DE2629373A1 - Verbundbaustoff aus kunststoff-hartschaum mit bewehrungseinlagen aus stahl - Google Patents
Verbundbaustoff aus kunststoff-hartschaum mit bewehrungseinlagen aus stahlInfo
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Description
DIPL.-ING. Γ. STOEPEL- DIPL.-IXG.W.GOLLWITZBR · DIPJCi.-IXG-.F.W. MOLI4
TEL·. 00341/3000, 60 35 · TELEX 453 333
POSTSCHECK: 67 LUDWIGSHAFEN 27562-676 · BANKi DEUTSCHE BANK 674 LANDAU-PFALZ
29. Juni 1976
Mr.
Dyckerhoff & Widmann Aktiengesellschaft, München
Verbundbaustoff aus Kunststoff-Hartschaum mit Bewehrungseinlagen aus Stahl
In der letzten Zeit haben Kunststoff-Schaumstoffe
in zunehmendem Maße Eingang in das Bauwesen gefunden. Infolge ihrer geringen Dichte und ihres geringen Gewichts
sowie der daraus resultierenden guten Wärmedämmeigenschaften werden solche Schaumstoffe vorwegend
zur Schall- und Wärmedämmung eingesetzt.
Es ist auch schon die Möglichkeit untersucht worden, Baukonstruktionen unter Verwendung harter
Schaumstoffe herzustellen ("KUNSTSTOFFE", Band 53,
Heft 10, Seite 766 bis 777). Dabei liegt das
709882/0ϊ2β
Schwergewicht aber auf sog. Leichtkern-Verbundkonstruktionen, bei denen die Dichteverteilung über den
Querschnitt in etwa dem Spannungsverlauf bei einer Biegebeanspruchung angepaßt ist. Ein Beispiel für
diese Bauweise ist die Sandwich-Konstruktion, in der ein Leichtstoff-Kern dünne Deckschichten weitgehend
stabilisiert. In diesem Zusammenhang ist es auch schon bekanntgeworden, den Schaumstoffkörper
mit Bewehrungseinlagen zu versehen.
Nachteilig an derartigen Leichtkern-Verbundkonstruktionen ist,.daß sie in statischem Sinne nur für
untergeordnete Konstruktionsaufgaben als tragende Bauteile eingesetzt werden können. Soweit BewehrungseinlageiTverwendet
wurden, bildeten sie ein die Hauptlasten selbständig aufnehmendes Innengerüst, oder nur
eine konstruktive Verstärkung der Randzonen zur Verringerung der Einbruchgefahr. Eine Verbundwirkung
zwischen Bewehrungseinlage und Schaumstoff kam nur· mit '""
großen Schwierigkeiten durch Verkleben erreicht werden.
Überdies ist es schwer, das elastische und plastische Verformungsverhalten der Hartschaumteile exakt zu bestimmen,
was aber eine Voraussetzung dafür ist, wenn s,ie für tragende Aufgaben eingesetzt werden sollen.
Hartschaum unterliegt bei Belastung elastischen und plastischen Verformungen, über deren Größe zwar
Grundwerte bekannt sind, die jedoch nicht über jeden Zweifel hinaus gesichert sind. Zweifelhaft ist auch die
Dauerstandfestigkeit des Materials, d.h. die Frage, ob und in welchem Maß sich die Festigkeit des Materials
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mit der Zeit ändert und ob diese Änderung unter Umständen
zu einem Versagen des Bauteils führt.
Die bei der Herstellung von Hartschäumen, die in
geschlossenen Formen ausgeschäumt werden, an den Außenflächen entstehende Schwarte hat zwar eine sehr hohe
mechanische Festigkeit. Sie reicht aber aus den genannten Gründen nicht zur Aufnahme der bei statisch
beanspruchten Bauteilen auftretenden Spannungen aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das elastische und plastische Verformungsverhalten von
Hartschäumen beherrschbar zu machen, um solche Hartschäume auch für tragende Baukonstruktionen verwendbar
zu machen.
Die Erfindung besteht in der Verwendung von in einer allseits geschlossenen Form aufgeschäumtem Kunststoff-Hartschaum,
vorzugsweise Polyurethan-Hartschaum, mit eingeschäumten Bewehrungseinlagen aus Stahl, die an
der Oberfläche mit Profilierungen versehen sind, z.B. Betonrippenstähle, als Verbundbaustoff zur Herstellung
von tragenden Bauteilen.
Der Erfindung liegt die Erscheinung zugrunde, daß der Schäumvorgang wärmeabhängig verläuft. So entsteht
beispielsweise die sogenannte Schwarte an den Außenflächen von in einer Form ausgeschäumten Schaumstoffkörpern
im wesentlichen dadurch, daß dem Schaum während des Schäumvorgangs durch die Wände der Form Wärme entzogen
wird. Deshalb werden die beim Schäumvorgang entstehenden Gasblasen kleiner und der Schaum dichter und somit
härter. Diese Erscheinung zeigt sich auch, wenn in den Schaum Bewehrungseinlagen aus Stahl eingebettet werden.
7G9882/QUC ·
-Jr-
sr
Dann entsteht um die Bewehrungseinlagen herum ein dichtes Schaumgefüge, das zusammen mit den Oberflächen- '
profilierungen der Bewehrungseinlagen einen guten . ·
Scherverbund ergibt. Die Herbeiführung eines Verbundes aber ist die Voraussetzung dafür, daß die Tragfähigkeit,
das elastische und plastische Verformungsverhalten
dieser Bauteile nach den Grundsätzen eines Verbundbaustoffes analog dem Verbundbaustoff Stahlbeton bestimmt
werden kann.
Damit kann auch die Dauerstandfestigkeit des Hartschaumbauteils überschaubar gemacht werden, da sich der Hartschaum
im Bereich der Gebrauchslasten nur zu einem verhältnismäßig geringen Prozentsatz an der Übertragung
der Hauptkräfte beteiligt. Durch die eingebettete Bewehrung, die im Bauteil nach den für den .Stahlbetonbau
entwickelten Grundsätzen angeordnet wird, und die Anpassung der Stahlquerschnitte an die jeweils auftretenden
Belastungen, wird es möglich, den Querschnitt des Hartschaum-Bauteils hinsichtlich Abmessung, Gestalt
und Kosten zu optimieren.
Nach der Erfindung lassen sich Hartschaum-Bauteile herstellen, deren Tragfähigkeit denjenigen von Bauteilen
aus Stahlbeton entspricht, wobei ein weiterer Vorteil der Erfindung darin besteht, daß die Gewichte,
dieser Hartschaum-Bauteile nur einen Bruchteil der Gewichte der Stahlbetonbauteile ausmacht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 bis H- in schernatischer Darstellung verschiedene
Ausführungsbeisüiele für die Anordnung der Bewehrung,
709882/0126
Fig. 5 einen Längsschnitt'und
Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Bauteil in größerem Maßstab.
Die Herstellung von Bauteilen aus Hartschaum nach der Erfindung ist an das Vorhandensein von Schalungen
gebunden, die in der Lage sind, die beim Aufschäumen entstehenden inneren Kräfte des Schaumes aufzunehmen.
Stahl schalungen sind hierzu ohne weiteres in der Lage.
Es entsteht dann, wenn ein Bauteil, z.B. ein Balken 1 in einer Form ausgeschäumt wird, an der Außenfläche
eine dichtere und festere Schicht, eine sogenannte Schwarte 1' (Fig. 5 und 6). Die gleiche Schwarte l"
entsteht um einen engebetteten Bewehrungsstab 2 herum, der mit Oberflächenprofilierungen versehen ist.. In den
Fig. 5 und 6 ist ein BetonriOpensta'nl dargestellt, dessen
Rippen 2' mit der Schwarte l" einen guten Scherverbund
eingehen.
Zur Fixierung der Bewehrungseinlagen 2 in der
Schalung können, wie im Stahlbetonbau, Abstandhalter verwendet werden. Es ist aber auch möglich, die Bewehrungseinlagen
in der Schalung durch Bolzen zu sichern, die von außen her durch die Schalung gesteckt und
während des AufSchäumens zurückgezogen werden. In diesem Zeitpunkt hat der Schaum bereits eine ausreichende
Festigkeit erreicht, um die Bewehrungseinlagen in der
vorgesehenen Lage zu halten, ist aber noch nicht so ausgehärtet, daß die durch das Zurückziehen der Bolzen
entstandenen Hohlräume im Schaum nicht noch wieder geschlossen werden könnten.
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Für Bauteile von untergeordneter Belastung reicht es aus, wenn in einen Balken 1 aus Hartschaum nur in
der Zugzone eine Stahlbewehrung 2 eingebettet wird, wie das in Fig. 1 im Längs- und Querschnitt schematisch
dargestellt ist. Schub- und Biegedruckkräfte werden hier allein vom Hartschaum aufgenommen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Balken 3 ist eine Bewehrung 4 in der Biegezugζone und eine Bewehrung 5 in
der Biegedurckzone angeordnet. Hier werden nur die schiefen Hauptzug- und Druckkräfte dem Hartschaum zugewiesen.
Bei stärkeren Belastungen kann der Balken 6.neben
einer Bewehrung 7 in der Zugzone und einer Bewehrung 8
in der Druckzone mit senkrechten Bügeln 9 versehen werden, so daß dem Hartschaum nur noch die schiefen Hauütdruckkräfte
zugewiesen zu werden brauchen. Die Bewehrung, braucht insgesamt kein steifes, für sich tragfähiges
Gebilde zu sein. Es reicht aus, wenn die Bewehrungsteile 7 und 8 und die Bügel 9 mit Bindedraht zusammengehalten
sind.
Wird eine fachwerkartige Ausbildung der Bewehrungseinlagen vorgesehen, wie in Fig. k angedeutet, dann
werden_sowohl die schiefen Hauptzug- und Druckkräfte,
wie auch die Biegezug- und Druckkräfte mit Bewehrungseinlagen abgedeckt. Im Balken 10 sind hier eine Bewehrung
11 der Zugzone, eine Bewehrung 12 der Druckzone und zick-zack-förmig verlaufende Diagonalen IJ
vorgesehen. - ' .
In all diesen Beispielen* die noch beliebig erweitert
werden könnten, beteiligt sich der Hartschaum
709882/OUS
selbstverständlich im Verhältnis der Flächen und der Elastizitätsmoduli an der Tragwirkung. Voraussetzung
dafür ist allerdings, daß durch das Aufschäumen des Hartschaums in einer geschlossenen Form eine entsprechende
Dichte des Hartschaums erzeugt wird, welche die Festigkeit bestimmt, und daß eine einxvandfreie Verbundwirkung
zwischen·den Bewehrungseinlagen und dem Hartschaum
herbeigeführt wird. Das kann, ähnlich wie im Stahlbetonbau, durch eine geeignete Profilierung der
Oberfläche der Stabeinlagen erreicht werden, wie sie beispielsweise bei Betonrippenstählen gegeben ist«
709882/0126
Leerseite
Claims (1)
- PatentanspruchVerwendung von in einer allseits geschlossenen Form ausgeschäumtera Kunststoff-Hartschaum, vorzugsweise Polyurethan-Hartschaum, mit eingeschäumten Bewehrungseinlagen aus Stahl, die an der Oberfläche mit Profilierungen versehen sind, zum Beispiel Betonrippenstähle, als Verbundbaustoff zur Herstellung von tragenden Bauteilen.7O9882/Ö12ÖORlQlNAL INSPECTED
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1976
- 1976-06-30 DE DE2629373A patent/DE2629373B2/de not_active Withdrawn
-
1977
- 1977-06-29 AT AT462877A patent/AT358246B/de not_active IP Right Cessation
- 1977-06-30 FR FR7720073A patent/FR2356498A1/fr active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2356498A1 (fr) | 1978-01-27 |
AT358246B (de) | 1980-08-25 |
DE2629373B2 (de) | 1980-01-31 |
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