EP0070532B1 - Schalldämmendes Wandbausystem für Industriebauten, sowie Kassettenprofil hierfür - Google Patents

Schalldämmendes Wandbausystem für Industriebauten, sowie Kassettenprofil hierfür Download PDF

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EP0070532B1
EP0070532B1 EP82106398A EP82106398A EP0070532B1 EP 0070532 B1 EP0070532 B1 EP 0070532B1 EP 82106398 A EP82106398 A EP 82106398A EP 82106398 A EP82106398 A EP 82106398A EP 0070532 B1 EP0070532 B1 EP 0070532B1
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EP
European Patent Office
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construction system
wall construction
web
accordance
cassette
Prior art date
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Expired
Application number
EP82106398A
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English (en)
French (fr)
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EP0070532A1 (de
Inventor
Adolf Dipl.-Ing. Druffner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
G&H Montage GmbH
Original Assignee
G&H Montage GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by G&H Montage GmbH filed Critical G&H Montage GmbH
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Publication of EP0070532A1 publication Critical patent/EP0070532A1/de
Application granted granted Critical
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/84—Sound-absorbing elements
    • E04B1/86—Sound-absorbing elements slab-shaped
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
    • E04B2/88—Curtain walls
    • E04B2/90—Curtain walls comprising panels directly attached to the structure
    • E04B2/92—Sandwich-type panels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/84—Sound-absorbing elements
    • E04B2001/8423—Tray or frame type panels or blocks, with or without acoustical filling
    • E04B2001/8442—Tray type elements

Definitions

  • the invention relates to a sound-absorbing wall construction system for industrial buildings to be erected in steel or reinforced concrete skeleton construction, such as power plant buildings, according to the preamble of claim 1, and to a cassette profile particularly suitable for this.
  • Wall construction systems in skeleton construction are used in particular for commercial buildings such as power plant buildings and towers.
  • a construction method that has proven itself in practice is, for example, to provide bars made of structural steel that are spaced apart from each other, on which spacers, for example in the form of welding bolts, are used to support outer cladding made of trapezoidal sheet metal and an inner insulation layer made of mineral fiber boards or asbestos-cement boards, for example.
  • the horizontal bars of the skeleton can be omitted in that essentially C-shaped panels or rectangular cassettes are attached directly to the upright supports.
  • the attachment to the supports is carried out via a lower flange, which corresponds to the central part of the C-shape, while the two legs of the C-shape project outwards from the supports as webs.
  • Sound-absorbing material for example in the form of mineral fiber boards, can be used in the C-shape.
  • upper webs which are angled in the same direction and are parallel to the lower web are formed, which serve for stiffening and in particular form a fastening surface for the clothing to be fastened to the outside of the top webs.
  • the free ends of the top chords are either flat or provided with a small edge bead in the manner customary in sheet metal processing in order to optically break the free edge and to avoid corrugations in the course of production.
  • Such a construction not only has the advantage that horizontal bars made of structural steel are saved, but also ensures that the interior of the building is closed quickly to the outside. As a result, the building is closed off by the cassettes, particularly in boiler construction, even before the insulating material is introduced into the cassettes and the clothing is fastened, so that it is no longer necessary to hang tarpaulins to protect welding work.
  • the inner shell of the wall formed from the cassette profile profiles can withstand the static requirements of wind without cladding and the introduction of insulation material, which requires not insignificant static strength.
  • This is also achieved with rolled cassette profiles of low sheet steel thickness of, for example, 0.75 mm with suitably small dimensions in that the adjacent webs and top chords of stacked cassette profiles abut one another and thus form a horizontal rail of increased strength with double wall thickness and mutual support, which to a certain extent corresponding horizontal bar made of profile steel replaced.
  • the rigid design of the web area due to double layers and mutual support also leads to a better acoustic coupling between the inner shell formed by the bottoms or lower straps of the cassette profiles and the outer shell formed by the cladding of the wall construction system.
  • the aim should be to decouple the inner shell from the outer shell as much as possible and to limit the structurally and structurally necessary connections between the shells to as few places as possible, as well as to make these points as soft and elastic as possible in order to achieve the desired decoupling and To minimize structure-borne noise transmission.
  • the invention has for its object to provide a wall construction system of the type outlined in the preamble of claim 1, which results in improved sound insulation with increased static strength.
  • the shortened web has only reduced strength, which decreases sharply towards its edge region; Because with thin sheet metal profiles, the »break « occurs through dents and only carries the material in the vicinity of bends or bends. For the shortened web, this means that forces are only absorbed in the corner area between the web base and the lower flange, that is, the material there bears, while the outer web edge no longer results in any significant stiffening effect.
  • stiffening and mutual support therefore only take place in the region of the adjacent bottom chords, that is to say the inner shell of the wall construction system, while at a distance therefrom only the web with the top flange has stiffening effect. while the shortened bridge simply follows deforming movements without any significant resistance. This is not the case without shortening one of the webs, i.e. when two webs are created, each with an upper chord, since the corner area between the webs and the upper chords then results in a stiffening angle in both cases and thus essentially both webs over their entire length, but in any case Support and stiffen equally in the area of their two ends.
  • connection between the inner shell formed by the lower straps and the outer shell formed by the clothing becomes elastically softer and more flexible.
  • the web area becomes more flexible in the vertical direction of the wall and can elastically deflect in the event of thermal expansion of the clothing, as a result of which the load on the facade screws caused by such movements is correspondingly reduced.
  • the strength or load-bearing capacity of the one remaining top chord with the bevel edge is greater than the strength of two abutting upper chords without a bevel, so that the load-bearing capacity of the remaining one upper chord with a bevel in the wall construction system according to the invention is greater than the load capacity of the two top chords in the generic wall construction system .
  • a comparative analysis of the generic wall construction system with the wall construction system according to the invention thus shows that in the wall construction system according to the invention the web area is statically weakened and the acoustic decoupling is thereby improved and the web area can yield elastically during sliding movements of the clothing made of trapezoidal profile sheet metal, while on the other hand the strength in the area of the remaining top flange is increased by leaps and bounds due to the technically simple measure of the additional bending against deflection, so that overall, despite the weakening of the web area, the overall load-bearing capacity of the cassette profile is higher.
  • a cassette profile according to claim 10 also realizes the principle according to the invention before installation in a wall construction system according to the invention and is independently tradable.
  • a wall construction system has upright supports 1 which are arranged at a distance from one another, for example in the form of steel profile beams, to which essentially C-shaped cassette profiles 2 are fastened with their bottoms.
  • the cassette profiles 2 are arranged horizontally and can be of great length, for example they can extend over the entire wall width, while the supports 1 are arranged at greater intervals and support each cassette profile 2 at these intervals. In the example, the mutual distance between the supports may be 1 8 m.
  • Each cassette profile 2 consists in the manner also shown in FIG.
  • the width b u of the lower chord 3 may be 1000 mm and the width b o of the upper chord 6 90 mm.
  • the height h 1 of the uncut web 4 may be 240 mm and the height h 2 of the shortened web 5 may be 145 mm, while the width b K of the fold 7 may be 25 mm.
  • All angles are at least approximately right angles, the webs 4 and 5 projecting in the same direction from the lower flange 3 and the bend 7 from the upper flange 6 in the direction of the lower flange 3.
  • the upper chord 6 lies on the same side of the web 4 as the lower chord 3, although it is of no functional importance.
  • Each cassette profile was bent accordingly from 1.5 mm thick sheet steel, which is available in a 1.5 m coil width.
  • steel sheet of reduced thickness it is of course also possible, for example, to produce by rolling instead of being produced by folding, the name of the folding 7 not necessarily implying a corresponding production on a folding machine.
  • a mild steel St 37 with a yield stress of 331.0 N / mm 2 , a breaking limit of 405.1 N / mm 2 and an elongation at break of 22.52% was used as the steel sheet, the yield point of which could be increased by cold working, whereby the breaking stress and elongation values meet the requirements of DIN 1623, sheet 2.
  • the load-bearing width of the upper flange 6 is limited to the area of the edge between the web 4 and the upper flange 6, while due to the additional edge on the bevel 7 in the case of the dimensioning of the upper flange width b o of 90 mm given as an example, this is almost the same carries the entire width of the upper chord 6 and the additional edge also increases the supporting area of the upper chord 6 on the other edge. It has been shown that the load capacity of the cassette profile 2 drops to only about 35% of the previous value, if only the fold 7 is omitted.
  • the cassette profiles 2 are mounted one above the other on the supports 1 in the manner shown in FIGS. 1 and 3, the unabridged webs 4 being at the top.
  • a shortened web 5 of the other cassette profile 2 is adjacent and bolted to an unshortened web 4 of the one cassette profile 2.
  • the type and position of the screw connections is indicated in FIG. 3 by dash-dotted lines, to which express reference is made.
  • the unshortened web 4 with the upper flange 6 and the bevel 7 is practically only load-bearing, while the shortened web 5 follows deformations, in particular bends of the web 4 in the vertical direction of the wall construction system without noticeable resistance.
  • the web area is thereby weakened and elastically softer, so that in view of the large width b u of the lower chord 3 of 1000 mm overall, acoustic decoupling and reduction of the structure-borne noise transmission between the the inner shell of the lower chords 3 forming the wall construction system and a cladding 8, which is illustrated in FIG. 3, and forms the outer shell of the sound-insulating wall construction system after attachment to the upper chords 6.
  • the cladding 8 consists in the usual way of trapezoidal sheet steel or aluminum with vertically running trapezoidal projections, between which the cladding 8 is fastened to the upper straps 6 with self-tapping facade screws.
  • the trapezoidal sheets of the facade cladding 8 have a height that extends over a plurality of upper chords 6, as is illustrated in FIG. 3.
  • each trapezoidal sheet field 8a, 8b and 8c may extend over the height of four cassette profiles 2, but larger heights of the springs 8a, 8b and 8c are also possible.
  • the fields 8a, 8b and 8c are arranged such that the upper field z. B. 8a in an overlap area 9, the upper edge of the lower field z. B.
  • cassette profiles 2 can, if necessary, be stiffened by stiffeners 10, as dash-dotted in FIG. 3 and visible in FIG. 1 with solid lines. This also avoids in the worst cases that the cassette profiles 2 collapse approximately due to the weight of the clothing 8 in that the webs 4 are pulled down due to their flexibility.
  • Stiffeners 10 of this type which in the example are designed as vertically installed stiffening walls, can be expedient in particular in the case of clothing 8 made of heavier steel sheet and can of course also have any other suitable shape. Since the stiffeners 10 are in any case limited to the area of the supports 1 arranged next to one another at a large distance, they functionally do not appear to be disadvantageous overall.
  • the upper cassette profile 2 according to FIG. 1 is shown as it is after it is attached to the supports 1.
  • provisional weather protection of the interior already takes place as a result, so that hanging with tarpaulins or the like can be omitted.
  • a layer 11 of insulating material for example in the form of mineral fiber boards, is then introduced into the open interior of each cassette profile 2 on the side of the lower flange 3 facing away from the supports 1 and is fastened, for example, by gluing.
  • the thickness of the layers 11 is in any case less than the height of the unabridged webs 2, and expediently also somewhat less than the height of the shortened web 5, so that it fully supports the underside of the layer 11.
  • the lower flange 3 is relieved and only contributes to a comparatively small extent; so is in any case the middle third of the lower flange 3 for the Strength without meaning.
  • the lower chord 3 perforated in this way is deposited with sound-absorbing material in the form of an adsorbent layer 13, for example made of mineral felt, the result is a corresponding soundproofing of the interior bounded by the wall.
  • Such sound absorption is particularly important, for example, in the case of power plant nacelles, in the interior of which the sound level is to be reduced.
  • a partition 14 is installed between the layer 11 of insulating material and the absorber layer 13. With regard to sound insulation, the partition 14 then acts instead of the lower flange 3 as the inner shell of the wall construction system. Given the spacing between the two shells from the point of view of sound technology, the construction depth of the cassette profiles 2 thus increases in the case of the embodiment according to FIG. 2 by the thickness of the absorber layer 13, which in the example may have a thickness of 40 mm.
  • the embodiment of the invention shown corresponds to all currently valid building regulations, such as the "Guidelines for facade cladding with and without substructure, edition 1975” and the draft of DIN 18516 “Exterior wall cladding", so that complex individual approvals can be omitted.
  • elastic bands 15 and 16 made of foam rubber are arranged between the webs 4 and 5 of adjacent cassettes on the one hand and between the upper chords 6 and the inner surface of the clothing 8 on the other hand, in order to further minimize structure-borne noise transmissions.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein schalldämmendes Wandbausystem für in Stahl- oder Stahlbeton-Skelettbauweise zu errichtende Industriebauten, wie Kraftwerksgebäude, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein hierfür besonders geeignetes Kassettenprofil.
  • Wandbausysteme in Skelettbauweise werden insbesondere für Nutzbauten wie etwa Kraftwerksgebäude und -türme eingesetzt. Eine in der Praxis bewährte Konstruktionsweise besteht etwa darin, an aufrechten Stützen im Abstand voneinander liegende Riegel aus Baustahl vorzusehen, an denen über Abstandshalter beispielsweise in Form von Schweißbolzen eine äußere Bekleidung etwa aus Trapezblech und eine innere Dämmschicht etwa aus Mineralfaserplatten oder auch Asbestzementplatten abgestützt ist.
  • Bei einer gattungsgemäßen Bauform, die bereits in der Praxis eingesetzt wurde, können die horizontalen Riegel des Skelettes dadurch entfallen, daß im wesentlichen C-förmige Paneele oder Langfeldkassetten unmittelbar an den aufrechten Stützen befestigt werden. Die Befestigung an den Stützen erfolgt dabei über einen Untergurt, der dem Mittelteil der C-Form entspricht, während die beiden Schenkel der C-Form als Stege von den Stützen nach außen ragen. In die C-Form kann schalldämmendes Material etwa in Form von Mineralfaserplatten eingesetzt werden. An den Außenseiten der Stege sind gleichsinnig abgewinkelte, parallel zum Untergurt liegende Obergurte angeformt, die der Versteifung dienen und insbesondere eine Befestigungsfläche für die an der Außenseite der Obergurte zu befestigende Bekleidung bilden. Die freien Enden der Obergurte sind entweder plan oder in der in der Blechverarbeitung üblichen Weise mit einer kleinen Randsicke versehen, um den freien Rand optisch zu brechen und Wellungen im Zuge der Herstellung zu vermeiden.
  • Eine solche Bauweise besitzt nicht nur den Vorteil, daß horizontale Riegel aus Baustahl eingespart werden, sondern gewährleistet auch einen schnellen Abschluß des Gebäudeinnenraumes nach außen. Dadurch wird insbesondere etwa im Kesselbau das Gebäude durch die Kassetten abgeschlossen, schon bevor das Dämmaterial in die Kassetten eingebracht und die Bekleidung befestigt ist, so daß ein Abhängen von Planen etwa zum Schutz von Schweißarbeiten nicht mehr erforderlich wird.
  • Hierzu ist allerdings erforderlich, daß die aus den Kassettenprofilenprofilen gebildete Innenschale der Wand auch ohne Bekleidung und Einbringung von Dämmaterial für sich alleine den statischen Anforderungen aus Wind gewachsen ist, was nicht unerhebliche statische Festigkeit erfordert. Diese wird auch bei gerollten Kassettenprofilen geringer Stahlblechstärke von beispielsweise 0,75 mm bei geeignet geringen Ab messungen dadurch erreicht, daß die benachbarten Stege und Obergurte übereinanderliegender Kassettenprofile aneinander anliegen und so eine horizontale Schiene erhöhter Festigkeit mit doppelter Wandstärke und gegenseitiger Abstützung bilden, welche gewissermaßen den entsprechenden horizontalen Riegel aus Profilstahl ersetzt.
  • Diese konstruktiv vorgesehene flächige Anlage benachbarter Stege und Obergurte führt jedoch zu anderen Nachteilen. So ist die Paßgenauigkeit der Kassettenprofile zu gering, um hinsichtlich der benachbarten, von den Stegen frei auskragenden Obergurte eine exakte Parallellage und flächige gegenseitige Anlage zu gewährleisten. Da die Bekleidung in Form von Trapezprofilen in der Regel durch selbstschneidende Fassadenschrauben an den Obergurten befestigt wird, ist deren Verankerung undefiniert und Zufälligkeiten unterworfen; dies umso mehr, als der untenliegende Obergurt beim Vorbohren häufig elastisch ausweicht und dann zurückfedert, so daß die Einschraubbohrungen nicht mehr exakt fluchten. Insbesondere bei einer Verwendung dünner Blechstärken für die Kassettenprofile derart, daß erst die Summe der Wandstärken an den Obergurten das erforderliche Fleisch für eine einwandfreie Verankerung der Fassadenschrauben ergibt, kann hierdurch die vorgeschriebene Festigkeit der Verankerung der Fassadenschrauben und damit der Bekleidung unterschritten werden.
  • Diese Gefahr einer Lockerung der Befestigung der Bekleidung an den Obergurten wird weiter dadurch erhöht, daß die Bekleidung in Form von Trapezprofilfeldern über eine Mehrzahl übereinanderliegender Kassettenprofile und damit Obergurte reicht und durch Wärmedehnungen und Wärmeschrumpfungen erhebliche Kräfte in die Befestigungen eingeleitet werden. Da andererseits der Stegbereich der aneinanderliegenden Kassettenprofile durch die Doppellagigkeit und gegenseitige Abstützung gut ausgesteift ist und in Querrichtung zur Steglänge nur geringfügig nachgibt, müssen diese Belastungen praktisch vollständig von den Fassadenschrauben abgefangen werden, was diese und insbesondere deren Sitz in den Obergurten zusätzlich belastet.
  • Die steife Ausbildung des Stegbereichs durch Doppellagigkeit und gegenseitige Abstützung führt darüber hinaus zu einer besseren akustischen Kopplung zwischen der durch die Böden oder Untergurte der Kassettenprofile gebildeten Innenschale und der durch die Bekleidung gebildeten Außenschale des Wandbausystems. Unter Schalldämmgesichtspunkten ist anzustreben, die innere Schale von der äußeren Schale möglichst weitgehend zu entkoppeln und die statisch und konstruktiv notwendigen Verbindungen zwischen den Schalen auf möglichst wenige Stellen zu beschränken, sowie darüber hinaus diese Stellen möglichst weich elastisch auszubilden, um die gewünschte Entkopplung zu erzielen und KörperschallÜbertragung zu minimieren. Bei den bisher eingesetzten Kassettenprofilen vergleichsweise geringer Blechstärke ist jedoch die Höhe der Untergurte aus statischen Gründen begrenzt und erfolgt an den somit in vergleichsweise geringen Abständen liegenden Obergurten eine durch die Doppellagigkeit und gegenseitige Abstützung der Stege besonders ausgesteifte Verbindung zwischen der Innenschale und der Außenschale. Schematisch betrachtet ergibt sich somit an einer Vielzahl von Stellen eine besonders steife Verbindung zwischen der Innenschale und der Außenschale mit entsprechend guter akustischer Kopplung und hoher Körperschallübertragung.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wandbausystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, welches bei erhöhter statischer Festigkeit eine verbesserte Schalldämmung ergibt.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Danach wird jeweils nur einer der Stege des Kassettenprofils mit einem Obergurt versehen, während der andere Steg verkürzt ohne Obergurt ausgeführt wird. Dies hat zur Folge, daß der verkürzte Steg nur verminderte, zu seinem Randbereich stark abnehmende Festigkeit besitzt; denn bei dünnen Blechprofilen erfolgt der »Bruch« durch Beulen und trägt lediglich das Material in der Nachbarschaft von Abwinkelungen oder Abkantungen. Dies bedeutet für den verkürzten Steg, daß lediglich im Eckbereich zwischen dem Steggrund und dem Untergurt Kräfte aufgenommen werden, also das dortige Material trägt, während der äußere Stegrand keinen nennenswerten Aussteifungseffekt mehr ergibt. Im Anlagebereich des Steges mit Obergurt des einen Kassettenprofils und des verkürzten Steges des benachbarten Kassettenprofils erfolgt eine Aussteifung und gegenseitige Abstützung somit nur im Bereich der benachbarten Untergurte, also der Innenschale des Wandbausystems, während im Abstand hiervon praktisch nur noch der Steg mit Obergurt Aussteifungswirkung besitzt, während der verkürzte Steg verformenden Bewegungen ohne nennenswerten Widerstand einfach folgt. Dies ist ohne Verkürzung des einen Steges, also bei Anlage zweier Stege mit je einem Obergurt nicht der Fall, da der Eckbereich zwischen den Stegen und den Obergurten dann in beiden Fällen einen Aussteifungswinkel ergibt und somit beide Stege im wesentlichen über ihre ganze Länge, jedenfalls aber im Bereich ihrer beiden Enden gleichermaßen mittragen und aussteifen.
  • Durch die Verkürzung des einen Steges wird somit erreicht, daß die Verbindung zwischen der durch die Untergurte gebildeten Innenschale und der durch die Bekleidung gebildeten Außenschale elastisch weicher und nachgiebiger wird. Hierdurch erfolgt eine verbesserte akustische Entkopplung und geringere Körperschallübertragung zwischen Innenschale und Außenschale. Weiterhin wird der Stegbereich in Vertikalrichtung der Wand nachgiebiger und kann bei Wärmedehnungen der Bekleidung elastisch ausweichen, wodurch die Belastung der Fassadenschrauben durch derartige Bewegungen entsprechend verringert wird.
  • Dadurch, daß am äußeren Längsrand des verbleibenden Obergurtes des nicht verkürzten Steges eine in Richtung auf den Untergurt weisende Abkantung vorgesehen ist, ergibt sich andererseits eine verbesserte Aussteifung des verbleibenden einen Obergurtes. Überraschend zeigt sich, daß diese Aussteifung nicht nur die Verkürzung des anderen Steges und das Fehlen des zweiten Obergurtes wettmacht, sondern eine sprunghafte Erhöhung der statischen Festigkeit ergibt. Bei gleichem Materialeinsatz hat sich gezeigt, daß die Abkantung am äußeren Rand des verbleibenden einen Obergurtes gegenüber einer Ausführung ohne eine solche Abkantung, also mit planem oder nur angesicktem Rand, eine Erhöhung der Festigkeit, also der Tragfähigkeit des Kassettenprofils gegenüber Biegemomenten aus Windbelastung, von rund 200% ergibt. Diese überraschend starke Erhöhung der Festigkeit hat, wie genauere Untersuchungen ergaben, ihren Grund wohl in der Wechselwirkung zwischen dem Aussteifungswinkel zwischen Obergurt und Steg einerseits und dem weiteren, durch die Abkantung geschaffenen Aussteifungswinkel am äußeren Rand des Obergurtes andererseits; diese Wechselwirkung erfolgt in dem Sinne, daß durch den zusätzlichen Aussteifungswinkel am äußeren Rand des Obergurtes mehr Material im Mittelteil des Obergurtes mitträgt, während bei nur einem Aussteifungswinkel zwischen Obergurt und Steg ein Beitrag des Materials des Obergurtes zur Aussteifung schon in geringem Abstand von diesem Aussteifungswinkel nicht mehr vorliegt. Durch die Abkantung wird somit die mittragende Breite des Obergurtes beträchtlich erhöht.
  • Insgesamt ist damit die Festigkeit oder Tragfähigkeit des einen verbleibenden Obergurtes mit der randseitigen Abkantung größer als die Festigkeit zweier aneinander anliegender Obergurte ohne Abkantung, so daß die Tragfähigkeit des verbleibenden einen Obergurtes mit Abkantung beim erfindungsgemäßen Wandbausystem größer ist als die Tragfähigkeit der beiden Obergurte beim gattungsgemäßen Wandbausystem.
  • Insgesamt ergibt somit eine vergleichende Analyse des gattungsgemäßen Wandbausystems mit dem erfindungsgemäßen Wandbausystem, daß beim erfindungsgemäßen Wandbausystem der Stegbereich statisch geschwächt ist und dadurch die akustische Entkopplung verbessert ist und der Stegbereich bei schiebenden Bewegungen der Bekleidung aus Trapezprofilblech elastisch ausweichen kann, während andererseits die Festigkeit im Bereich des verbleibenden Obergurtes durch die herstellungstechnisch einfache Maßnahme der zusätzlichen Abkantung gegen Durchbiegung sprunghaft erhöht ist, so daß sich insgesamt trotz der Schwächung des Stegbereiches eine insgesamt höhere Tragfähigkeit des Kassettenprofils ergibt. Die Schwächung im Stegbereich beim erfindungsgemäßen Wandbausystem kommt somit lediglich bei vertikalen, an den Obergurten angreifenden Kräften etwa durch das Gewicht der Bekleidung zum Tragen, da der ausgesteifte verbleibende Obergurt gegenüber dem Untergurt leichter parallelverschoben werden kann. Dieser im Ergebnis verbleibenden Schwächung, die nicht bei in horizontaler Richtung wirkenden Windkräften zum Tragen kommt, kann auf einfache Weise dadurch Rechnung getragen werden, daß an den aufrechten Stützen im Anschlußbereich der Kassetten lokal zusätzliche Aussteifungen eingebaut werden, die die im Einbau horizontale Lage des tragenden, unverkürzten Steges sichern. Diese aussteifenden Einbauten sind auf den Anschlußbereich der Stützen beschränkt und treten daher insgesamt nicht merklich nachteilig in Erscheinung, zumal infolge der erhöhten Tragfähigkeit der Kassettenprofile beim erfindungsgemäßen Wandbausystem der Abstand der aufrechten Stützen vergrößert werden kann. Bei einem geplanten Bauwerk ist beispielsweise ein gegenseitiger Abstand der aufrechten Stützen von 8 m vorgesehen.
  • Die Unteransprüche 2 bis 9 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. Ein Kassettenprofil nach Anspruch 10 verwirklicht auch vor einem Einbau in ein erfindungsgemäßes Wandbausystem das erfindungsgemäße Prinzip und ist selbständig handelbar.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt
    • Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung einen vertikal geschnittenen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Wandbausystem, wobei ein Kassettenprofil vor der Einbringung des Wärmedämmaterials dargestellt ist und die Bekleidung insgesamt noch fehlt,
    • Fig. 2 in einer Darstellung entsprechend Kreis 11 in Fig. 1 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,
    • Fig. 3 in einem Vertikalschnitt eine Darstellung des Wandbausystems gemäß Fig. 1 mit angebrachter Bekleidung, und
    • Fig. 4 schematisch den Querschnitt des beim Wandbausystem gemäß den Fig. 1 und 3 verwendeten speziellen Kassettenprofils zur Erläuterung der Bemessung im vorliegenden Beispielsfalle.
  • Wie insbesondere Fig. 1 veranschaulicht, weist ein erfindungsgemäßes Wandbausystem im Abstand voneinander angeordnete aufrechte Stützen 1 beispielsweise in Form von Stahlprofilträgern auf, an denen im wesentlichen C-förmige Kassettenprofile 2 mit ihren Böden befestigt sind. Die Kassettenprofile 2 sind horizontal angeordnet und können große Länge besitzen, beispielsweise über die gesamte Wandbreite reichen, während die Stützen 1 in größeren Abständen angeordnet sind und jedes Kassettenprofil 2 in diesen Abständen abstützen. Im Beispielsfalle möge der gegenseitige Abstand der Stützen 1 8 m betragen. Jedes Kassettenprofil 2 besteht in der insbesondere auch aus Fig.4 ersichtlichen Weise aus einem Untergurt 3, der den Boden der C-Form bildet, einem langen Steg 4 und einem verkürzten Steg 5 an beiden Rändern des Untergurtes 3, einem Obergurt 6 am äußeren Rand des unverkürzten Steges 4 und einer Abkantung 7 am äußeren Rand des Obergurtes 6. Im Beispielsfalle möge die Breite bu des Untergurtes 3 1000 mm und die Breite bo des Obergurtes 6 90 mm betragen. Die Höhe h1 des unverkürzten Steges 4 möge 240 mm und die Höhe h2 des verkürzten Steges 5 möge 145 mm betragen, während die Breite bK der Abkantung 7 25 mm betragen möge. Sämtliche Winkel sind wenigstens annähernd rechte Winkel, wobei die Stege 4 und 5 gleichsinnig vom Untergurt 3 abstehen und die Abkantung 7 vom Obergurt 6 in Richtung auf den Untergurt 3 erfolgt. Obwohl funktionell ohne wesentliche Bedeutung, liegt der Obergurt 6 aus Zweckmäßigkeitsgründen auf derselben Seite des Steges 4 wie der Untergurt 3.
  • Jedes Kassettenprofil wurde aus 1,5 mm dikken Stahlblech, das in 1,5 m Coilbreite vorliegt, entsprechend abgekantet. Bei Verwendung von Stahlblech geringerer Dicke ist anstelle einer Herstellung durch Abkantung selbstverständlich auch eine Herstellung etwa durch Rollen möglich, wobei die Bezeichnung der Abkantung 7 nicht notwendig eine entsprechende Herstellung auf einer Kantmaschine implizieren möge. Im Beispielsfalle wurde als Stahlblech ein Baustahl St 37 mit einer Fließspannung von 331,0 N/mm2, einer Bruchgrenze von 405,1 N/mm2 und einer Bruchdehnung von 22,52% verwendet, dessen Fließgrenze durch Kaltverformung angehoben werden konnte, wobei die Bruchspannungs- und Dehnungswerte den Anforderungen der DIN 1623, Blatt 2, genügen. Mit einem in der geschilderten Weise hergestellten Kassettenprofil 2 aus diesem Material ergab sich in der aus den Fig. 1 und 3 ersichtlichen Einbaulage bei Belastung durch Winddruck ein Trägheitsmoment von etwa 10kNm/m und bei Belastung durch Windsog, wobei der Obergurt 6 und der Untergurt 3 ihre Funktionen vertauschen, ein Trägheitsmoment von über 12 kNm/m. Diese außerordentlich hohen Werte sind maßgeblich auf die Abkantung 7 am Obergurt 6 zurückzuführen, die fast auf ihrer ganzen Länge trägt und insbesondere eine zusätzliche Abwinkelung am äußeren Rand des Obergurtes 6 ergibt, so daß dessen mittragende Breite erhöht wird. Ohne die Abkantung 7 ist die mittragende Breite des Obergurtes 6 auf den Bereich der Kante zwischen dem Steg 4 und dem Obergurt 6 begrenzt, während durch die zusätzliche Kante an der Abkantung 7 im Falle der beispielhaft angegebenen Bemessung der Obergurtbreite bo von 90 mm fast die gesamte Breite des Obergurtes 6 mitträgt und durch die zusätzliche Kante auch der mittragende Bereich des Obergurtes 6 an der anderen Kante vergrößert wird. Es hat sich gezeigt, daß die Tragfähigkeit des Kassettenprofiles 2 auf nur etwa 35% des vorherigen Wertes absinkt, wenn lediglich die Abkantung 7 weggelassen wird.
  • Die Kassettenprofile 2 werden in der aus den Fig. 1 und 3 ersichtlichen Weise übereinander an den Stützen 1 montiert, wobei die unverkürzten Stege 4 oben liegen. Dadurch ist einem unverkürzten Steg 4 des einen Kassettenprofiles 2 jeweils ein verkürzter Steg 5 des anderen Kassettenprofiles 2 benachbart und mit diesem verschraubt. Die Art und Lage der Schraubverbindungen ist in Fig. 3 durch strichpunktierte Linien angedeutet, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird. Infolge der Verkürzung des Steges 5 ist im Stoßbereich zwischen benachbarten Kassettenprofilen 2 praktisch ausschließlich der unverkürzte Steg 4 mit dem Obergurt 6 und der Abkantung 7 tragend, während der verkürzte Steg 5 Verformungen, insbesondere Biegungen des Steges 4 in Vertikalrichtung des Wandbausystems ohne merklichen Widerstand folgt. Gegenüber einer gleichen Ausbildung der Stege 4 und 5 mit je einem Obergurt 6 wird dadurch der Stegbereich geschwächt und elastisch weicher, so daß auch im Hinblick auf die große Breite bu des Untergurtes 3 von 1000 mm insgesamt eine akustische Entkopplung und Verminderung der Körperschallübertragung zwischen den die Innenschale des Wandbausystems bildenden Untergurten 3 und einer Bekleidung 8 erfolgt, welche in Fig. 3 veranschaulicht ist und nach Befestigung an den Obergurten 6 die Außenschale des schalldämmenden Wandbausystems bildet.
  • Die Bekleidung 8 besteht in der üblichen Weise aus Trapezblech aus Stahl oder Aluminium mit vertikal verlaufenden trapezförmigen Vorsprüngen, zwischen denen eine Befestigung der Bekleidung 8 an den Obergurten 6 mit selbstschneidenden Fassadenschrauben erfolgt. Die Trapezbleche der Fassadenbekleidung 8 besitzen eine Höhe, die über eine Mehrzahl von Obergurten 6 reicht, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist. Im Beispielsfalle möge jedes Trapezblechfeld 8a, 8b und 8c über die Höhe von vier Kassettenprofilen 2 reichen, jedoch sind auch größere Höhen der Feder 8a, 8b und 8c möglich. Die Felder 8a, 8b und 8c sind derart angeordnet, daß das jeweils obere Feld z. B. 8a in einem Überlappungsbereich 9 den oberen Rand des unteren Feldes z. B. 8b übergreift, wobei das untere Ende des oberen Feldes z. B. 8a gegen den benachbarten Obergurt 6 oberhalb des Überlappungsbereiches 9 bzw. des oberen Randes des unteren Feldes z. B. 8b durch Fassadenschrauben festgelegt ist. Durch den Überlappungsbereich 9 und die Befestigung des unteren Endes des oberen Feldes z. B. 8a am benachbarten Obergurt 6 wird auch der obere Rand des unteren Feldes z. B. 8b gegen eine Entfernung vom Obergurt 6 gehalten, ist aber in Längsrichtung frei beweglich, so daß hier bei Wärmedehnungen oder Wärmeschrumpfungen des Feldes z. B. 8b keinerlei Spannungen auftreten. An den übrigen Befestigungsstellen der Felder 8a, 8b und 8c an den Obergurten 6 der Kassettenprofile 2 treten bei Wärmedehnungen oder Wärmeschrumpfungen zwar Spannungen auf, jedoch werden diese von den Fassadenschrauben zumal im vorliegenden Beispielsfalle sicher aufgenommen, da diese in den einstückigen Untergurten einer Blechstärke von mehr als 1 mm, insbesondere im vorliegenden Beispielsfalle von 1,5 mm auch ohne irgendwelche Zusatzmaßnahmen sicher verankert sind. Dadurch werden entsprechende Spannungen sauber in die Obergurte 6 übertragen, die infolge der erhöhten Elastizität und Nachgiebigkeit der Stegbereiche gegenüber den Untergurten 3 ohne übermäßigen Spannungsaufbau parallel verschoben werden können. Die unverkürzten Stege 4 weichen also gewissermaßen durch Ausbiegung nach oben oder unten aus und bauen dadurch Spannungen durch Wärmedehnungen oder Wärmeschrumpfungen der Felder 8a, 8b oder 8c ab.
  • Im Bereich der Stützen 1 können bei Bedarf Kassettenprofile 2 durch Aussteifungen 10 versteift werden, wie sie in Fig. 3 strichpunktiert und in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien sichtbar sind. Hierdurch wird auch in ungünstigsten Fällen vermieden, daß die Kassettenprofile 2 etwa durch das Gewicht der Bekleidung 8 dadurch kollabieren, daß die Stege 4 infolge ihrer Nachgiebigkeit nach unten gezogen werden. Derartige Aussteifungen 10, die im Beispielsfalle als vertikale eingebaute Aussteifungswände ausgebildet sind, können insbesondere bei einer Bekleidung 8 aus schwererem Stahlblech zweckmäßig sein und können selbstverständlich auch jede geeignete andere Form besitzen. Da die Aussteifungen 10 in jedem Falle auf den Bereich der in weitem Abstand nebeneinander angeordneten Stützen 1 beschränkt sind, treten sie insgesamt funktionell nicht nachteilig in Erscheinung.
  • Das obere Kassettenprofil 2 gemäß Fig. 1 ist so dargestellt, wie es nach seiner Befestigung an den Stützen 1 vorliegt. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, erfolgt bereits hierdurch ein vorläufiger Wetterschutz des Innenraumes, so daß ein Abhängen mit Planen od. dgl. entfallen kann. Anschließend wird eine Schicht 11 aus Dämmaterial, beispielsweise in Form von Mineralfaserplatten, in den offenen Innenraum jedes Kassettenprofiles 2 an der den Stützen 1 abgewandten Seite des Untergurtes 3 eingebracht und beispielsweise durch Klebung befestigt. Hierdurch ergibt sich je nach Dicke der Schicht 11 im Falle einer Verwendung von Mineralfaserplatten ein Schalldämmwert zwischen im Beispielsfalle 48 dB und 57 dB. Die Dicke der Schichten 11 ist in jedem Fall geringer als die Höhe der unverkürzten Stege 2, und zweckmäßig auch etwas geringer als die Höhe des verkürzten Steges 5, so daß dieser die Unterseite der Schicht 11 voll abstützt. Nach der Einbringung der Schichten 11 aus Dämmaterial in die Kassettenprofile 2 erfolgt die Montage der Bekleidung 8 in der in Fig. 3 veranschaulichten Stellung.
  • Nicht zuletzt infolge der erhöhten Festigkeit des Obergurtes 6 durch die Abkantung 7 wird der Untergurt 3 entlastet und trägt nur in vergleichsweise geringem Umfange mit; so ist etwa jedenfalls das mittlere Drittel des Untergurtes 3 für die Festigkeit ohne Bedeutung. Dies ermöglicht, den Untergurt 3 bei Bedarf mit einer Öffnung, im Beispielsfalle mit einer Vielzahl von Öffnungen in Form von Perforationen 12 zu versehen, so daß der Untergurt 3 lochblechartig ausgebildet ist, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Wird der so perforierte Untergurt 3 mit schalldämpfendem Material in Form einer Adsorberschicht 13 beispielsweise aus Mineralfilz hinterlegt, so ergibt sich eine entsprechende Schalldämpfung des von der Wand umgrenzten Innenraumes. Eine solche Schallabsorption ist insbesondere etwa im Falle von Maschinenhäusern von Kraftwerken von Bedeutung, in deren Innenraum der Schallpegel abgesenkt werden soll.
  • Zur Erzielung der Luftdichtheit der Konstruktion trotz der Perforation 12 des Untergurtes 3 ist zwischen der Schicht 11 aus Dämmaterial und der Absorberschicht 13 eine Trennwand 14 eingebaut. In bezug auf die Schalldämmung wirkt die Trennwand 14 dann anstelle des Untergurtes 3 als innere Schale des Wandbausystems. Bei unter schalltechnischen Gesichtspunkten gegebenem Abstand zwischen den beiden Schalen ergibt sich im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 2 somit eine Vergrößerung der Bautiefe der Kassettenprofile 2 um die Dicke der Absorberschicht 13, die im Beispielsfalle eine Dicke von 40 mm besitzen möge.
  • Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung entspricht allen derzeit gültigen Baubestimmungen, so den »Richtlinien für Fassadenbekleidungen mit und ohne Unterkonstruktion, Ausgabe 1975« sowie dem Entwurf der DIN 18516 »Außenwandbekleidungen«, so daß aufwendige Einzelabnahmen entfallen können.
  • In an sich bekannter Weise sind zwischen den Stegen 4 und 5 benachbarter Kassetten einerseits und zwischen den Obergurten 6 und der Innenfläche der Bekleidung 8 andererseits elastische Bänder 15 bzw. 16 aus Moosgummi angeordnet, um Körperschallübertragungen weiter zu minimieren.

Claims (10)

1. Schalldämmendes Wandbausystem für in Stahl- oder Stahlbeton-Skelettbauweise zu errichtende Industriebauten, wie Kraftwerksgebäude, welches ein Dämmaterial aufnehmende, langgestreckte dünnwandige Kassettenprofile (2) aufweist, die untereinander zu einer raumabschließenden Wand sowie mit den Stützen (1) des Stahl- oder Stahlbeton-Skeletts verbindbar sind und einen horizontal und parallel zu den Stützen (1) anordenbaren Untergurt (3) sowie an den beiden Längsseiten des Untergurtes (3) abgewinkelte Stege (4, 5) und wenigstens einen von einem der Stege (4) abgewinkelten Obergurt (6) aufweisen, der zur Befestigung einer außenseitig die einzelnen Kassettenprofile (2) überdeckenden Bekleidung (8) dient, dadurch ge kennzeichnet, daß am äußeren Längsrand des Obergurtes (6) des einen Steges (4) eine in Richtung auf den Untergurt (3) weisende Abkantung (7) vorgesehen ist, und daß der andere Steg (5) ohne Obergurt und gegenüber dem ersten Steg (4) verkürzt ausgebildet ist.
2. Wandbausystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verkürzte Steg (5) eine Länge (h2) aufweist, welche die Dicke des Dämmaterials (Schicht 11) vorzugsweise nur geringfügig übersteigt.
3. Wandbausystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verkürzte Steg (5) an dem den Obergurt (6) aufweisenden Steg (4) des benachbarten Kassettenprofils (2) vorzugsweise über eine elastische Zwischenlage (15) befestigt ist.
4. Wandbausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kassettenprofil (2) aus gekantetem Stahlblech mit einer Blechdicke von mehr als 1 mm, vorzugsweise wenigstens 1,5 mm besteht.
5. Wandbausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Untergurt (3) zumindest in seinem Mittelbereich mit Öffnungen, insbesondere einer Perforation (12) versehen ist.
6. Wandbausystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Schicht (11) aus dem Dämmaterial insbesondere in Form von Mineralfaserplatten und dem Untergurt (3) eine Absorberschicht (13) insbesondere aus Mineralfilz angeordnet ist.
7. Wandbausystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schicht (11) aus Dämmaterial und der Absorberschicht (13) eine Trennwand (14) insbesondere aus Blech eingebaut ist.
8. Wandbausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einzelnen Kassettenprofilen (2) quer zu deren Längserstreckung eine die Lage der beiden Stege (4, 5) gegen Abknicken sichernde Aussteifung (10) eingebaut ist.
9. Wandbausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bekleidung (8) insbesondere aus Trapezblech aus Fledern (8a, 8b, 8c) aufgebaut ist, die einander mit ihren parallel zu der Längserstreckung der Kassettenprofile (2) liegenden Rändern überlappen, und daß nur der im Überlappungsbereich (9) den Kassettenprofilen (2) abgewandte Rand an einem benachbarten Obergurt (6) befestigt ist.
10. Kassettenprofil für ein Wandbausystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 4 und/oder 5.
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