NO813784L

NO813784L - WALL STRAIN

Info

Publication number: NO813784L
Application number: NO813784A
Authority: NO
Inventors: Lars Ingvar Ingvarsson
Original assignee: Dobel Ab
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1981-11-09
Publication date: 1982-05-27
Also published as: SE8008274L; FI813592L; SE441536B; DK151580C; IS1248B6; IS2683A7; FI75389C; DK501581A; DK151580B; FI75389B

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører veggstammer, spesielt i bolighus og mindre industrianlegg, oppbygget av lettbjelker og mellom disse skumbetong som overflate og volumdannende materiale. Veggene kan utgjøres av såvel mellomvegger mellom forskjellige rom som yttervegger, både over jord som under markplanet. The present invention relates to wall beams, especially in residential buildings and smaller industrial facilities, made up of lightweight beams and between these foam concrete as surface and volume-forming material. The walls can consist of intermediate walls between different rooms as well as external walls, both above ground and below ground level.

Innervegger som skiller forskjellige rom i en bygning, enten det gjelder bolighus,mindre industri-,kontor-eller butikkeiendommer, oppføres ofte av trestendere som vanligvis står med 600 mm avstand fra hverandre og hvor det som flatedannende materiale på begge sider av disse, anvendes et trepanel, gipsplater, byggeplater eller lignende. Avhengig av f.eks. varme- eller lydisoleringskrav, utfylles veggens hulrom med fyllmateriale av hensiktsmessig slag såsom stenull m.m. De krefter en innervegg utsettes for,er på den ene side sidekrefter forårsaket av lufttrykkfor-skjeller mellom veggens to sider eller av mekaniske slag og trykk, på den andre siden mer eller mindre vertikale krefter avhengig av hvor meget veggen er beregnet å bære. Kravene til yttervegger over kjellerplanet er ut fra såvel varmeisolerings- som sidekraft- og bæreevnesynspunkt, oftest større. Endog tetthet mot trekk og fukt må det tas hensyn til i aller høyeste grad. Man bør fremfor alt fra varme-isoleringssynspunkt tenke på å unngå kuldebroer, da disse for en stor del kan ødelegge den totale varmeisolerings-evne til en yttervegg uansett hvor godt den øvrige varmeisolering er tilgodesett. Veggens utside utsettes dessuten for vær og vind og må. være motstandskraftig mot dette. Internal walls that separate different rooms in a building, whether it concerns residential buildings, smaller industrial, office or shop properties, are often constructed of wooden posts that are usually 600 mm apart and where the surface-forming material on both sides of these is used a wooden panel, plasterboard, building boards or the like. Depending on e.g. heat or sound insulation requirements, the wall cavity is filled with filling material of an appropriate type such as stone wool etc. The forces an inner wall is exposed to are, on the one hand, lateral forces caused by air pressure differences between the two sides of the wall or by mechanical impacts and pressure, on the other hand, more or less vertical forces depending on how much the wall is intended to bear. The requirements for external walls above the basement level are, from the point of view of thermal insulation as well as lateral strength and load-bearing capacity, usually greater. Even tightness against drafts and moisture must be taken into account to the highest degree. Above all, from a thermal insulation point of view, you should think about avoiding cold bridges, as these can to a large extent destroy the total thermal insulation ability of an external wall, regardless of how well the other thermal insulation is provided for. The outside of the wall is also exposed to weather and wind and must. be resilient against this.

Når det gjelder kjellernes yttervegger utsettes disse selvsagt for enda større vertikale krefter da hele husets tyngde hviler på disse. Til dette kommer periodevis trykk fra vind og sne. Under marknivå kommer i tillegg til ovennevnte sidekrefter, jordtrykket. Endog fuktbe-lastningen er større her. When it comes to the outer walls of the cellars, these are of course exposed to even greater vertical forces as the entire weight of the house rests on them. Added to this is periodic pressure from wind and snow. Below ground level, in addition to the above-mentioned lateral forces, there is earth pressure. Even the moisture load is greater here.

For disse bærende yttervegger samt også innvendige støttevegger, anvendes nå ofte porebetong i størr eller mindre blokker. Porebetongen utgjøres vanligvis av høy- trykkdampherdet porebetong, såkalt gassbetong. Da bæreevnen til porebetong står i et visst forhold til materialets tetthet, har det vist seg at man for å oppnå tilstrekkelig bæreevne i konstruksjonen, har vært nødt til å anvende porebetong med relativ høy tetthet, ca. 1200 kg/m 3, samt også gjøre veggene ganske tykke. Konstruksjonen har derved blitt både tung og romkrevende. Med økt bæreevne i skumbetongen med medfølgende forhøyet tetthet, fremtrer ytterligere en stor ulempe. Varmeisoleringsevnen til porebetongen synker katastrofalt med øket tetthet. De krav man idag stiller til varmeisolasjonen til yttervegger for oppvarmede lokalér og de krav som forutsettes å komme i fremtiden, gjør at disse veggkonstruksjoners fremtid ikke synes altfor lys. For these load-bearing external walls as well as internal supporting walls, aerated concrete in larger or smaller blocks is now often used. Aerated concrete is usually made up of high-pressure steam-cured aerated concrete, so-called aerated concrete. As the load-bearing capacity of aerated concrete is in a certain relation to the density of the material, it has been shown that in order to achieve sufficient load-bearing capacity in the construction, it has been necessary to use aerated concrete with a relatively high density, approx. 1200 kg/m 3, as well as making the walls quite thick. The construction has thereby become both heavy and space-consuming. With increased load-bearing capacity in the foam concrete with accompanying increased density, a further major disadvantage appears. The thermal insulation ability of the aerated concrete drops catastrophically with increased density. The demands placed today on the thermal insulation of external walls for heated premises and the demands expected to come in the future mean that the future of these wall constructions does not seem too bright.

Allerede nå krever konstruksjonen en kraftig til-leggsisolering for å klare gjeldende forskrifter. En vanlig konstruksjon med tilieggsisolering er at veggen opp-føres i to skall med et isolerende sjikt plassert mellom disse. Denne konstruksjon er av forståelige grunner kost-bar. Ulempene med nåværende porebetongkonstruksjoner er også at porebetongen vanligvis ikke kan støpes på plass, men må varmherdes i spesielle ovner. Already now, the construction requires strong additional insulation to meet current regulations. A common construction with additional insulation is for the wall to be built in two shells with an insulating layer placed between them. This construction is, for understandable reasons, cost-effective. The disadvantages of current aerated concrete constructions are also that the aerated concrete cannot usually be cast in place, but must be heat-hardened in special ovens.

En form av porebetong er skumbetong. Skumbetong fremstilles ved at det til en sement-vannblanding tilsettes en skumdanner hvoretter luft piskes inn i denne blanding. Tettheten til den ferdigblandede og tørre skumbetong kan variere med mengden av innpisket luft. Utførte prøver viser at det går an å fremstille skumbetong med en tetthet ned til i det minste ca. 200 kg/m 3. One form of aerated concrete is foamed concrete. Foamed concrete is produced by adding a foaming agent to a cement-water mixture, after which air is whipped into this mixture. The density of the ready-mixed and dry foam concrete can vary with the amount of air whipped in. Tests carried out show that it is possible to produce foam concrete with a density down to at least approx. 200 kg/m3.

Å bøye bjelker av tynnplate har vunnet mer og mer terreng, fremfor alt innen de områder der belastningene er begrenset. Bending thin-plate beams has gained more and more ground, above all in areas where the loads are limited.

Ifølge "Statens Stålbyggnadskommittés" "Normer for tunnplåtkonstruktioner 79", StBK-5," menes med tynnplate stål- og aluminiumsplate med en tykkelse mindre enn 4 mm. According to "Statens Stålbyggnadskommittés" "Norms for thin plate constructions 79", StBK-5," by thin plate is meant steel and aluminum plate with a thickness of less than 4 mm.

Tynnplatekonstruksjonens lastopptagende evne be-grenses oftest i mindre grad av materialets styrkeegenskaper som stadig mer av tendensen til bøyning av delflater. En konvensjonell Z- eller U-formet tynnplatebjelke løper f.eks. stor fare for bøyning både i liv- og trykkflens lenge før materialets strekkgrense overskrides. The load-absorbing ability of the thin sheet construction is most often limited to a lesser extent by the material's strength properties and increasingly by the tendency to bend part surfaces. A conventional Z- or U-shaped thin plate girder runs e.g. great danger of bending in both the web and pressure flange long before the material's tensile limit is exceeded.

Det har overraskende vist seg at man kan praktisk talt eliminere faren for utbøyning og vridning av tynn-plateb jelker som anvendes i vegger eller veggelementer ved å anvende skumbetong som materiale stort sett rundt bjelkene i veggene. Dermed kan belastningen på veggen økes flere ganger samtidig som man gjennom skumbetongen oppnår bærende yttersjikt, god varme- og lydisolering osv. Da skumbetongen har lukkede porer, oppnås dessuten tilstrekkelig damp- og vindsperre. Veggkonstruksjonen som enten kan støpes på plass eller i form av en byggeblokk, blir på It has surprisingly been shown that the danger of bending and twisting of thin-plate beams used in walls or wall elements can be practically eliminated by using foamed concrete as material mostly around the beams in the walls. In this way, the load on the wall can be increased several times at the same time as the foam concrete achieves a load-bearing outer layer, good heat and sound insulation, etc. As the foam concrete has closed pores, a sufficient vapor and wind barrier is also achieved. The wall structure, which can either be cast in place or in the form of a building block, stays on

grunn av lettbjelkenes tynne vegger og skumbetongens lave tetthet, meget lett. Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etterfølgende eksempel, patentkrav samt tegning, hvor fig. 1 viser en gjennomskåret innervegg, due to the light beams' thin walls and the foam concrete's low density, very light. The invention shall be described in more detail in the following example, patent claims and drawing, where fig. 1 shows a sectioned inner wall,

fig. 2 og 3.gjennomskårne yttervegger, og fig. 4 en kjelleryttervegg, og hvor fig. 2 and 3. cut through outer walls, and fig. 4 a basement wall, and where

fig. 5 er et diagram som viser forholdet mellom tetthet og varmeledning i skumbetongen. fig. 5 is a diagram showing the relationship between density and heat conduction in the foam concrete.

Eksempel 1, fig. l; Example 1, fig. l;

Innerveggene i et mindre bolighus fremstilles på en slik måte at det oventil mot taket og nedentil mot gulvet festes en U-profil 9 bøyd av 0,6 mm stålplate slik at livets plane flater legges mot tak resp. gulv 10. Den indre avstand mellom flensene i bjelken var 96 mm. Loddrett og inne i de liggende U-bjelker ble det med 600 mm innbyrdes avstand plassert 95 mm brede C-bjelker 5, med livene 11 vinkelrett på de tenkte veggflater 12, hvilke C-bjelker ble nitet fast. The inner walls of a smaller residential building are made in such a way that a U-profile 9 bent from 0.6 mm steel sheet is attached at the top to the ceiling and at the bottom to the floor so that the flat surfaces of the living room are placed against the ceiling or floor 10. The internal distance between the flanges in the beam was 96 mm. Vertically and inside the lying U-beams, 95 mm wide C-beams 5 were placed at a distance of 600 mm from each other, with the webs 11 perpendicular to the imaginary wall surfaces 12, which C-beams were riveted firmly.

Nødvendige elektriske ledningsrør og bokser ble satt på plass hvoretter en støpeform av formbånd, spikerlekter og formplater ble oppsatt og som innesluttet C-bjelkenes 5 plan og slik at det oppsto et hulrom med 95 mm bredde mellom motstående formplater. Skumbetong 4 ble fremstilt ved at finfordelte luftstråler ble blåst inn i en sement-vannblanding tilsatt et skumdannende middel. Man kan ta sikte på å få en lettflytende skumblanding som etter størkning skulle få en tetthet på ca. 500 kg/m 3. Skumblandingen ble innført i formen samtidig som en påså at skumbetongen 4 fremfor alt sluttet seg vel til plateflatene til de stående bjelker. Etter at skumblandingen var herdet, ble veggen sparklet og kledd med tapet 6. The necessary electrical conduits and boxes were put in place, after which a mold of form tape, nail laths and form plates was set up and which contained the 5 planes of the C-beams and so that a cavity with a width of 95 mm was created between opposite form plates. Foamed concrete 4 was produced by blowing finely divided jets of air into a cement-water mixture with a foaming agent added. You can aim for an easy-flowing foam mixture which, after solidification, should have a density of approx. 500 kg/m 3. The foam mixture was introduced into the form at the same time as it was ensured that the foam concrete 4 above all adhered well to the plate surfaces of the standing beams. After the foam mixture had hardened, the wall was puttyed and covered with wallpaper 6.

Eksempel 2, fig. 2; Example 2, fig. 2;

Ytterveggene -2 over kjellerplanet i et mindre industrilokale skulle oppføres med en høyeste varmegjennom-gangskoeffisient på 0,25 W/(m<2*>°C). Veggstammen skulle bestå av skumbetong 4, forsterket med innstøpte lettbjelker 5 og veggene 2 skulle på yttersiden bekles med liggende trepanel 13. The outer walls -2 above the basement level in a small industrial premises were to be built with a highest heat transfer coefficient of 0.25 W/(m<2*>°C). The wall frame was to consist of foam concrete 4, reinforced with cast-in lightweight beams 5 and the walls 2 were to be clad on the outside with horizontal wooden panels 13.

For å oppnå tilstrekkelig varmeisolering ble vegg-tykkelsén i skumbetongdelen 4 bestemt til 300 mm og skum-betongtettheten til 350.kg/m 3. Forholdet mellom tetthet i skumbetongen og dens varmeledningsevne, var før dette eksperimentelt^fastslått og vises i den etterfølgende fig.5 der tettheten er avsatt på den vannrette akse i kg/m 3 og varmeledningsevnen i W/(m.°C) langsmed diagrammets lodd-rette akse. Formoppsetningen ble gjort på vanlig måte med formbånd, spikerlekter og formplater. På grunn av skumbetongens 4 lave tetthet i forhold til betong kunne form-oppsettingen gjøres på en betydelig enklere måte. Det forekommer heller ingen vibrering av skumbetongblandingen. In order to achieve sufficient thermal insulation, the wall thickness in the foam concrete part 4 was determined to be 300 mm and the foam concrete density to 350.kg/m 3. The relationship between the density of the foam concrete and its thermal conductivity was previously determined experimentally and is shown in the following fig. 5 where the density is plotted on the horizontal axis in kg/m 3 and the thermal conductivity in W/(m.°C) along the vertical axis of the diagram. The form set-up was done in the usual way with form bands, nail battens and form plates. Due to the foam concrete's 4 low density compared to concrete, the formwork could be set up in a significantly simpler way. There is also no vibration of the foam concrete mixture.

For å oppnå tilstrekkelige styrkeegenskaper i ytterveggen 2, dels mot vertikale belastninger, dels mot vindtrykk og øvrige horisontale belastninger, ble det inn-støpt lettbjelker 5 av 0,6 mm stålplate formet til C-bjelker 5.' Den totale bredden var 70 mm. Bjelkene 5 ble plassert stående med stegene 11 vinkelrett på veggflatene 12, i to rader med en senteravstand på 1200 mm i hver rad. Den ene rad ble plassert langsmed yttersiden av veggen 2 for dessuten å virke som spikerlekt for ytterpanelen 13, og den andre raden langsmed innersiden for direkte å utgjøre understøttelse for ovenpå plasserte takstoler. Bjelkene 5 ble plassert i siksak, dvs. avstanden fra en bjelke 5 i den ene rad til sine to nærmeste naboer i den andre raden skulle være omtrent like stor. Hensikten med dette var å nedsette faren for kuldebroer. Etter at den nødvendige formoppbygning for vindus- og døråpninger var gjort og nød-vendige elektrisitets-, varme- og sanitærrør var innlagt i veggen 2, ble skumbetong 4 ifylt og fikk herde. Når formene ble revet, ble veggens 2 utside kledd med liggende trepanel 13. Innsiden derimot ble etter pussing kun kledd med fiberplater 14 som ble malt. Noen ekstra fuktsperre var ikke nødvendig. In order to achieve sufficient strength properties in the outer wall 2, partly against vertical loads, partly against wind pressure and other horizontal loads, lightweight beams 5 of 0.6 mm steel sheet shaped into C-beams 5 were cast in. The total width was 70 mm. The beams 5 were placed upright with the steps 11 perpendicular to the wall surfaces 12, in two rows with a center distance of 1200 mm in each row. One row was placed along the outer side of the wall 2 to also act as a nail batten for the outer panel 13, and the other row along the inner side to directly form support for roof trusses placed above. The beams 5 were placed in a zigzag pattern, i.e. the distance from a beam 5 in one row to its two nearest neighbors in the other row should be approximately equal. The purpose of this was to reduce the risk of thermal bridges. After the necessary form building for window and door openings had been made and the necessary electricity, heating and sanitary pipes had been laid in wall 2, foam concrete 4 was filled and allowed to harden. When the forms were demolished, the outside of the wall 2 was clad with horizontal wooden panel 13. The inside, however, after plastering, was only clad with fiberboard 14 which was painted. No additional moisture barrier was necessary.

Eksempel 3, fig. 3; Example 3, fig. 3;

Ytterveggene i et mindre flerfamiliehus i to etasjer skulle oppføres av byggeelementer 15. Bygge-elementenes 15 bredde ble bestemt til 2,4 meter og høyden skulle tilpasses slik at et byggeelement 15 dekket hele høyden fra kjellerveggen til yttertaket. Veggens varme-gjennomgangskoeffisient skulle ikke overstige 0,25 W/ The outer walls of a smaller multi-family house on two floors were to be constructed of building elements 15. The width of the building elements 15 was determined to be 2.4 meters and the height was to be adapted so that a building element 15 covered the entire height from the basement wall to the outer roof. The wall's heat transfer coefficient should not exceed 0.25 W/

(m .°C). Ytterpanelet skulle bestå av tømmermannspanei 16. Innerveggene skulle kles med gipsplater 17 som siden (m .°C). The outer panel was to consist of timber panels 16. The inner walls were to be clad with plasterboard 17 as

skulle tapetseres med vevde tapeter.was to be wallpapered with woven wallpaper.

Byggelementet 15 ble fremstilt av skumbetong 4 i fabrikk og forsterket med vertikale lettbjelker 5. Dimen-sjonene på de inngående elementer ble tatt fra det foregående eksempel 2 da forholdene var likeartede. De vertikale C-bjelker 5 ble av forskjellige årsaker dog plassert i samme vertikalplan mot veggens innside, dels for at bjelkenes 5 øvre ender skulle tjenestegjøre som under-støttelse for takstoler, dels for at bjelkenes 5 ytre flenser skullé virke både som fester for tak- og mellom-bjelkelag og som spikerfester for gipsplatene 17. Dessuten ville man gi plass for horisontale spikerfester 7 for tømmermannspanelet 16. The building element 15 was produced from foam concrete 4 in a factory and reinforced with vertical light beams 5. The dimensions of the included elements were taken from the previous example 2 when the conditions were similar. The vertical C-beams 5 were for various reasons, however, placed in the same vertical plane towards the inside of the wall, partly so that the upper ends of the beams 5 would serve as support for trusses, and partly so that the beams' 5 outer flanges would act both as fasteners for roof and intermediate beam layers and as nail fasteners for the plasterboards 17. In addition, space would be provided for horizontal nail fasteners 7 for the carpenter's panel 16.

Byggelementene 15 ble transportert fra fabrikk til byggeplass, reist og sammenføyd med fugemørtel. De siste bord i tømmermannspanelet 16 ble montert over skjøtene og skjøtene mellom gipsplatene 17 ble dekket med limbånd. The building elements 15 were transported from the factory to the construction site, erected and joined with joint mortar. The last boards in the carpenter's panel 16 were fitted over the joints and the joints between the plasterboards 17 were covered with adhesive tape.

Eksempel 4, fig. 4:Example 4, fig. 4:

Ytterveggene 3 i kjellerplanet til et småhus skulle oppføres på en horisontal betongplate 19. For å lette formoppbygningen samt ytterbehandlingen av veggene 3, ble det benyttet veggformer av 3 mm stålplate. I dette tilfellet bestod veggf<p>rmene av rektangulære platekassetter 18, 2 00 x 4 00 mm, hvilke kunne sammenføyes til veggflater på inn- og utsiden av kjellerveggen 3 og som var beregnet til deretter å sitte faststøpt på veggenes 3 ut- og innsider. Etter at platekassettene 18 var montert sammen på plass på betongplaten 19 og nødvendig oppstagning var utført, ble det plassert C- bjelker 5 fremstilt av 0,6 mm stålplate og med en stegbredde på 70 mm, i mellom-rommet mellom de ytre og indre vertikale veggformplan. Horisontal avstand mellom platekassettveggene 18 var The outer walls 3 in the basement level of a detached house were to be built on a horizontal concrete slab 19. To facilitate the construction of the form and the external treatment of the walls 3, wall forms made of 3 mm sheet steel were used. In this case, the wall forms consisted of rectangular plate cassettes 18, 200 x 400 mm, which could be joined to wall surfaces on the inside and outside of the basement wall 3 and which were intended to then sit firmly on the outside and inside of the walls 3 . After the panel cassettes 18 had been assembled together in place on the concrete slab 19 and the necessary bracing had been carried out, C-beams 5 made of 0.6 mm steel plate and with a step width of 70 mm were placed in the space between the outer and inner vertical wall form plan. Horizontal distance between the plate cassette walls 18 was

250 mm. Bjelkenes 5 innbyrdes avstand i raden var 1200 mm og avstanden fra indre bjelkeflens til veggformplanet var 15 mm. Meningen med de stående bjelker var først og fremst å forsterke veggen mot vertikale påkjenninger, men også mot jordtrykket. 250 mm. The distance between the beams 5 in the row was 1200 mm and the distance from the inner beam flange to the wall form plane was 15 mm. The purpose of the standing beams was primarily to reinforce the wall against vertical stresses, but also against earth pressure.

Skumbetong ble fremstilt med en tetthet på ca.Foam concrete was produced with a density of approx.

350 kg/m 3. Etter at hulrommene var fylt med skumbetong 4 og denne hadde begynt å herde, kunne arbeidet med gulv-bjelklag og yttervegger påbegynnes. 350 kg/m 3. After the cavities had been filled with foam concrete 4 and this had started to harden, work could begin with the floor-beam layer and outer walls.

Claims

1. Wall frame (1,2,3), characterized in that foam concrete (4) reinforced with vertical steel beams (5) made of a maximum of 4 mm thick thin plate and arranged at a distance from each other is used as a surface and volume forming agent, and that the foam concrete (4) covers the steel beams (5) so that no more than the end surface is free.

2. Wall frame (1,2,3) according to claim 1, characterized in that the density of the foam concrete (4) is no more than 600 kg/m <3>.

3. Wall frame (1,2,3) according to claim 1 or 2, characterized in that a partial surface of the steel beam (5) coincides with one of the outer sides of the wall.

4. Wall frame (1,2,3) according to claim 1 or 2, characterized in that the aerated concrete (4) is enclosed between plate cassettes (18) which are joined to form flat, vertical surfaces and which are cast in the aerated concrete (4).

5. Wall frame (1,2,3) according to any of the preceding claims, characterized in that the step (11) of the steel beams (5) is less than half the thickness of the wall frame (1,2,3) and that the steel beams (5) are placed at a distance from each other of at least half the thickness of the wall stem (1,2,3).