisch selbsttragendes Bauelement darstellt.The invention has for its object a lightweight component, especially for buildings that are lightweight, with simple manufacturability and avoidance of noise and / or cold bridges a high intrinsic stability as well as high Aus has tensile values and a statically self-supporting component represents.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unter ansprüche gekennzeichnet.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are due to the sub claims marked.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert werden; in dieser zeigen: In the following, the invention is to be exemplified with reference to the drawing are explained in more detail; in this show:
Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leicht bauelements im Querschnitt; Fig. 1 shows an embodiment of the lightweight component according to the invention in cross section;
Fig. 2 ein auf der Grundlage des erfindungsgemäßen Leicht bauelements aufgebautes flächiges Sandwich-Bauelement im Querschnitt, und Fig. 2 is a based on the lightweight construction element according to the invention constructed flat sandwich element in cross-section, and
Fig. 3 ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des Sandwich- Bauelements von Fig. 2 im Querschnitt. Fig. 3 shows a modified embodiment of the sandwich component of Fig. 2 in cross section.
Das erfindungsgemäße Leichtbauelement ist als ein ebenes oder gekrümmtes, flächiges Bauelement, insbesondere für ein Wand-, Decken- oder Bodenelement ausgelegt. Wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt, ist das erfindungsgemäße Leichtbauelement ein flächiges Bauteil, das, wie dargestellt, entweder eben oder alternativ hierzu gekrümmt ausgebildet ist. Das Leichtbauelement 1 umfaßt ein dreidimensional strukturiertes Stützgerüst 2, das mit einem Füllmaterial 3 ausgefüllt ist. Im dargestellten Aus führungsbeispiel weist das Leichtbauelement 1 glatte Oberflächen bzw. Hauptflächen 4 und 5 auf, die parallel zueinander verlaufen und von dem Füllmaterial 3 festgelegt sind. Alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, daß das Stützgerüst 2 partiell über die Hauptflächen 4 und 5 des Leichtbauelements 1 vorsteht, um bei spielsweise Verankerungsmittel für von außen auf diese Flächen aufzubringende, vorzugsweise plattenförmige Isolierbauteile zu bilden.The lightweight component according to the invention is designed as a flat or curved, flat component, in particular for a wall, ceiling or floor element. As shown for example in Fig. 1, the lightweight component according to the invention is a flat component which, as shown, is either flat or, alternatively, curved. The lightweight component 1 comprises a three-dimensionally structured support structure 2 , which is filled with a filling material 3 . In the exemplary embodiment shown, the lightweight component 1 has smooth surfaces or main surfaces 4 and 5 which run parallel to one another and are fixed by the filler material 3 . Alternatively, it can be provided that the support frame 2 partially protrudes over the main surfaces 4 and 5 of the lightweight component 1 , in order to form, for example, anchoring means for preferably plate-shaped insulating components to be applied to these surfaces from the outside.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, daß das Stützgerüst 2 so gestaltet ist, daß Stützgerüst 2 und Füllmate rial 3 sich gegenseitig stabilisieren. Erreicht wird die stabi lisierende Wirkung dadurch, daß das Stützgerüst 2 eine Waben struktur aufweist, die miteinander verbundene Wabenwände 6, 7 derart vorsieht, daß das Stützgerüst 2 eine optimale Verankerung in dem Füllmaterial 3 erfährt. Bevorzugt bildet die Wabenstruk tur in der Parallelprojektion bzw. Draufsicht auf die Stirnsei ten des Leichtbauelements 1 ein Netzwerk, bzw. bei Draufsicht auf die Hauptflächen 3, 4 eine im wesentlichen geschlossene Fläche. Eine solche geschlossene Fläche bildet das in Fig. 1 dargestellte Stützgerüst 2 bei einer Betrachtung in Richtung der Flächennormalen auf die Hauptflächen 4 und 5, also beispiels weise entlang des Pfeils X in Fig. 1.An essential aspect of the invention is that the scaffold 2 is designed so that the scaffold 2 and Füllmate rial 3 mutually stabilize. The stabilizing effect is achieved in that the support structure 2 has a honeycomb structure which provides interconnected honeycomb walls 6 , 7 in such a way that the support structure 2 is optimally anchored in the filling material 3 . Preferably, the honeycomb structure forms a network in the parallel projection or top view of the end faces of the lightweight component 1 , or a substantially closed surface when the main surfaces 3 , 4 are viewed from above. Such a closed surface forms the support structure 2 shown in FIG. 1 when viewed in the direction of the surface normal to the main surfaces 4 and 5 , that is to say for example along the arrow X in FIG. 1.
Den Eindruck einer geschlossenen Fläche bei Betrachtung in der Richtung X des Stützgerüsts 2 ergibt sich dadurch, daß die Wa benwände 6, 7 in einer speziellen Schräg- bzw. Kipplage zu den Oberflächen 4 und 5 der Leichtbauelement 1 ausgerichtet sind und entweder mit benachbarten Wabenwandkanten aneinanderstoßen oder bevorzugt überlappt sind. Diese Lage wird bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Zickzackanordnung von aneinandergereihten Wabenwänden 6 bzw. 7 erreicht. Die zick zackförmig angeordneten Wabenwände 6 einer beliebig herausge griffenen Wabenwandreihe 6a sind versetzt zur benachbarten Reihe 7b mit Wabenwänden 7 angeordnet, und zwar bevorzugt mit einer gegenseitigen Versetzung von einer halben Periodenlänge einer Zickzackeinheit, die zwei unter einem vorgegebenen Winkel ver laufende, aufeinanderfolgende Wabenwände einer Reihe umfaßt.The impression of a closed surface when viewed in the direction X of the scaffolding 2 results from the fact that the wall ben 6 , 7 are aligned in a special inclined or tilted position to the surfaces 4 and 5 of the lightweight component 1 and either abut with adjacent honeycomb wall edges or are preferably overlapped. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, this position is achieved by a zigzag arrangement of honeycomb walls 6 and 7 strung together. The zigzag arranged honeycomb walls 6 of an arbitrarily selected honeycomb wall row 6 a are offset from the adjacent row 7 b with honeycomb walls 7 , preferably with a mutual offset of half a period of a zigzag unit, the two running at a predetermined angle, successive honeycomb walls of a series.
Durch die erfindungsgemäße Diagonalstruktur des Stützgerüsts 2 wird im Verbund mit dem die Zwischenräume des Gerüsts ausfüllen den Füllmaterial 3 ein hochstabiles Leichtbauelement 1 geschaf fen, das bei Krafteinleitung die Kräfte entlang der Diagonal struktur des Stützgerüsts 2 verteilt.The inventive diagonal structure of the scaffold 2 with the fill in the interstices of the scaffold is the filler material 3 a highly stable lightweight construction element 1 fen geschaf in the composite, which distributes the forces at force application along the diagonal structure of the scaffold. 2
Durch die erfindungsgemäß geschlossene Fläche des Stützgerüsts 2 bei im wesentlichen lotrechter Draufsicht auf die Hauptflächen 4 bzw. 5 des Leichtbauelements 1 wird erreicht, daß von außen über die Hauptflächen 4, 5 eingetriebene Befestigungsmittel, wie beispielsweise Nägel oder dergleichen, in den Wabenwänden 6, 7 stets einen stabilen Widerpart finden, so daß diese Elemente dauerhaft fest in dem Leichtbauelement verankert sind, sobald das entsprechende Befestigungsmittel wenigstens eine der Waben wände 6, 7 durchsetzt, wie dies beispielsweise anhand eines Nagels 8 in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. As a result of the closed surface of the scaffolding 2 according to the invention with a substantially vertical plan view of the main surfaces 4 and 5 of the lightweight component 1 , fastening means, such as nails or the like, driven in from the outside via the main surfaces 4 , 5 are achieved in the honeycomb walls 6 , 7 always find a stable counterpart, so that these elements are permanently firmly anchored in the lightweight component as soon as the corresponding fastening means penetrates at least one of the honeycomb walls 6 , 7 , as is shown schematically for example with the aid of a nail 8 in FIG. 1.
Das Stützgerüst 2 kann aus unterschiedlichem Material bestehen. Bevorzugt ist als Stützgerüstmaterial Aluminium, beispielsweise Aluminiumblech. Alternativ hierzu kann das Stützgerüst 2 aus Kunststoff, beispielsweise durch ein Extrusionsverfahren herge stellt werden.The support structure 2 can consist of different materials. Aluminum, for example aluminum sheet, is preferred as the scaffold material. Alternatively, the support structure 2 can be made of plastic, for example by an extrusion process.
Als Material für den Füllstoff 3 kommt beispielsweise Schaum- oder Gießmaterial, wie zum Beispiel mineralischer Baustoff, Styropor, PU aber auch Gasbeton in Betracht, mit dem das Stütz gerüst 2 ausgeschäumt oder ausgegossen wird. Das Stützgerüst 2 kann auch in geeignetes Füllmaterial hineingedrückt werden.The material for the filler 3 is, for example, foam or casting material, such as mineral building material, polystyrene, PU or gas concrete, with which the support frame 2 is foamed or poured out. The support structure 2 can also be pressed into a suitable filling material.
Wesentlich ist, daß ein Füllstoffmaterial gewählt wird, das eine gegenseitige Verbindung von Stützgerüst und Füllmaterial gewähr leistet, so daß weder das Füllmaterial für sich noch das Stütz gerüst für sich unbedingt hochsteife Eigenschaften aufzuweisen braucht.It is essential that a filler material is selected, the one mutual connection of scaffolding and filling material provides so that neither the filling material for itself nor the support to have high rigidity properties needs.
Während in Fig. 1 die Wabenwände 6 und 7 des Stützgerüsts 2 streng parallel zu der die Zeichnungsebene durchsetzenden Lot rechten ausgerichtet sind, kann es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur Erhöhung der Verankerungsfläche des erfindungsgemäßen Leichtbauelements 1 vorgesehen sein, die Wabenwände 6, 7 gegenüber dieser Vorzugsrichtung zu verkippen.While in Fig. 1, the honeycomb walls of the scaffold 2 strictly to the plane of the drawing passing through Lot aligned right parallel 6 and 7, it may according to be provided to an advantageous development of the invention for increasing the anchoring surface of the light device 1 according to the invention, the honeycomb walls 6, 7 with respect to to tilt this preferred direction.
Zugunsten einer Verankerung von Befestigungsmitteln, wie bei spielsweise des Nagels 8 in dem Leichtbauelement ist es vorteil hafterweise vorgesehen, entweder die Oberflächen der Wabenwände 6, 7 zu rauhen oder diese Wabenwände zu perforieren. Durch die Rauhung oder Perforierung der Wabenwände wird erreicht, daß die Spitze des Befestigungsmittels, beispielsweise des Nagels 8 eine Führung entgegen der Querrichtung entlang der Wabenwände er fährt, so daß der Nagel beim Eintreiben nicht an den Wabenwänden entlangrutscht, sondern unter allen Umständen diese durchdringt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der gerauhten bzw. perforier ten Wabenwände besteht in einer optimalen Verbindung des Stütz gerüsts mit dem Füllmaterial zum Zwecke der gegenseitigen stati schen Stabilisierung dieser beiden Elemente. Im Falle perforier ter Wabenwände vermag das Füllmaterial diese Wabenwände zu durchdringen, wodurch erreicht wird, daß die Wabenwände durch das Füllmaterial ,gewissermaßen miteinander vernäht werden. Im Falle rauher Wabenwände vermag das Füllmaterial sich mit der Wabenwandoberfläche besser zu vernetzen.In favor of anchoring fasteners, such as in the case of the nail 8 in the lightweight component, it is advantageously provided either to roughen the surfaces of the honeycomb walls 6 , 7 or to perforate these honeycomb walls. The roughening or perforation of the honeycomb walls ensures that the tip of the fastening means, for example the nail 8, runs a guide counter to the transverse direction along the honeycomb walls so that the nail does not slide along the honeycomb walls when driven in, but penetrates them under all circumstances. Another major advantage of the roughened or perforated honeycomb walls is an optimal connection of the support structure with the filler material for the purpose of mutual static stabilization of these two elements. In the case of perforated ter honeycomb walls, the filling material is able to penetrate these honeycomb walls, as a result of which the honeycomb walls are, as it were, sewn together by the filling material. In the case of rough honeycomb walls, the filling material is able to network better with the honeycomb wall surface.
Ein entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Leichtbauele ments besteht in seinem extrem geringen Eigengewicht, da auf grund der erfindungsgemäßen gegenseitigen Verbindung von Stütz gerüst und Füllmaterial das spezifische Gewicht des Füllmateri als als auch des Stützgerüsts sehr gering gehalten werden kann.A decisive advantage of the lightweight component according to the invention ment consists in its extremely low weight, because of due to the mutual connection of support according to the invention framework and filling material the specific weight of the filling material as well as the scaffolding can be kept very low.
In den Fig. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele ebener flächiger Bauelemente 10 bzw. 20 gezeigt. Die Bauelemente 10 bzw. 20 sind sandwichartig aufgebaut, wobei der Kern der Sandwichkonstruktion von dem erfindungsgemäßen Leichtbauelement 1 von Fig. 1 gebildet ist.In FIGS. 2 and 3 embodiments of flat-surface components 10 and 20 are shown. The components 10 and 20 are constructed in a sandwich-like manner, the core of the sandwich construction being formed by the lightweight component 1 according to the invention from FIG. 1.
Das Bauelement 10 von Fig. 2 umfaßt das Leichtbauelement 1 als Versteifungskern einschließende Platten 11 und 12, die bei spielsweise als Holzwerkstoffplatten ausgebildet sind. Die Plat ten 11 und 12 sind unmittelbar auf die ebenen Hauptflächen 4 und 5 des Leichtbauelements 1 aufgebracht, und zwar vorzugsweise durch Klebung, um Kältebrücken sowie Schallbrücken zwischen den Platten 11 und 12 zu vermeiden.The component 10 of Fig. 2 comprises the lightweight component 1 as a stiffening core enclosing plates 11 and 12 , which are formed for example as wood-based panels. The Plat th 11 and 12 are applied directly to the flat main surfaces 4 and 5 of the lightweight component 1 , preferably by gluing to avoid cold bridges and sound bridges between the plates 11 and 12 .
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Sandwich-Bauelements 10 von Fig. 2. Das Sandwich-Bauelement 20 von Fig. 3 umfaßt wiederum zwei außenliegende Platten 11 und 12 sowie das Leichtbauelement 1, das zwischen diesen Platten als Versteifungskern angeordnet ist. Die Platten 11 und 12 sind jedoch nicht unmittelbar auf die Hauptflächen 4 und 5 des Leichtbauelements aufgebracht. Vielmehr sind zwischen den Hauptflächen 4, 5 des Leichtbauelements 1 und den außenliegenden Platten 11 und 12 Isolierstoffplatten bzw. Isolierstofflagen 21 und 22 angeordnet. Als Material für die Isolierplatten 21 und 22 kommt schalldämmendes und/oder wärme dämmendes Material, wie zum Beispiel Styropor, und/oder feuch tigkeitsdämmendes Material (PE-Folie), in Betracht. Die Platten 21 und 22 sind bevorzugt mit dem Kern 1 und den außenliegenden Platten 11 und 12 verklebt. FIG. 3 shows a modification of the sandwich component 10 from FIG. 2. The sandwich component 20 from FIG. 3 again comprises two external plates 11 and 12 and the lightweight component 1 , which is arranged between these plates as a stiffening core. However, the plates 11 and 12 are not applied directly to the main surfaces 4 and 5 of the lightweight component. Rather, insulating material plates or insulating layers 21 and 22 are arranged between the main surfaces 4 , 5 of the lightweight component 1 and the outer plates 11 and 12 . As a material for the insulating plates 21 and 22 , sound-absorbing and / or heat-insulating material, such as polystyrene, and / or moisture-insulating material (PE film) comes into consideration. The plates 21 and 22 are preferably glued to the core 1 and the outer plates 11 and 12 .
Während bei herkömmlichen Bauelementen mit Sandwich-Konstruktion ein von außen in das Bauelement eingetriebenes Befestigungsele ment, wie beispielsweise ein Nagel, keinen, eine hinreichende Verankerung bewirkenden, Widerpart im Bauelement findet, dringt ein entsprechender Nagel 8, wie in Fig. 3 gezeigt, bis in den Kern 1 vor und durchdringt wenigstens eine, vorzugsweise zwei Wabenwände 6, 7. Dadurch werden die hohen Auszugswerte des er findungsgemäßen Leichtbauelements für Befestigungsmittel ohne weiteres auch für die auf der Grundlage dieses Elements aufge bauten Sandwich-Bauelemente erreicht.While in conventional components with a sandwich construction, a fastening element driven into the component from the outside, such as a nail, for example, does not find a counterpart in the component that causes sufficient anchoring, a corresponding nail 8 penetrates into, as shown in FIG. 3 the core 1 in front and penetrates at least one, preferably two, honeycomb walls 6 , 7 . As a result, the high pull-out values of the lightweight construction element according to the invention for fasteners are also readily achieved for the sandwich components built on the basis of this element.
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