EP1590542B1

EP1590542B1 - Plattenförmiges konstruktionselement

Info

Publication number: EP1590542B1
Application number: EP03701413A
Authority: EP
Inventors: Josef Peter Kurath-Grollmann; Walter Roland Weiler-Bisig
Original assignee: SwissFiber AG
Current assignee: SwissFiber AG
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: EP1590542A1; ES2330092T3; US20060207216A1; AU2003203108A1; DE50311738D1; US7886873B2; WO2004070135A1; ATE437275T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konstruktionselement nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Insbesondere im Hochbau werden plattenförmige Konstruktionselemente als Teil des Fassadengerüstes verwendet. Dabei wird zwischen mehreren Verwendungsklassen unterschieden, welche u.a. die Dimension (Breite der Platte), die Nutzlast und die Zweckbestimmung umschreiben. Da es sich bei einem Fassadengerüst um eine temporäre Einrichtung handelt, sind diese Gerüste üblicherweise im Baukastenprinzip aufgebaut, d.h. es können mit wenigen, einheitlich aufgebauten Elementen (Längsträger, Querträger und Platten) praktisch beliebige Gerüstkonstruktionen erstellt werden.
Die plattenförmigen Konstruktionselemente weisen dabei üblicherweise eine Länge von 250 cm und eine Breite zwischen 60 cm und 90 cm auf. Sie werden in der Regel für alle Verwendungsklassen eingesetzt. Sie sind vorwiegend auf Biegung beansprucht, wobei daneben auch einzelne, konzentrierte Belastungsfälle abgedeckt sein müssen.
Herkömmlicherweise werden als Platten Elemente aus Holz, einem Verbund aus Holz mit Aluminium, Aluminium oder Stahl eingesetzt. Allerdings weisen alle diese Materialien spezifische Nachteile auf.
So nehmen Holzelemente Wasser auf, was zu einem von aussen nicht sichtbaren Verfaulen insbesondere des Holzkernes führen kann, und einen nicht vorhersehbaren Bruch des Plattenelementes zur Folge haben kann. Um dieses plötzliche Versagen infolge der Wasseraufnahme zu vermeiden, müssen derartige Holzplatten periodisch überprüft werden. Damit ist die Lebens- resp. Einsatzdauer solcher Plattenelemente stark limitiert. Die Wasseraufnahme führt weiter zu einer Zunahme des Gewichtes dieser Plattenelemente, was sich einerseits nachteilig auf die Handhabung der Elemente beim Auf- resp. Abbau der Gerüste auf der Baustelle auswirkt und andererseits das Eigengewicht des Gerüstes vergrössert, was zu einer Verminderung der Traglast führt.
Bei den Verbund- resp. Hybridplatten aus Holz und Aluminium ist zwar das Eigengewicht im Vergleich zur reinen Holzplatte reduziert, die Nachteile in Bezug auf die Wasseraufnahme sind aber nach wie vor vorhanden. Neben der Gefahr des Versagens infolge Wasseraufnahme kommt hier weiter ein mögliches Versagen der Schweissnähte der Aluminiumrahmen hinzu.
Reine Aluminiumplatten weisen gegenüber den Verbund- resp. Hybridplatten im Bezug auf das Gewicht keine grossen Unterschiede auf, sind aber gegenüber Wasseraufnahme unempfindlich. Allerdings weisen derartige Platten neben der Gefahr des Versagens der Schweissnähte sehr schlechte Ermüdungseigenschaften auf, was ebenfalls zu einer nur beschränkten Lebensdauer führt. Die derzeit auf dem Markt erhältlichen Platten weisen zudem eine geringe Rutschfestigkeit auf, was sich nachteilig auf die Sicherheit auswirkt.
Grundsätzlich weisen alle herkömmlichen Platten ein hohes spezifisches Gewicht auf, was sich insbesondere in der Handhabung, d.h. Montage, Demontage, Transport und Lagerung nachteilig auswirkt.
Um diesen Nachteilen Rechnung zu tragen sind auch Versuche mit alternativen Materialien durchgeführt worden. Insbesondere wurden die Platten aus Kunststoff gefertigt, was zu niedrigeren Gewichten und besserer Umweltbeständigkeit gegenüber den herkömmlichen Platten geführt hat. Allerdings weisen die Kunststoffe in der Regel ein ungünstiges Elastizitätsmodul auf, so dass die geforderten Eigenschaften entweder nicht erreicht werden konnten oder sehr dicke Platten resultierten.
So ist aus der DE 37 05 566 ein Fassadengerüst mit einer derartigen Platten mit entlang zweier gegenüberliegenden Seiten nach unten abragenden, schmalen Flankenflächen bekannt, wobei die Platte an ihrer Unterseite Längs- und/oder Querrippen aufweist. Zur Erreichung einer genügenden Festigkeit benötigen diese Platten allerdings ein darunter angeordnetes Gerüst aus Stahl mit Längsträgern, auf welche sich die Seitenkanten der Platten resp. die Flankenflächen abstützen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag nun darin, ein derartiges plattenförmiges Konstruktionselement einstückig aus Kunststoff bereitzustellen, welches bei möglichst niedrigem Gewicht die geforderten Biegebelastungen aufzunehmen vermag.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Konstruktionselement mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Weitere, bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11.
Durch die Ausbildung des Elementes mit einem flächigen Druckgurt und seitlichen Zuggurten kann eine hohe Biegesteifigkeit bei niedriger Wandstärke erreicht werden, was schliesslich vorteilhaft zu einem geringen Gewicht des Elementes bei geringen Abmessungen führt. Die Ausbildung des Elementes mit unterhalb der Grundplatte angeordneten Querrippen erlaubt den Aufbau einer Grundplatte mit verhältnismässig geringer Dicke.
In einer bevorzugten Ausbildungsform sind in der Oberfläche Sicken ausgebildet, die unter Belassung von ebenen Querbereichen, welche durch die unterhalb der Grundplatte angeordneten Querrippen verstärkt sind, den Aufbau einer Grundplatte mit verhältnismässig geringer Dicke erlauben. Damit wird auch beim Einsatz von Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff, eine den Anforderungen genügende Steifigkeit erzielt.
Die Sicken sind vorteilhaft lediglich derart tief ausgebildet, dass die Versteifungswirkung genügend ist, aber keine Nachteile in Bezug auf die Gebrauchstauglichkeit des Konstruktionselementes entstehen. Damit wird insbesondere die Begehbarkeit des Konstruktionselementes verstanden, welche nicht durch zu tiefe oder nach oben abstehende Elemente beeinträchtigt werden soll.
Durch den Einsatz von CFK-Elementen, wie beispielsweise CFK-Bänder, kann gezielt die Zugbelastung von einzelnen Bereichen des Konstruktionselementes erhöht werden, ohne dass damit die Abmessungen oder das Gewicht wesentlich beeinflusst, d.h. vergrössert werden. Diese Verstärkungen werden vorzugsweise im Bereich der maximalen Zugbelastungen angebracht, d.h. an den Unterseiten der Querrippen und den unteren Bereichen der beiden seitlichen Flanken.
Durch die bevorzugte Ausbildung der Verbindungselemente als nach unten offene, einen gerundeten Querschnitt aufweisende Profilstreben wird eine einfache Verbindbarkeit der Konstruktionselemente untereinander sowie beispielsweise mit Querstreben von Gerüstkonstruktionen erzielt. Selbstverständlich können auch beliebige andere Verbindungselemente an den Querseiten des Konstruktionselementes angebracht sein, entsprechend dem Verwendungszweck und Ausbildung der entsprechenden Verbindungsorgane beispielsweise der Gerüstkonstruktion. Vorzugsweise in Form von hakenförmig ausgebildeten Elementen, welche beispielsweise mit den Flanken des Konstruktionselementes verbunden sind und in Längsrichtung davon abragen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine schematische Aufsicht auf ein erfindungsgemässes Konstruktionselement mit in der Oberfläche ausgebildeten Sicken;
Fig. 2: den Längsschnitt durch das Konstruktionselement nach Figur 1;
Fig. 3: detaillierter den Längsschnitt durch das Konstruktionselement nach Figur 1 im Bereich einer Querrippe;
Fig. 4: den Querschnitt des Konstruktionselementes nach Figur 1; und
Fig. 5: den Längsschnitt durch ein alternatives erfindungsgemässes Konstruktionselement mit hakenförmigen Verbindungselementen.

In Figur 1 ist die Aufsicht und in Figur 2 der Längsschnitt eines erfindungsgemäss ausgestalteten Konstruktionselements dargestellt. Die im Wesentlichen rechteckförmige Oberseite der Grundplatte 1 weist hier vorzugsweise eine grosse Anzahl von Sicken 2 auf, welche vorteilhaft alle dieselbe Länge und Breite aufweisen. Die Sicken 2 sind jeweils in Gruppen parallel nebeneinander in regelmässigen Abständen über die ganze Breite der Grundplatte 1 angeordnet. Zwischen den in Längsrichtung der Grundplatte 1 voneinander beabstandeten Gruppen von Sicken 2 sind Querbereiche 3 frei von Sicken oder anderen Erhöhungen oder Vertiefungen ausgebildet.
Von der Grundplatte 1 ragen entlang der beiden Längsseiten Flankenflächen 4 nach unten ab. An den Enden sind die Flankenflächen 4 vorteilhaft gerundet ausgebildet, wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht. An den Querseiten der Grundplatte 1 ragen ebenfalls nach unten abgewinkelte Flanken 5 ab, welche eine kleinere Höhe als die Flankenflächen 4 aufweisen. Die Flanken 5 weisen nach aussen abragende Verbindungselemente, hier in Form von nach unten offenen Profilstreben 6 auf.
Diese Profilstreben 6 können nun beispielsweise in Querstreben von Gerüstkonstruktionen (nicht dargestellt) eingehängt werden resp. aufgelegt werden. Von in Längsrichtung aufeinander folgenden Konstruktionselementen können diese Profilstreben 6 übereinander greifend angeordnet werden, und damit beispielsweise gemeinsam mit einer Querstrebe verbunden werden.
An der Unterseite der Querbereiche 3 sind nun Querrippen 7 ausgebildet, welche sich über die gesamte Breite der Grundplatte 1 erstrecken. Die Enden dieser Querrippen 7 gehen dabei direkt in die Flankenflächen 4 über resp. sind mit diesen verbunden. Damit wird ein Ausbeulen der Flankeflächen 4 unter Belastung der Grundplatte 1 vermieden.
Durch diese Ausgestaltung des Konstruktionselementes kann aus verhältnismässig dünnem Material ein steifes plattenförmiges Element geschaffen werden. Die Grundplatte 1 mit den Sicken 2 dient dabei als Druckgurt und die beiden Flankenflächen 4 als Zuggurt des Elementes.
Erfindungsgemäss ist ein solches Konstruktionselement aus Kunststoff hergestellt, was einerseits zu einer vorteilhaften Wetterbeständigkeit führt und andererseits bei geringem Gewicht durch die erfindungsgemässe Formgebung eine hohe Steifigkeit aufweist. Damit lassen sich derartige Konstruktionselemente besonders gut handhaben und eignen sich insbesondere für den Einsatz als Tragplatten für Gerüste.
In Figur 3 ist detaillierter ein Längsschnitt des Konstruktionselementes im Bereich der Querrippen 7 dargestellt. Aus der Darstellung ist die Ausbildung des verbleibenden Querbereiches 3 ersichtlich, welcher sich über die gesamte Breite der Platte 1 erstreckt. Unterhalb dieses Querbereiches 3 ist die Querrippe 7 angeordnet, welche einerseits direkt mit der Unterseite der Grundplatte 1 verbunden ist und an ihren beiden Enden direkt mit den Flankenfläche 4 verbunden ist.
Vorteilhaft weist die Querrippe 7 einen porösen Kern 8 auf, beispielsweise mit wabenförmigem Aufbau. Dieser Kern kann umhüllt sein von einer Deckschicht 9, vorzugsweise aus Kunststoff. Diese Schicht kann einfach oder mehrfach ausgeführt sein. Zusätzlich kann vorzugsweise eine CFK-Verstärkung 10 aufgebracht sein, vorteilhaft an der Unterseite der Querrippe 7, wie in Figur 3 dargestellt. Damit wird der Zugbereich der Querrippe 7 verstärkt, ohne dass der Querschnitt vergrössert oder das Gewicht wesentlich erhöht wird.
Die Querrippe 7 weist erfindungsgemäss einen trapezförmigen Querschnitt auf, welcher einerseits eine optimale Kraftübertragung und Aufnahme gewährleistet und andererseits auch einfach und damit günstig in der Herstellung ist.
Weiter können auch die Flankenflächen 4 CFK-Verstärkungen aufweisen, insbesondere im unteren Bereich, zur Erhöhung der Steifigkeit und Zugbelastbarkeit. Damit kann die maximal zulässige Belastung und Nutzlast des Konstruktionselementes entsprechend den Anforderungen eingestellt werden.
In Figur 4 ist noch ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäss ausgebildetes Konstruktionselement dargestellt, aus welchem die Ausbildung der Sicken 2 besonders gut hervorgeht. Zusätzlich können die Flankenflächen 4 im unteren Bereich einen zusätzlichen Knick, im vorliegenden Fall zur Aussenseite gerichtet, aufweisen. Durch diesen Knick wird die Knick- resp. Beulsteifigkeit der Flankenflächen wesentlich erhöht, was zu einer grösseren Stabilität und Steifigkeit des Konstruktionselementes führt. Durch die Ausbildung mit Knick können die Gerüstböden weiter problemlos aufeinander gestapelt werden. Der äussere, untere Flankenbereich sorgt einerseits für eine Lagearretierung in Querrichtung und ermöglicht andererseits die Stapelbarkeit.
Selbstverständlich kann das Konstruktionselement auch ohne die Sicken 2 ausgebildet sein, mit einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche 1. Die Oberfläche kann nun vorzugsweise mit einem rutschhemmenden Belag ausgestattet sein, was die Sicherheit des Konstruktionselementes, gerade im Gerüstbau, wesentlich erhöht.
So ist in Figur 5 der Längsschnitt durch ein solches Konstruktionselement dargestellt, bei welchem die Oberfläche 1 im wesentlichen eben ausgebildet ist und darunter die Querrippen 7 in regelmässigen Abständen voneinander angeordnet sind. Weiter ist hier schematisch die Ausbildung des Verbindungselementes in Form eines Hakens 11 dargestellt. Dieser Haken 11 ist vorteilhaft aus Metall hergestellt und mit der Flankenfläche 4 verbunden. Selbstverständlich kann an dieser Stirnfläche des Konstruktionselementes ein beliebiges Verbindungselement angeordnet werden, welches geeignet ist, mit der entsprechende Tragstruktur verbunden zu werden. Insbesondere können die spezifischen Verbindungssysteme von unterschiedlichen Gerüstsystemen an der Stirnfläche des Elementes angebracht resp. darin eingearbeitet werden.
Durch die erfindungsgemässe Kombination von Längs- und Querelementen wird ein einfaches, biegesteifes und leichtes Konstruktionselement bereitgestellt, welches vorteilhaft in faserverstärktem Kunststoff herstellbar ist. Diese Materialien lassen sich einfach verarbeiten und zeigen besonders gute Witterungs- und Korrosionseigenschaften bei hoher Stabilität bei leichtem Gewicht. Beim Einsatz als Belagselemente für Fassadengerüste zeichnen sich derartige Konstruktionselemente durch ihre vorteilhaften Eigenschaften in Bezug auf Stapelbarkeit und Transport aus, wie auch durch rasche Handhabbarkeit. Weitere Einsatzgebiete sind daher auch der Ausstellungsbau, der Bühnenbau oder die Verwendung im Fassadenbereich von Hochbauten.

Claims

Plattenförmiges Konstruktionselement aus Kunststoff mit im wesentlicher rechteckiger Grundplatte (1), wobei von den beiden Längsseiten der Grundplatte (1) nach unten abragende Flankenflächen (4) ausgebildet sind, und mindestens eine an der Unterseite der Grundplatte (1) nach unten abragende, mit der Unterseite und den jeweilig anstossenden Bereichen der Flankenfläche (4) verbundene Querrippe (7) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenflächen (4) als Zuggurte ausgebildet sind, wobei die Höhe der Flankenflächen (4) grösser ist als die Höhe der Querrippe (7), und die Querrippe (7) einen trapezförmigen, nach unten verjüngenden Querschnitt aufweist.
Konstruktionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberseite der Grundplatte (1) parallel zur längeren Seite der Grundplatte (1) eine Vielzahl von Sicken (2) ausgebildet sind, vorzugsweise jeweils parallel in Querrichtung der Grundplatte (1) in regelmässigen Abstand zueinander angeordnet sind, sowie vorzugsweise ebenfalls in Längsrichtung in regelmässigen Abständen zueinander angeordnet sind, derart, dass jeweils in Längsrichtung der Grundplatte (1) jeweils in Abständen von Seite zu Seite durchgehende, im wesentlichen ebene Querbereiche (3) vorhanden sind.
Konstruktionselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Sicken (2) maximal ca. 5% der Breite der Grundplatte beträgt, die Länge der Sicken (2) max. ca. 20% der Länge der Grundplatte (1) beträgt und die Tiefe der Sicken (2) maximal 50% der Tiefe der Querrippen (7) beträgt.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenflächen (4) in einem Winkel zwischen 60° und 90°, vorzugsweise von 70° von der Grundplatte (1) abragen und ihre Eckbereiche gerundet ausgebildet sind.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenflächen (4) Einlagen resp. Verstärkungen aus CFK resp. CFK-Bändern aufweisen.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den kürzeren Seiten der Grundplatte (1) in Längsrichtung der Grundplatte (1) abragende Verbindungselemente (6) angeordnet sind.
Konstruktionselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (6) aus im wesentlichen einen nach unten offenen, halbkreisförmigen Querschnitt aufweisenden Profilstreben bestehen, welche vorzugsweise über die gesamte Breite der Grundplatte (1) ausgebildet sind.
Konstruktionselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (6) aus hakenförmig ausgebildeten Metallelementen (11)bestehen, welche vorzugsweise mit den Flankenflächen (4) verbunden sind.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrippen (7) eine CFK-Verstärkung (10) aufweisen und vorzugsweise in Sandwichbauweise mit einem porösen Kern (8) ausgebildet sind.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Grundplatte (1) wenigstens bereichsweise eine raue oder strukturierte, vorzugsweise rutschhemmende Oberfläche aufweist, vorzugsweise mit einem rutschhemmenden Belag überzogen ist.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenflächen (4) einen Knick aufweisen.