NL2005508C2 - Sandwichpaneel met gekoppelde lijven. - Google Patents

Description

Sandwichpaneel met gekoppelde lijven

De uitvinding betreft een paneel, omvattende twee op afstand van elkaar zich bevindende paneeloppervlakken, dwars tussen de paneeloppervlakken zich 5 uitstrekkende en aan die paneeloppervlakken bevestigde lijven uit vezelmateriaal dat met een verhard middel is geïmpregneerd, alsmede tussen de lijven en paneeloppervlakken zich bevindende kernelementen, waarbij naburige lijven van het paneel onderling zijn verbonden door schotten uit vezelmateriaal dat met een verhard middel is geïmpregneerd.

10 Een dergelijk paneel is bekend uit DE-A-19715529. Bij dit bekende paneel zijn de kernelementen alle omgeven door een kous uit vezelmateriaal. De kousen vormen samen lijven en dwarsschotten die de dwarskrachten in het paneel moeten overbrengen.Een verder paneel is bekend uit WO-A-2009/000815. De beide paneeloppervlakken van dat bekende paneel zijn onderling verbonden door schuin 15 geplaatste lijven. Tussen deze lijven en de paneeloppervlakken zijn kernelementen opgenomen die, afhankelijk van de onderlinge afstand van de lijven, driehoekvormig of trapziumvormig in doorsnede zijn. De lijven en kernelementen strekken zich in de langsrichting van het paneel continu uit tussen de beide kopeinden van dat paneel. Dit paneel is aan die kopeinden opgelegd en fungeert als een balk die tussen die 20 opleggingen zowel met betrekking tot buiging als afschuiving behoorlijke stijfheids- en sterkte-eigenschappen bezit.

In dwarsrichting gezien echter, dat wil zeggen in de richting van de ene langsrand naar de andere langsrand van het paneel, zijn de sterkte- en stijfheidseigenschappen minder gunstig. De afschuifsterkte en -stijfheid is in die richting gezien aanzienlijk 25 lager dan in de langsrichting. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat de overdracht van afschuifkrachten in de dwarsrichting hoofdzakelijk geschiedt via de kernelementen. Deze bestaan gewoonlijk echter uit een licht schuimmateriaal dat tegen dergelijke belastingen niet goed bestand is.

Een dergelijk verschijnsel hoeft niet tot problemen te leiden in die gevallen 30 waarin de krachten die op het paneel worden uitgeoefend, alle direct afgeleid kunnen worden naar de opleggingen aan de kopeinden van het paneel. Vaak is echter een dergelijk krachtsverloop niet voldoende om de belastingen op het paneel betrouwbaar op te nemen. Verwezen wordt naar de toepassing van het paneel als brugdek. In dat 2 geval staat het bovenoppervlak van het paneel bloot aan hoge lokale belastingen als gevolg van de wieldruk. Deze belasting kan weliswaar in zijn algemeenheid goed worden overgebracht naar de kopeinden van het paneel, doch lokaal gezien ter plaatse van het wiel kunnen niettemin problemen optreden. Een lokale belasting kan ertoe 5 leiden dat het paneel plaatselijk overbelast raakt. De belasting kan immers niet goed verdeeld worden over de delen van het paneel die zich naast die belaste positie van het paneeloppervlak bevinden omdat de afschuifstijfheid tussen die delen relatief laag is. Het risico bestaat aldus dat bij dergelijke zeer lokale belastingen het paneel beschadigd raakt en ingedrukt wordt.

10 Een dergelijk verschijnsel maakt de toepassing van dergelijke panelen voor brugdekken met een hoge lokale belasting niet goed mogelijk. Anderzijds bezitten dergelijke panelen vanwege hun relatief lage gewicht niettemin grote voordelen boven stalen of betonnen brugdekken. Zo kan de brugfundatie voor een brug met kunststofpanelen aanzienlijk lichter en goedkoper worden uitgevoerd, terwijl tevens het 15 risico van zettingen aanzienlijk kan worden verlaagd.

Het doel van de uitvinding is derhalve een paneel van het in de aanhef genoemde type zodanig te verbeteren dat dit ook geschikt is voor toepassingen waarin hoge lokale belastingen optreden, zoals bij brugdekken. Dat doel wordt bereikt doordat de zich tussen telkens een paar lijven bevindende schotten onderdeel vormen van een continue 20 schotmateriaalbaan die meanderend tussen die lijven is aangebracht.

Het aldus verkregen paneel bezit lijven die onderling zijn verbonden door afschuifstijve schotten. Dit betekent dat een lokale belasting ter plaatse van een der lijven, zoals bijvoorbeeld uitgeoefend door een wiel van een voertuig, niet alleen door dat direct belaste lijf zelf maar ook door de direct aangrenzende lijven kan worden 25 doorgeleid. Het gevolg daarvan is dat de lokale belastingen op het paneel verspreid kunnen worden over een groter gebied, zodanig dat het risico van lokale beschadigingen van het paneel aanzienlijk is afgenomen.

De kernelementen beslaan volledig de ruimte tussen telkens een naburig paar lijven en een naburige paar schotten dat die lijven verbindt. De lijven en de schotten 30 kunnen op verschillende manieren worden verkregen. Volgens een mogelijke uitvoeringsvorm zijn de lijven elk in één geheel continu uitgevoerd in de langsrichting daarvan. .

3

De meanderende schotmateriaalbaan is op bepaalde stukken of verbindingsstukken verbonden aan de betreffende lijven, en vormt op andere stukken schotten. Daardoor wordt een goede samenhang tussen de schotten en de lijven verkregen, die geschikt is om afschuifkrachten uit het ene lijf over te brengen naar een 5 aangrenzend lijf.

De oriëntatie van de schotten kan naar wens worden gekozen. Zo kan de hoek tussen een schot en een bijbehorend verbindingsstuk stomp zijn. Bij voorkeur ligt die hoek tussen 90 en 175 graden, meer bij voorkeur tussen 120 en 150 graden. In verband met het verzekeren van een ongestoorde krachtsoverdracht tussen de lijven en de 10 schotten moeten de verbindingsstukken een bepaalde afmeting bezitten. In dat verband kan de lengte van de verbindingsstukken 10 tot 40 maalde dikte van de schotten en/of van die verbindingsstukken bedragen. Volgens een andere mogelijkheid is de hoek tussen een schot en een bijbehorend verbindingsstuk recht of scherp.

Gezien in een aanzicht loodrecht op een paneeloppervlak, kunnen de 15 kernelementen in doorsnede dwars op de lijven, schuin ten opzichte van elkaar zijn geplaatst onder vorming van een in dwarsdoorsnede gebogen paneel. Bij deze vorm wordt een goede afwatering van bijvoorbeeld een brugdek verkregen. Overigens kan het paneel ook in de langsrichting gezien een gekromde vorm bezitten zoals bijvoorbeeld bij brugdekken gebruikelijk is.

20 De lijven kunnen eveneens op verschillende manieren zijn uitgevoerd.

Bijvoorbeeld kunnen zij ongeveer een dwarsafmeting bezitten die gelijk is aan de onderlinge afstand van de paneeloppervlakken. De lijven zijn in dat geval stomp verbonden aan de paneeloppervlakken door het verharde middel, zoals een hars. Volgens een andere uitvoeringsvorm kan het lijf onderdeel vormen van een 25 lijfmateriaalbaan die zich tevens uitstrekt over de van elkaar afgekeerde paneeloppervlakken. De lijfmateriaalbaan is in dat geval, aan weerszijden van het deel daarvan dat het lijf vormt, over ongeveer 90 graden gevouwen en over de paneeloppervlakken geslagen onder vorming van flappen. Deze flappen vormen aldus ook onderdeel van die paneeloppervlakken, en kunnen ook de volledige dikte van de 30 paneeloppervlakken bepalen. Het is echter ook mogelijk dat nog aanvullende lagen materiaal worden toegepast ter verkrijging van paneeloppervlakken met de gewenste dikte. De lijfmateriaalbanen kunnen op verschillende manieren zijn gevouwen, en bijvoorbeeld Z-vormig zijn of U-vormig zijn.

4

In de hiervoor genoemde voorbeelden is sprake van continue lijven, waarbij elk lijf over de lengte van het paneel één continu geheel vormt. Een andere uitvoeringsvorm, waarbij elk lijf is opgebouwd uit aan elkaar verbonden delen, is echter ook mogelijk. Uitgangspunt daarbij zijn de hiervoor reeds besproken 5 meanderende en continue schotmateriaalbanen waarvan de hoek tussen elk schot en een verbindingsstuk daarvan scherp is zodanig dat de verbindingsstukken van naburige schotmateriaalbanen elkaar overlappen en aan elkaar zijn gehecht onder vorming van telkens een doorgaand lijf.

In deze uitvoeringsvorm is een lijf dus telkens slechts opgebouwd uit 10 afwisselend verbindingsstukken van twee naast elkaar gelegen schotmateriaalbanen, zonder dat daartussen nog eens een aparte, continue baan materiaal aanwezig is. Door een overlapping met een voldoend grote lengte van de verbindingsstukken kan een lijf worden verkregen met de vereiste samenhang. In het bijzonder kan daartoe de grootte van de overlap tussen twee verbindingsstukken 10 to 40 maal, bij voorkeur 10 tot 20 15 maal zo groot zijn als de dikte van die verbindingsstukken.

Overigens kunnen verbindingsstukken van naburige schotmateriaalbanen zich een aanvullend lijf met een in wezen rechte vorm uitstrekken. Daardoor worden de lijven extra versterkt.

Zoals reeds genoemd kan het paneel volgens de uitvinding in het bijzonder 20 worden toegepast als dek, zoals brugdek. De uitvinding betreft daarom tevens een brugconstructie, omvattende tenminste twee op afstand van elkaar zich bevindende brugfundaties alsmede een op die brugfundaties opgelegd brugdek, waarbij het brugdek een paneel zoals hiervoor beschreven omvat, van welk paneel de lijven zich uitstrekken van de ene brugfundatie naar de ander brugfundatie.

25 Niettemin kan het paneel volgens de uitvinding ook voor vele andere doeleinden worden toegepast, bij voorbeeld voor een sluisdeur.

Vervolgens zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van een in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

Figuur 1 toont een aanzicht in perspectief op een paneel volgens de uitvinding. 30 Figuur 2 toont een eerste uitvoeringsvorm volgens de doorsnede A-A van Figuur 1.

Figuur 3 toont een tweede uitvoeringsvorm.

Figuur 4 toont een derde uitvoeringsvorm.

5

Figuur 5 toont het aanzicht volgens B van Figuur 1.

Figuur 6 toont een alternatief aanzicht van Figuur 1.

Het in Figuur 1 getoonde paneel omvat een bovenste paneeloppervlak 1 en onderste paneeloppervlak 2. Dwars tussen deze paneeloppervlakken 1, 2 strekken zich 5 de lijven 3 uit in de langsrichting van het paneel. Tussen telkens twee lijven 3 en de paneeloppervlakken 1, 2 bevinden zich kernelementen 4. De paneeloppervlakken 1, 2 en de lijven 3 bestaan uit een met een verhard middel, zoals hars, geïmpregneerd vezelmateriaal. De kernelementen 4 kunnen uit een lichtgewicht materiaal zoals een schuimstof bestaan.

10 Volgens de uitvinding zijn de lijven 3 van dit paneel onderling verbonden. In de doorsnede van figuur 2 is een eerste mogelijke uitvoeringsvorm van dergelijke onderling verbonden blijven 3 getoond. Telkens twee naburige lijven 3 zijn daarbij onderling verbonden door de meanderende strook schotmateriaal 5. Elke strook 5 bestaat afwisselend uit schotten 6 en verbindingsstukken 7. De verbindingsstukken 7 15 van telkens een strook schotmateriaal 5 zijn afwisselend verbonden aan twee naburige lijven 3. Deze verbinding is verkregen door het impregneren van de lijven 3 en de stroken schotmateriaal 5 met een verhardbaar middel, zoals een hars. Na het verharden van de hars is een stevig, samenhangend geheel uit lijven 3 en banen schotmateriaal 5 verkregen. De schotten 6 verschaffen daardoor een stevige, afschuifstijve verbinding 20 tussen de naburige lijven 3, zodanig dat lokale belastingen op de oppervlakken 1, 2 van het paneel ook dwars op de langsrichting van het paneel goed kunnen worden afgeleid.

Tussen telkens een tweetal schotten 6, een lijf 3, een verbindingsstuk 7 en de paneeloppervlakken 1, 2 bevinden zich ruimten die geheel gevuld zijn met de stukken kernmateriaal 4. In het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 2 is de hoek α tussen telkens 25 een schot 6 en een verbindingsstuk 7 stomp, waarbij de hoek kan variëren tussen 120 en 175°. De hoek α kan echter ook recht zijn of scherp; dat laatste is het geval in de variant van figuur 3. In dat geval overlappen de verbindingsstukken 7 van de baan schotmateriaal 5 elkaar, waardoor een extra stevig lijfgedeelte wordt verkregen. Dat bestaat nu uit de oorspronkelijke lijven 3, alsmede uit elkaar overlappende 30 verbindingsstukken 7. Al deze banen zijn aan elkaar gehecht door deze te impregneren en vervolgens het impregneermiddel, zoals een hars, te verharden.

In de variant van figuur 4 is getoond dat de lijven 3’ ook enkel gevormd kunnen worden door de elkaar overlappende verbindingsstukken 7 van de baan schotmateriaal 6 5. Er zijn daarbij geen aparte lijven die continu in een geheel in de langsrichting van het paneel verlopen. Indien de overlap tussen de verbindingsstukken 7 groot genoeg is, kan aldus ook een reeks voldoen sterke lijven 3’ worden verkregen. De overlap bedraagt 10-40 maal de dikte van de baan schotmateriaal 5.

5 In het detail van Figuur 5 is getoond dat de lijven 3, die zich tussen de kernelementen 4 uitstrekken, kops zijn bevestigd aan de paneel oppervlakken 1, 2. Deze kopse bevestiging wordt mogelijk gemaakt door het verharde materiaal, zoals een hars, 8 waarmee ook het vezelmateriaal van het lijf 3 is geïmpregneerd en dat zich heeft verzameld tussen deze verschillende onderdelen.

10 De paneel oppervlakken 1, 2 kunnen eveneens uit één of meer lagen geïmpregneerd vezelmateriaal bestaan. Daarnaast of in plaats daarvan kunnen de paneeloppervlakken 1, 2 worden gevormd door lijfmateriaalbanen 9 waarvan het deel dat het lijf 3 vormt zich telkens bevindt tussen twee kernelementen 4 (zoals getoond in het alternatieve aanzicht van figuur 6). De flappen 10, 11 van deze lijfmateriaalbanen 9 15 die zich respectievelijk boven en onder de kernelementen 4 uitstrekken, zijn omgevouwen en geslagen op het bovenoppervlak respectievelijk onderoppervlak dan wel op voorgaand daarop omgevouwen flappen 10 respectievelijk 11. Eventueel kunnen op of tussen deze flappen 10 respectievelijk 11 nog één of meer lagen van een vezelmateriaal worden aangebracht. Het geheel van deze lagen vormt, na impregneren 20 en verharden, een stevige bovenlaag respectievelijk onderlaag van het paneel. Hoewel in de figuren een Z-vorm voor de lijfmateriaalbanen 9 is getoond, is een U-vorm ook mogelijk.

7

Lijst van verwijzingstekens I. Bovenste paneeloppervlak 5 2. Onderste paneeloppervlak 3. Lijf 4. Kernelement 5. Schotmateriaalbaan 6. Schot 10 7. Verbindingsstuk 8. Verhard impregneermiddel 9. Lijfmateriaalbaan 10. Bovenste flap II. Onderste flap 15 α Hoek tussen schot en verbindingsstuk

Claims (19)

1. Paneel, omvattende twee op afstand van elkaar zich bevindende 5 paneeloppervlakken (1, 2), dwars tussen de paneeloppervlakken zich uitstrekkende en aan die paneeloppervlakken bevestigde lijven (3, 3’) uit vezelmateriaal dat met een verhard middel is geïmpregneerd, alsmede tussen de lijven (3, 3’) en paneeloppervlakken (1, 2) zich bevindende kernelementen (4), waarbij naburige lijven (3, 3’) onderling zijn verbonden door schotten (6) uit vezelmateriaal dat met een 10 verhard middel is geïmpregneerd, met het kenmerk dat de zich tussen telkens een paar lijven (3) bevindende schotten (6) onderdeel vormen van een continue schotmateriaalbaan (5) die meanderend tussen die lijven (3) is aangebracht.

2. Paneel volgens conclusie 1, waarbij de ruimte tussen telkens een naburig paar 15 lijven (3, 3’) en een naburige paar, die lijven (3, 3’) verbindende schotten (6) volledig is gevuld met een respectievelijk kernelement (4).

3. Paneel volgens conclusie 1 of 2, waarbij de lijven (3) elk in één geheel continu zijn uitgevoerd in de langsrichting daarvan. 20

4. Paneel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de schotmateriaalbaan (5) afwisselend schotten (6) en aan een lijf (3) gehechte verbindingsstukken (7) omvat.

5. Paneel volgens conclusie 4, waarbij de hoek α tussen een schot (6) en een 25 bijbehorend verbindingsstuk (7) stomp is, bij voorkeur ligt tussen 90 en 175 graden, meer bij voorkeur ligt tussen 120 en 150 graden.

6. Paneel volgens conclusie 4, waarbij de hoek α tussen een schot (6) en een bijbehorend verbindingsstuk (7) recht of scherp, bij voorkeur tussen 5 graden en 90 30 graden, meer bij voorkeur tussen 30 graden en 60 graden, is.

7. Paneel volgens conclusie 6, waarbij de kernelementen, in een doorsnede dwars op de lijven, schuin ten opzichte van elkaar zijn geplaatst onder vorming van een in die dwarsdoorsnede gebogen paneel.

8. Paneel volgens een der conclusies 4-7, waarbij de lengte van de verbindingsstukken (7) 10 tot 40 maal de dikte van die verbindingsstukken (7) en/of van de schotten (6) bedraagt.

9. Paneel volgens een der conclusies 3-8, waarbij elke lijf (3) onderdeel vormt 10 van een lijfmateriaalbaan (9) die zich tevens uitstrekt over de van elkaar afgekeerde paneeloppervlakken (1, 2).

10. Paneel volgens conclusies 9, waarbij de lijfmateriaalbanen (3) Z-vormig zijn. 15

11. Paneel volgens conclusie 9, waarbij de lijfmateriaalbanen (3) U-vormig zijn.

12. Paneel, omvattende twee op afstand van elkaar zich bevindende 20 paneeloppervlakken (1, 2), dwars tussen de paneeloppervlakken zich uitstrekkende en aan die paneeloppervlakken bevestigde lijven (3, 3’) uit vezelmateriaal dat met een verhard middel is geïmpregneerd, alsmede tussen de lijven (3, 3’) en paneeloppervlakken (1, 2) zich bevindende kernelementen (4), waarbij naburige lijven (3, 3’) onderling zijn verbonden door schotten (6) uit vezelmateriaal dat met een 25 verhard middel is geïmpregneerd, met het kenmerk dat meanderende en continue schotmateriaalbanen (5) zijn voorzien die afwisselend schotten (6) en een telkens twee opeenvolgende schotten verbindend verbindingsstuk (7) omvatten, de hoek tussen elk schot (6) en een verbindingsstuk (7) scherp is en verbindingsstukken (7) van een schotmateriaalbaan (5) telkens twee opeenvolgende verbindingsstukken (7) van een 30 naburige schotmateriaalbaan (5) overlappen en die overlappende verbindingsstukken (7) aan elkaar zijn gehecht onder vorming van telkens een doorgaand lijf (3’).

13. Paneel volgens conclusie 12, waarbij de grootte van de overlap tussen twee verbindingsstukken (7) 10 to 40 maal, bij voorkeur 10 tot 20 maal zo groot is als de dikte van die verbindingsstukken (7) en/of schotten (6).

14. Paneel volgens conclusie 12 of 13, waarbij tussen verbindingsstukken (7) van naburige schotmateriaalbanen (5) zich een aanvullend lijf (3) met een in wezen rechte vorm uitstrekt.

15. Paneel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de schotten (6) kops 10 aan de tegenoverliggende paneeloppervlakken (1, 2) zijn gehecht.

16. Paneel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de paneeloppervlakken (1,2) gevormd worden door vezelmateriaal dat met een verhard middel is geïmpregneerd. 15

17. Paneel volgens een der voorgaan de conclusies, waarbij de lijven (3, 3’) en de kernelementen (4) een in de langsrichting van de lijven gebogen vorm bepalen.

18. Draagconstructie, omvattende tenminste twee op afstand van elkaar zich 20 bevindende opleggingen alsmede een op die opleggingen opgelegd dek, met het kenmerk dat het dek een paneel volgens een der voorgaande conclusies omvat, van welk paneel de lijven (3) zich uitstrekken van de ene oplegging naar de andere oplegging.

19. Draagconstructie volgens conclusie 18, waarbij het dek en brugdek is.