DE69200316T2

DE69200316T2 - Verbundkonstruktion, insbesondere für Gebäude.

Info

Publication number: DE69200316T2
Application number: DE69200316T
Authority: DE
Inventors: Francis Ovaert; Pierre Potet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-07
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: IE921467A1; ATE109853T1; ES2062873T3; FR2676244A1; FR2676244B1; NO921749D0; CA2067440A1; EP0526261B1; FI922045A7; FI922045A0; DK0526261T5; JPH05133049A; FI922045L; US5329738A; IE65664B1; DE69200316D1; NO921749L; EP0526261A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundstrukturen, bei denen eine Schicht auf ein Blech aufgebracht ist, dessen Rückseite nicht zugänglich ist. Sie bezieht sich insbesondere auf die Anbringung von Isolierschichten oder Fassadenverkleidungen an Gebäuden.
Wenn man zum Beispiel isolierende Abdeckungen in Betracht zieht, welche eine isolierende Schicht enthalten, die aus Platten und einer Abdichtungsverkleidung bestehen, wobei dieser Zusammenbau an einem Trägerelement einer Bedachung befestigt ist, welches aus gerippten Blechen besteht, die an einem Gebälk befestigt sind, so verwendet man derzeitig für deren Befestigung selbstbohrende Schrauben mit einem gefrästen Kopf, die einen kleinen Durchmesser (etwa zwischen 3 mm und 6 mm) und eine Länge haben, welche größer ist, als die Dicke der Isolierplatten (um 10 bis 30 mm größer), die mit Hilfe des Gewindes im oberen Bereich der gerippten Bleche befestigt werden. Zwischen dem Schraubenkopf und der Oberfläche der Isolierplatte ist eine metallische Verteilerscheibe mit einer zentralen gebohrten und gefrästen Kuvette angeordnet, welche eine geringe Dicke und einen großen Durchmesser hat (etwa 70 mm). Die Abdichtungsschicht wird anschließend mit der Oberfläche der lsolierplatten und den Verteilerscheiben verklebt oder verschweißt, welche sich theoretisch in der oberen Ebene der Isolierplatten befinden.
Eine mögliche Variante besteht darin, daß die aus Unterlegscheibe und Schraube bestehenden Befestigungen erst angebracht werden, nachdem eine erste Abdichtungsmembrane montiert worden ist. Anschließend wird auf diese erste Membrane und auf die sichtbaren Unterlegscheiben und Schraubenköpfe eine zweite Membrane aufgebracht. Eine weitere Variante besteht darin, daß diese Befestigungen, welche längliche Unterlegscheiben und Schrauben enthalten, an der Kante der Bahn der Abdichtungsschicht angebracht werden. Die benachbarte Bahn überdeckt dann anschließend die erste Bahn sowie alle Unterlegscheiben und die sichtbaren Schraubenköpfe.
Der Einsatz solcher Schrauben bringt in keiner Weise zufriedenstellende Ergebnisse: die Schrauben werden mit Hilfe einer elektrischen Schraubvorrichtung eingesetzt, welche eine große Drehgeschwindigkeit und ein hohes Drehmoment hat. Es passiert dann häufig, insbesondere in den Fällen, in denen die Isolierplatten sehr kompakt und nur wenig komprimierbar sind und wenn das Blech nur dünn ist, daß die Schraube, welche mit der Unterlegscheibe in Anschlag tritt, sich weiter dreht, ohne eindringen zu können. Aus diesem Grund wird der Durchmesser der Bohrung identisch mit dem Außendurchmesser der Gewindegänge der Schraube und die Befestigung bringt nicht mehr die gewünschte Leistung.
Aus den gleichen Gründen, das heißt, hohe Drehgeschwindigkeit und/oder hohes Drehmoment, kann die Schraube zu tief in das gerippte Blech eingeschraubt werden und der Schraubenkopf versenkt sich zusammen mit der Verteilerscheibe, welche sich sogar verbiegen kann, in der Isolierplatte. In diesem Fall wird die Abdichtungsschicht nicht auf eine kontinuierliche und flache Unterlage aufgebracht, was ihrer Funktionalität schadet. Dieses Phänomen wird außerdem noch verstärkt, wenn die verwendete Isolierung stark komprimierbar ist, wie dies zum Beispiel bei Platten aus Steinwolle der Fall ist. Außerdem ergibt sich dadurch ein esthetischer Fehler an der Unterseite der Bedachung: die Schraube verformt in oberer Richtung den Bereich des gerippten Bleches, so daß dieses nicht mehr eben ist.
Außerdem kann, selbst wenn die Schraube korrekt angebracht worden ist, sich diese Schraube nach Fertigstellung der Bedachung unter der Einwirkung einer beaufschlagten Last, welche zum Beispiel entsteht, wenn ein Mensch auf die Verteilerschiebe und den Schraubenkopf tritt, in das gerippte Blech um einen oder mehrere Gewindegänge eindrücken. In diesem Fall haben die Außengewinde der Schraube die Bohrungen in dem Blech vergrößert und die Befestigung ist nicht mehr leistungsfähig.
Um diese Nachteile zu beseitigen und eine große Zuverlässigkeit der Befestigung unabhängig von der Komprimierbarkeit der lsolierplatten zu gewährleisten, wurden Verbundstrukturen einer Art vorgeschlagen, welche eine Schicht aufweisen, die mit Hilfe von mindestens einer Befestigungsvorrichtung an einem Blech befestigt werden, wobei diese Befestigungsvorrichtung auf der einen Seite ein Gewindeelement aufweist, welches aus einem Schaft mit einem drehbaren Kopf an einem seiner Enden und einem Gewindeteil an seinem anderen Ende besteht, sowie zwischen dem Gewindeteil und dem Kopf einen an den Gewindeteil anschließenden glatten Teil aufweist, und auf der anderen Seite ein Verteilerelement enthält, an dem der drehbare Verteilerkopf bei der Rotation dieses Elementes anliegt, wobei die Länge des Zusammenbauelementes bis zu dem Gewindeteil, eventuell nach einer vorbestimmten Kompression dieser Schicht, der Dicke der Schicht und des Verteilerelementes, welche um die Länge eines Verformungsflansches des Bleches vergrößert wurde, entspricht.
Die US-A-4 453 361 beschreibt eine Konstruktion dieser Art, in der der Durchmesser des glatten Teils des Zusammenbauelementes weitgehend bis auf den Durchmesser am Gewindegrund des Gewindeteils reduziert worden ist.
Diese Konzeption weist ganz wesentliche Nachteile auf:
- das Zusammenbauelement kann sich frei in der Bohrung des Bleches bewegen, so daß man weder eine vertikale Verkleidung noch eine mit einer Abdichtungsmembrane überdeckte weiche Isolierschicht befestigen kann, welche sehr schnell Falten werfen würde;
- zwischen der Bohrung des Bleches und dem glatten Teil kann feuchte Luft eindringen und eine Korrosion des Bleches verursachen. Sobald sich Rost entwickelt hat, sinkt die Festigkeit gegen Abriß sehr stark ab;
- das Zusammenbauelement kann sich unter dem Einfluß von Vibrationen ungewollt lockern.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile auszuschalten und eine feste Positionierung des Schaftes des Zusammenbauelementes, sowie einen Schutz gegen Korrosion und eine Lockerung der Verschraubung zu gewährleisten.
In diesem Sinne bezieht sich die Erfindung auf eine Verbundstruktur der vorgenannten Art, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Durchmesser des glatten Teils des Zusammenbauelementes deutlich größer ist, als der Durchmesser am Gewindegrund des Gewindeteils, so daß der Schraubenhals innen verstemmt ist und sich weitgehend dicht an diesen glatten Teil anschmiegt.
Nach weiteren kennzeichnenden Merkmalen:
- ist der Durchmesser dieses glatten Teils in etwa identisch mit der halben Summe des Durchmessers am Gewindegrund des Gewindeteils und des Außendurchmessers des Gewindes;
- das Zusammenbauelement endet anschließend an den Gewindeteil in einer selbstbohrenden Spitze oder, als mögliche Variante, in einem Gewindeschneider;
- der glatte Teil erstreckt sich bis zu dem Kopf dieses Zusammenbauelementes;
- die Struktur bildet die Verkleidung eines Gebäudes, wobei diese Schicht eine Isolierschicht ist, welche eventuell von einer Abdichtungsmembrane überdeckt wird und in der sich der Kopf der einzelnen Zusammenbauelemente an einer Unterlegscheibe abstützt, welche das Verteilerelement bildet, und in der diese Befestigungsvorrichtung eventuell von der Abdichtungsmembrane überdeckt wird;
- die Struktur eine Fassadenverkleidung bildet;
- die genannte Schicht eine Verkleidung und eine zwischengelegte Isoliermatte mit vorbestimmter Kompression enthält, wobei das Blech das Trägergerüst dieser Verkleidung bildet;
- die genannte Schicht steife Platten enthält, wobei dieses Blech ein Trägergerüst, insbesondere in Form von Stringern, für diese Platten bildet.
Nachstehend werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, in denen die Figuren im Einzelnen folgendes darstellen.
Die Fig. 1 zeigt eine Teilansicht der Befestigungsvorrichtung für eine Isolierschicht auf einem Trägerblech für die Verkleidung eines Gebäudes entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab eine Einzelheit einer solchen Befestigung.
Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht mit Abriß der Befestigung einer Fassadenverkleidung eines Gebäudes auf einem Trägergerüst entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 4 zeigt eine Teilansicht entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3; und
Die Fig. 5 zeigt analog zu der Darstellung aus der Fig. 1 ein weiteres Anwendungsbeispiel für die vorliegende Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt die Befestigungsvorrichtung für eine Isolierplatte (1) mit einer Dicke (e), welche von einer Abdichtungsmembrane (1A) überdeckt wird und die an einem gerippten Blech (2) befestigt ist, welches vorher an einem Gebälk (3) eines Gebäudes befestigt worden ist. Diese Befestigung erfolgt an den Wellenspitzen des Bleches (2) mit Hilfe von Vorrichtungen (4), die jeweils aus einem Zusammenbauelement (5), welches in der nachstehenden Beschreibung aus Gründen der Vereinfachung mit dem Terminus "Schraube" bezeichnet werden, und einer Verteilerscheibe (6) bestehen. Die Schrauben (5) und das Blech (2) sind mit einer korrosionshemmenden Beschichtung versehen.
Die Schraube (5) enthält an ihrem oberen Ende einen gefrästen Kopf (7), sowie ein unteres Gewindeteil (8) unter dem Blech (2) und, zwischen dem Kopf und diesem Teil (8), einen glatten zylindrischen Körper (9). Der Gewindeteil (8) verlängert sich nach unten durch eine selbstbohrende Schneidspitze (10). Die Schraube (5) ist in klassischer Weise durch einfache spanungsfreie Umformung eines Schaftes, welcher den Durchmesser des Körpers (9) hat, in einer Weise hergestellt, daß letzterer (Fig. 2) einen Durchmesser (a) aufweist, welcher zwischen dem Durchmesser (b) am Gewindegrund und dem Außendurchmesser (c) des Teils (8) liegt und insbesondere etwa gleich (b + c)/2 sein kann. Außerdem liegt die Höhe (1) des Kopfes (7) und des Körpers (9) in der Nähe der festzusetzenden Dicke (e), wie dies weiter unten noch beschrieben wird.
Die Unterlegscheibe (6) ist entweder kreisförmig ausgebildet oder hat eine längliche Form und weist eine gefräste zentrale Bohrung (11) auf, deren Peripherie mit dem Schraubenkopf (7) zusammenfällt.
Die Anbringung der Vorrichtung (4) mit Hilfe einer elektrischen Schraubvorrichtung beinhaltet die nachstehend beschriebene Folge von Arbeitsschritten, welche entlang dem Rand von zwei Bahnen der Abdichtungsbeschichtung (1A) durchgeführt werden:
- Einsetzen der Verteilerscheibe (6) an der oberen Seite der Kante einer Bahn (14A) der Membrane (1A);
- Einsetzen der Schraube (5) in die Bohrung (11) der Unterlegscheibe durch die Bahn (l4A) und die Isolierschicht (1);
- Bohren des Bleches (2) durch Rotation der Spitze (10); das Blech wird dadurch lokal in unterer Richtung verformt;
- Verschrauben des Gewindeteils (8) in dem Blech (2) bis der Gewindekopf (12), welcher durch die Verbindung des Körpers (9) der Schraube mit dem Gewindeteil (8) hergestellt wird, in unterer Richtung die geschnittene Bohrung überschritten hat, welche dann den gleichen Durchmesser (b) hat, wie der Gewindegrund des Gewindeteils (8);
- anschließend dreht sich die Schraube, welche mit Hilfe der elektrischen Schneidvorrichtung angetrieben wird, sehr schnell um sich selbst; da der Durchmesser (a) des Körpers (9) der Schraube deutlich größer ist, als der Durchmesser (b), das heißt der Durchmesser der Bohrung, wird letzterer durch radiale Verstemmung vergrößert und bildet einen Schraubenhals (15), dessen innere Oberfläche weitgehend glatt ist und sich über seine gesamte Höhe (h) an den glatten Teil (9) anschmiegt. Die Höhe (h) liegt in allen Fällen deutlich über der Dicke des Bleches (2) und der Durchmesser (d) des Schraubenhalses ist gleich (a).
Danach dringt die Schraube nicht weiter ein und der Schraubenkopf (12) verbleibt weitgehend in der Ebene der unteren Seite des Bleches (2), und der Schraubenhals (15) bildet eine Lagerfläche, welche die Achse X-X der Schraube (5) fest positioniert und es gleichzeitig dieser Schraube erlaubt, sich um ihre eigene Achse zu drehen und in axialer Richtung zu gleiten.
Nachdem alle Vorrichtungen (4) an Ort und Stelle angebracht worden sind, wird die Kante einer zweiten Bahn (14B) der Abdichtungsmembrane (1A) schließlich an der Kante der ersten Bahn und auf den Unterlegscheiben (6) verklebt oder aber verschweißt.
Unter der Einwirkung einer in vertikaler Richtung auf die Schraube beaufschlagten Last kann sich diese ebenso wie die Unterlegscheibe (6) in die Isolierplatte (1) eindrücken, ohne daß später ein Verlust der Festigkeit gegen Abriß auftritt. Dank der durch den Schraubenhals (15) gewährleisteten vertikalen Führung besteht außerdem keine Gefahr, daß sich diese Abdichtungsmembrane verwirft. Im übrigen schützt der enge Kontakt zwischen dem Schraubenhals (15) und dem Körper (9) den Zusammenbau gegen das Auftreten von Korrosion, obwohl aufgrund der Verschraubung der Schraube (5) der Schraubenhals keinen Korrosionsschutz aufweist.
Man wird ebenfalls feststellen, daß die Schrauben (5) nach dem Einsetzen nicht mehr gelöst werden können, da durch die Verstemmung des Schraubenhalses (15) die in das Blech durch den Gewindeteil (8) gebohrten Gewinde praktisch verschwunden sind.
Die exakte Länge (i) des Kopfes (7) und des Körpers (9) wird so berechnet, daß sich, wenn der Gewindekopf (12) an dem Blech (2) anliegt, die obere Fläche des Schraubenkopfes (7) in der Ebene der oberen Fläche der Unterlegscheibe (6) befindet. Daher muß die Länge (i) die Länge (h) des Schraubenhalses (15) in Betracht ziehen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Befestigung mit Hilfe der Vorrichtungen (4) einer mit vertikalen Riefen versehenen metallischen Verkleidung (16) an den horizontalen Rippen (17) eines metallischen Gerüstes (18) mit einer Zwischenlage aus einer elastischen isolierenden Matte (19), welche zum Beispiel aus Steinwolle besteht, um die Fassade eines Gebäudes zu verkleiden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Schrauben erlaubt es, die Matte (19) nur in einem vorbestimmten Maß an den Befestigungen zu komprimieren, wie sich dies ganz deutlich aus der Darstellung der Fig. 4 ergibt, wobei der Schraubenkopf (12) hinter den Rippen (17) zur Anlage kommt. Auf diese Weise ist es möglich, die ebene Beschaffenheit der Außenfläche der Verkleidung zu verbessern. Man kann auf diese Weise feststellen, daß sich die Schraubenköpfe (5) direkt an der Verkleidung (16) abstützen. Der Schraubenhals (15) hält die Schrauben (5) in horizontaler Stellung.
Die Fig. 5 zeigt die Verwendung einer Schraube (105), welche gleich der in Fig. 1 gezeigten Schraube ist, die jedoch einen flachen Kopf (107) besitzt, um eine geringfügig komprimierbare Struktur (101), wie zum Beispiel eine vertikale Sandwichstruktur, welche eine Platte (120) aus Gips oder Holz , sowie zwei Außenhäute (121, 122) aufweist, an einem dicken Trägerblech (102), wie zum Beispiel einem Stringer zu befestigen. In diesem Fall enden die Schrauben (105) vorzugsweise in einem Gewindeschneider (110). Soweit notwendig, kann eine (nicht dargestellte) elastische Dichtscheibe zwischen dem Kopf (107) und der Außenhaut (121) im Preßsitz angeordnet werden, welche dann wiederum als Verteilerelement für die Anzugskraft zum Beispiel der Verkleidung (16) in dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Beispiel dient.
In überraschender Weise konnte hiermit festgestellt werden, daß die Festigkeit gegen Abriß der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung praktisch die gleiche ist, wie diejenige von klassischen Schrauben, deren Gewinde mit dem Trägerblech in Eingriff bleibt.

Claims

1. Verbundstruktur von einer Art, welche eine Schicht (1; 16, 19; 101) aufweist, die mit Hilfe von mindestens einer Befestigungsvorrichtung (4; 105) an einem Blech (2; 18; 102) befestigt ist, wobei diese Befestigungsvorrichtung einerseits ein mit einem Gewinde versehenes Zusammenbauelement (5; 105) enthält, welches aus einem Schaft besteht, welcher an einem seiner Enden einen Kopf (7) für die Einleitung einer Drehbewegung, und an seinem anderen Ende einen Gewindeteil (8) enthält, sowie zwischen diesem Gewindeteil und diesem Kopf einen an den Gewindeteil anschließenden glatten Teil (9), und andererseits ein Verteilerelement (6; 16; 121) aufweist, an dem der die Drehbewegung einleitende Kopf dieses Elementes anliegt, wobei die Länge (i) dieses Zusammenbauelementes bis zu dem Gewindeteil (8) der Dicke (e) der Schicht und des Verteilerelementes, eventuell nach einer vorbestimmten Kompression der Schicht erhöht um die Länge eines Schraubenhalses (15) für die Verformung des Bleches, entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (a) des glatten Teils (9) dieses Zusammenbauelementes deutlich größer ist, als der Durchmesser (b) am Gewindegrund des Gewindeteils (8), so daß der Schraubenhals (15) innen verstemmt ist und sich weitgehend an diesen glatten Teil anschmiegt.

2. Verbundstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (a) dieses glatten Teils (9) etwa gleich der halben Summe dieses Durchmessers (b) am Gewindegrund sowie des Außendurchmessers (c) des Gewindeteils ist.

3. Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenbauelement anschließend an den Gewindeteil (8) in einer selbstbohrenden Spitze (10) endet.

4. Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenbauelement anschließend an den Gewindeteil in einem Gewindeschneider (110) endet.

5. Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der glatte Teil (10) bis zu dem Kopf (7) dieses Zusammenbauelementes erstreckt.

6. Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verkleidung für ein Gebäude bildet, wobei die genannte Schicht (1) eine Isolierschicht ist, welche eventuell von einer Abdichtungsmembrane (1A) überdeckt wird, und daß sich der Kopf (7) jedes der Zusammenbauelemente (5) an einer Unterlegscheibe (6) abstützt, welche das genannte Verteilerelement bildet und daß diese Befestigungsvorrichtung eventuell von dieser Abdichtungsmembrane überdeckt wird.

7. Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Fassadenverkleidung (16, 19; 101) bildet.

8. Verbundstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schicht (16, 19) eine Verkleidung (16) und eine dazwischengelegte Isoliermatte (19) mit vorbestimmter Kompression aufweist, wobei das Blech (18) ein Trägergerüst für diese Verkleidung bildet.

9. Verbundstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schicht steife Platten (101) aufweist und das Blech (102) insbesondere in Form von Stringern ein Trägergerüst für diese Platten bildet.