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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1981000584A1
    申请号:PCT/T1980/000028
    申请日:1980-08-25
    公开日:1981-03-05
    发明作者:K Koss
    申请人:K Koss；
    IPC主号:E04D13-00
    专利说明:
    [0001] Zweischalige Konstruktion für Flächentragwerke
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf eine zweischalige Konstruktion für Flächentragwerke, wie etwa Wand- oder Dachelemente, aus zwei ebenen oder gekrümmten Schalen, die im Abstand zueinander liegen, zwischen denen Verbindungselemente angeordnet sind, wobei die Schalen aus parallel und gleichlaufend gerippten Profilelementen, wie z.B. Trapezblechen bestehen und die Austeilungen der ins Innere der Konstruktion ragenden Rippen der beiden Schalen in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen.
    [0003] Zweischalige Konstruktionen aus solchen Profilelementen werden bisher so ausgeführt, daß eine der beiden Schalen als allein tragende Schalen einen entsprechend starken Querschnitt erhält, wogegen die zweite Schale über Distanzelemente auf die tragende Schale abgestützt ist und nur als Abdeckung der zwischen den Schalen angeordneten Wärmeisolierung dient. Entsprechend diesen Funktionen weisen die beiden Schalen zumeist unterschiedliche Profilierung auf, wobei die Distanzelemente als Profile mit zwei Gurten und einem durchgehenden Steg, wie z.B. als U-förmige oder Z-förmige Profile, ausgebildet sind. Die beiden Schalen liegen dann vollflächig jeweils auf den Gurten dieser Profile auf und sind dann über den Steg dieser Profile direkt thermisch miteinander verbunden. Dies ist mit erheblichen Nachteilen verbunden, weil es zu dementsprechenden Wärmeverlusten kommt. Die Gefahr von Kondenswasserbildung besteht und im Brandfall sich auch die vom Brand abgekehrte Schale stark erhitzt. Um die Wärmeverluste in Grenzen zu halten, müssen diese Distanzierungsprofile sehr dünn ausgeführt werden, wodurch sie in der Ebene der Konstruktion sehr weich sind und nur für die Übertragung von Kräften, die senkrecht zur Ebene der Konstruktion wirken, geeignet sind, darüber hinaus aber statisch nicht wirksam sind.
    [0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der oben angeführten zweischaligen Konstruktionen zu vermeiden. Dies wird erfindungs- gemäß dadurch erreicht, daß diese Rippen der beiden Schalen gegeneinander versetzt sind und die Verbindungselemente als schubsteife und biegesteife Plattenelemente ausgebildet sind, deren
    [0005] Ebene jeweils parallel zu den Schalen liegt, wobei die versetzten Rippungen jeweils unabhängig voneinander unverschieblich kraftschlüssig mit den Plattenelementen verbunden sind.
    [0006] Erfindungsgemäß wird nun erreicht, daß die beiden Schalen der
    [0007] Konstruktion sehr starr miteinander verbunden sind, daß die beiden Schalen nicht nur mit ihrer eigenen Biegesteifigkeit wirksam sind, sondern die beiden Schalen durch die Plattenelemente zu einem Tragsystem zusammengefügt werden, welches in der Art eines Rahmenträgers mit einer statisch wirksamen Ouerschnittshöhe entsprechend der Dicke der zweischaligen Konstruktion wirkt. Die beiden Schalen stellen den Obergurt bzw. den Untergurt des Rahmen- trägers dar, in denen bei Belastungen quer zur Ebene der Konstruktion gegensinnig wirkende Zug- und Druckkräfte parallel zur Ebene der Konstruktion entstehen. Das Plattenelemente erhält dabei seine maßgebliche Belastung parallel zur Ebene der Konstruktion u.zw. aus der Übertragung der Schubkräfte zwischen den beiden die Gurte des rahmenartig wirkenden Tragsystems bildenden Schalen. Dabei müssen die Schubkräfte nur über den jeweiligen Abstand zwischen den nach innen ragenden und am Verbindungselement befestigten Rippungen der beiden Schalen übertragen werden. Die Plattenelemente können daher einfach und billig z.B. als Plattenstreifen ausgeführt werden. Eine solche rahmenartige Konstruktion ist dabei sowohl in Bezug auf Biegung wie auch auf Knickung um ein Mehrfaches steifer, als es der durch die Profilierung gegebenen eigenen Steifigkeit der beiden Schalen entspricht. Auch die Schubsteifigkeit der Konstruktion wird wesentlicht erhöht. Es können dadurch mit der erfindungsgemäßen zweischaligen Konstruktion wesentlich größere Spannweiten frei überbrückt werden als mit der .bisher üblichen Ausführung. Dadurch ist es möglich, z.B. bei Verwendung der Konstruktion als Wand- und Dachelement bedeutende Einsparungen in der Unterstützungskonstruktion durch die Verringerung der Anzahl der erforderlichen Stützelemente zu erzielen sowie auch Material für die Schalen selbst einzusparen, da insgesamt für die erfindungsgemäß miteinander tragenden Schalen weniger Material erforderlich ist als für die Ausführung mit einer tragenden und einer abdeckenden Schale. Außerdem wird noch die Stärke der Konstruktion, gemessen von außen zu außen, kleiner, wodurch z.B. bei Wänden die nutzbare Grundrißfläche der solcherart begrenzten Räume größer wird.
    [0008] Weiters ist es möglich, mit dieser Konstruktion freitragende Bauwerke mit großen Dimensionen in wirtschaftlicher Art zu errichten, u.zw. als Plattenkonstruktionen, Faltwerke und als räumliche Schalentragwerke. Dabei ist neben der größeren Biegesteifigkeit auch die erhöhte Knicksteifigkeit und Schubsteifigkeit von wesentlicher Bedeutung.
    [0009] Weitere wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion liegen in der Verbesserung der thermischen Isolation. Bei der bisher bekannten Konstruktion besteht ein direkter Kontakt zwischen den beiden Schalen über die Distanzprofile, wobei die inneren Rippen der Schalen zumeist noch direkt gegenüber stehen. Der Durchfluß der Wärme zwischen den beiden Schalen geht daher an diesen Stellen auf sehr kurzem Wege vor sich, was dementsprechende thermische Probleme mit sich bringt.
    [0010] Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die beiden Schalen, die vorzugsweise in der gleichen Austeilung profiliert sind, hingegen gegeneinander versetzt und unabhängig voneinander mit plattenförmigen Verbindungselementen verbunden. Da die Verbindungsstellen nebeneinander entsprechend der Austeilung der Profilierung in einem wesentlich größeren Abstand liegen als es dem inneren Abstand der beiden Schalen entspricht, verläuft der Wärmefluß über einen dementsprechend längeren Weg, was schon von sich aus einen größeren Wärmedurchgangswiderstand wie bei einem kürzeren Weg ergibt.
    [0011] Das plattenförmige Verbindungselement kann aber weiters vor teilhaft und billig aus Materialien mit einem hohen spezifische Wärmedurchlaßwiderstand, z.B. Asbestzement, ausgeführt werden, wodurch eine weitgehende thermische Trennung der beiden Schalen trotz gemeinsamer statischer Wirkung erzielt wird. Damit werden Wärmeverluste hintangehalten und auch Kondensationsprobleme infolge örtlich zu starker Abkühlung der rauminnenseitigen Schale vermieden. Auch im Brandfall ist der Wärmeeinfluß klein und wird die vom Brande abgekehrte Schale nur wenig erhitzt, was eine wesentliche Steigerung der Bandsicherheit des gesamten Bauwerkes mit sich bringt, da damit diese Schale ihre Tragfähigkeit auch im Brandfalle behält.
    [0012] Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
    [0013] Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungs- gemäße zweischalige Konstruktion,
    [0014] Figur 2 eine Ansicht auf die Konstruktion nach Figur 1 von innen, wobei die innere Schale abgenommen ist, Figur 3 eine Ansicht auf die äußere Schale der erfindungsgemäßen Konstruktion,
    [0015] Figur 4 einen Querschnitt durch zwei Schalen, aus welchen eine erfindungsgemäße Konstruktion hergestellt werden kann, Figur 5 einen- Längsschnitt durch eine erfindungs- gemäße zweischalige Konstruktion und
    [0016] Figur 6 eine Ansicht der Konstruktion nach Figur 5 von außen.
    [0017] Bei der in den Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Schalen 1, 2 gleich und mit konstanter Austeilung profiliert und um eine halbe Teilung zueinander versetzt angeordnet. Die beiden Schalen 1, 2 sind, wie in Figur 4 im Schnitt gezeigt, mit gleichem Querschnitt ausgeführt. Beide Schalen 1, 2 weisen eine Profilierung in Form vom schmalen, ins Innere der Konstruktion reichenden Rippen 1c bzw. 2c und von breiten, jeweils die äußere Begrenzung der Konstruktion bildenden Profilflächen 1a bzw. 2a auf. Die Verbindung der Rippen 1σ bzw.2σ mit den äußeren Profilflächen 1a bzw. 2a bilden die Stege 1b bzw. 2b. Die beiden Schalen 1 bzw. 2 sind gleich, jedoch ist die Schale 2 gegenüber der Schale 1 gestürzt angeordnet, sodaß jeweils die schmalen Rippen 1c bzw. 2c ins Innere der Konstruktion reichen.
    [0018] Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die zusammengebaute zweischalige Konstruktion. Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß die Schale 1 mit ihren Rippen 1c durch Verbindungsmittel 4, wie etwa Schrauben oder Nieten, mit dem auch als Distanzelement wirkenden Plattenelement 3 verbunden sind. In gleicher Art ist die Schale 2 mit ihren Rippen 2c durch Verbindungsmittel 5 , wie etwa Schrauben oder Nieten, mit dem Plattenelement 3 verbunden. Die beiden Schalen 1, 2 sind völlig unabhängig voneinander mit den Plattenelementen 3 verbunden.
    [0019] In Figur 2 sind weiters noch durch Pfeile die Kräfte P1 und P2 eingetragen, die über die Verbindungsmittel 4 bzw. 5 auf das als Plattenelement ausgebildete Verbindungselement 3 einwirken. Das Verbindungselement 3 wird also durch diese Kräfte P1 und P2 im wesentlichen auf Schub belastet. Diese Kräfte P1 und P2 entstehen dadurch, daß sich ohne die erfindungsgemäße Ausführung bei einer Belastung der Konstruktion auf Biegung quer zur Ebene der Konsturktion der Rippen 1c bzw. 2c der Schalen 1, 2 gegeneinander in der Mittelebene der Konstruktion bewegen würde, da sich die einen Rippen unter einer Zugspannung stehend verlängern würde und andererseits die anderen Rippen dagegen unter Druckspannung stehend verkürzen würde. Die beiden Schalen 1, 2 hätten dabei bei gleicher Steifigkeit jede die Hälfte des auftretenden Biegemomentes aufzunehmen, würden aberlaus einer solchen Belastung keine Normalkräfte, d.h. also Kräfte in Richtung der Ebene der Konstruktion aufweisen. Die erfindungsgemäßen platten- förmigen, schubsteifen und biegesteifen Verbindungselemente sind aber unverschieblich kraftschlüssig mit den beiden Schalen 1, 2 verbunden. Es kann daher an dieser Stelle keine Verschiebung der Rippen 1c, 2c zueinander stattfinden, sondern es bilden sich die Kräfte P1 und P . Diese Kräfte wirken jeweils auf die Rippen 1c, 2c und damit auf die beiden Schalen 1, 2 ein und sind dabei gegensinnig und gleich groß. Damit bauen sich Normalkräfte in den beiden Schalen 1, 2 auf, u.zw. gegengleiche Zug- und Druckkräfte, wodurch das äußere Biegemoment auf die Konstruktion in Form eines inneren Kraftpaares aufgenommen wird. Die beiden Schalen 1, 2 wirken also wie die Gurte eines biegesteifen Rahmenträgers, wobei die Querkräfte im wesentlichen durch die Stege 1b, 2b übertragen werden. Es entstehen. dabei wie auch sonst bei einem Rahmenträger sekundäre Biegemomente in den Gurtungen, in diesem Fall also in den beiden Schalen 1, 2.
    [0020] Die solcherart erfindungsgemäß ausgebildete Konstruktion ergibt also eine statische Wirksamkeit über die volle Stärke der Konstruktion und eine dementsprechend wesentlich größere Steifigkeit als es der Summe der Einzelsteifigkeit der profilierten Schalen entspricht. In Figur 5 ist ein Längsschnitt durch eine erfindung gemäße zweischalige Konstruktion gezeigt, die nur an ihren Enden unverschieblich kraftschlüssige Verbindungen aufweist. Dazwische sind nur Verbindungen vorhanden, die wohl die beiden Schalen 1, 2 quer zur Ebene der Konstruktion gegeneinander fixieren, aber in der Ebene Verschiebungen der Rippen 1c, 2c zulassen. Nach den Darstellungen in Figur 5 und Figur 6 ist dazu ein Plattenstreifen 6 mit Verbindungsmittel 7 auf den Rippen 2c der Schale 2 befestigt. Auf den Rippen 1c der Schale 1 sind dagegen durch Verbindungsmittel 8 abgekröpfte Laschen 9 befestigt, die um die Platten- streifen 6 greifen, was durch die gegenseitige Versetzung der Schalen 1, 2 zueinander möglich ist, da sich am Ort der Rippen 1c der Schale 1 jeweils die Zone der äußeren Profilfläche 2a der Schale 2 befindet, sodaß hier zwischen den Plattenstreifen 6 und der Profilfläche 2a ein Abstand entsprechend der Höhe des Steges 2b vorhanden ist. Diese in Figur 5 bzw. 6 angegebene Lösung eignet sich auch besonders für Elemente, bei denen Brandbelastungen zu berücksichtigen sind. Dabei könnte beispielsweise bei einer Brandeinwirkung auf die Schale 2 und die dadurch hervorgerufene Verlängerung der Schale 2 die Verbindungsmittel 5 versagen, wobei dann die yerschieblichen Verbindungsstellen, gebildet aus den Elementen 6 bis 9 dennoch den Zusammenhalt des Elementes sichern.
    [0021] Die Wärmeisolation kann in üblicher Form durch das Einlegen von Steinwolle oder ähnlichem zwischen die beiden Schalen erfolgen., wobei diese mit den Verbindungselementen 3 oder auch 6 fixiert werden kann. Da der Querschnitt der zweischaligen Konstruktion durch die plattenförmigen Verbindungselemente nur wenig eingeschränkt wird ist es aber auch vorteilhaft und einwandfrei möglich, den Raum zwischen den beiden Schalen mit einem wärmeisolierenden Schüttmaterial zu füllen.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche:
    1. Zweischalige Konstruktion für Flächentragwerke, wie etwa Wand- oder Dachelemente, aus zwei ebenen oder gekrümmten Schalen, die im Abstand zueinander liegen, zwischen denen ver bindungselemente angeordnet sind, wobei die Schalen aus pa rallel und gleichlaufend gerippten Profilelementen, wie z.B Trapezblechen bestehen und die Austeilungen der ins Innere der Konstruktion ragenden Rippen der beiden Schalen in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rippen (1c, 2c) der beiden Schalen gegeneinander versetzt sind und die Verbindungselemente als schubsteife und biegesteife Plattenelemente (3) ausgebildet sind, deren Ebene jeweils parallel zu den Schalen (1, 2) liegt, wobei die versetzten Rippen (1c bzw. 2c) jeweils unabhängig voneinand unverschiebbar kraftschlüssig mit den Plattenelementen (3) verbunden sind.
    2. Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalen (1, 2) gleich profiliert sind und vorzugsweise die Austeilung der ins Innere der Konstruktion ragenden Rippen (1c, 2c) konstant ist und die Rippen der beiden Schalen um die halbe Teilung gegeneinander versetzt sind.
    3. Konstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ins Innere der Konstruktion ragenden
    Rippen (1c, 2c) der Schalen (1, 2) kleiner ist als die Brei te der die äußere Begrenzung der Konstruktion bildenden Pro filfläche (1a, 2a).
    4. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die unverschiebliche kraftschlüssige Verbindung der beiden Schalen (1, 2) bildenden Plattenelemente (3) in
    Form von mehreren über die Fläche der Konstruktion verteilt angeordnete Plattenstreifen gleicher Dicke ausgebildet sind, die sich vorzugsweise quer zu den Rippen (1c, 2c) der Schalen (1, 2) erstrecken.
    5. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalen (1, 2) nur in einzelnen Bereichen, zumindest aber an zwei Stellen vorzugsweise bei den unterstützten Rändern der Konstruktion über Plattenelemente (3) unverschieblich kraftschlüssig miteinander verbunden sind und etwaiige weitere Verbindungselemente (5) zwischen diesen Bereichen in der Ebene der Konstruktion verschiebbar angeordnet oder in dieser Ebene nachgiebig verformbar ausgeführt sind.
    6. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelemente (3) aus schlecht wärmeleitendem, vorzugsweise unbrennbarem Material, wie z.B. Asbestzement, bestehen.
    7. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine verformbare Dämmeinlage,wie z.B. Steinwolle, zwischen den Schalen angeordnet ist, die vorzugsweise mittels der Verbindungselemente (3) innerhalb der Konstruktion fixiert ist.
    8. Konstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den beiden Schalen mit einem wärmeisolierenden Schüttmaterial, wie z.B. Körnern aus expandiertem, vulkanischem Glas, gefüllt ist.
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    法律状态:
    1981-03-05| AK| Designated states|Designated state(s): JP US |
    1981-03-05| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): CH DE FR GB NL SE |
    1981-04-18| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1980901588 Country of ref document: EP |
    1981-09-02| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1980901588 Country of ref document: EP |
    1983-07-20| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1980901588 Country of ref document: EP |
    优先权:
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