-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Wandelement, insbesondere ein
Abdeckelement, das vorwiegend in Bedachungen von Nichtwohngebäuden wie
Industrie- oder Gemeinschaftsgebäuden
verwendet wird.
-
Die
Bedachung solcher Gebäude
umfasst im Allgemeinen ein Tragwerk aus Metall, Beton oder Holz,
auf dem Abdeckelemente befestigt sind.
-
Es
sind Wandelemente bekannt, die aus gerippten Metallplatten gebildet
sind, die auf Pfetten, welche sich zwischen Balken des Tragwerks
erstrecken, angebracht werden. Metallplatten dieser Art sind mit
einer Isolierung und mit bituminösen
Dichtungsschichten bedeckt. Solche Abdeckelemente erfordern ein
komplexes Tragwerk und benötigen
viele Teile, die vor Ort zu montieren sind. Die Fertigung solcher
Bedachungen ist daher relativ lang und teuer und erweist sich ferner
angesichts der Anzahl der Arbeitsschritte, die in der Höhe vorgenommen
werden müssen,
als gefährlich.
Außerdem
erfordern die bituminösen
Schichten relativ häufige
Wartungs- und Instandhaltungsvorgänge und haben eine Lebensdauer
von weniger als fünfzehn
Jahren. Überdies
erleichtern die bituminösen
Schichten die Ausbreitung von Feuer.
-
Um
diesen Nachteil zu beheben, sind die Bedachungen dieser Art allgemein
mit einer mehrere Zentimeter dicken Schicht aus Kies bedeckt, welche die
Ausbreitung von Flammen zur Oberseite der Bedachung hin begrenzt.
Allerdings wird dadurch die Realisierung der Bedachung kompliziert
und diese erheblich schwerer.
-
Es
werden auch Abdeckelemente verwendet, die aus metallenen Wellblechen
gebildet sind, die eine Isolierschicht umschließen. Derartige Abdeckelemente
sind in relativ großer
Länge so
realisierbar, dass sie ohne Pfetten direkt zwischen die Balken des
Tragwerks angebracht werden können. Diese
Abdeckelemente weisen jedoch im Allgemeinen eine erhebliche Dicke
auf, die für
die längsten Spannweiten
etwa 2 Meter beträgt.
Die Verwendung solcher Abdeckelemente hat also entweder eine beachtliche
Zunahme der Außenhöhe des Gebäudes oder
eine beachtliche Verringerung der Innenhöhe des Gebäudes zur Folge.
-
Ein
Abdeckelement gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 ist in US-A-4232494
beschrieben.
-
Es
wäre folglich
interessant, über
ein Abdeckelement zu verfügen,
das die Nachteile der vorstehenden Technik behebt.
-
Zu
diesem Zweck wird ein Abdeckelement nach Anspruch 1 angegeben.
-
Mit
dieser Konstruktion kann das Abdeckelement für große Spannweiten von etwa 12
bis 20 Metern verwendet werden, obwohl es eine relativ schwache
Dicke von etwa 40 Zentimetern hat. Außerdem sind solche Elemente
relativ leicht. Die auf diese Weise aufgebauten Elemente haben ferner eine
Lebensdauer, die der Lebensdauer der Betonkonstruktion des Gebäudes entspricht,
für das
sie vorgesehen sind. Überdies
kann das Abdeckelement leicht bearbeitet werden, um es an eine Haltekonstruktion
wie ein Tragwerk und/oder an umgebende Abdeckelemente anzupassen.
-
Der
Skelettkasten umfasst zwei Platten, die sich zu beiden Seiten der
Isolierschicht erstrecken und durch Seitenwände miteinander verbunden sind. Nach
einem speziellen Ausführungsbeispiel
haben die Platten gerippte Innenflächen und/oder der Skelettkasten
ist innen unterteilt.
-
Diese
Konstruktion zeigt eine besonders hohe mechanische Festigkeit.
-
Der
Beton des Skelettkastens umfasst eine Zementmatrix und einen Bewehrungszuschlag,
z. B. metallische Fasern, synthetische Fasern oder organische Fasern.
-
Die
Isolierschicht besteht vorzugsweise aus Leichtbeton, der vorteilhafterweise
eine Zementmatrix und Polystyrol-Kugeln umfasst.
-
Es
ist möglich,
eine Isoliersicht zu erhalten, die eine Volumenmasse von etwa 200
bis 400 kg/m3 und nach 28 Tagen eine Druckfestigkeit
von etwa 1 bis 2 Megapascal hat. Da die Isolierschicht leicht bearbeitbar
ist, wird die Herstellung des Wandelements insbesondere dann erleichtert,
wenn der Skelettkasten innen Rippen hat und die Isolierschicht als
Einlage in der Verschalung verwendet wird, in der der den Kasten
bildende Beton gegossen wird. Außerdem ist dieser Materialtyp
im Wesentlichen nicht brennbar oder nicht leicht entflammbar.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der folgenden
Beschreibung der besonderen, nicht einschränkend angegebenen Ausführungsbeispiele
der Erfindung ersichtlich werden.
-
Es
wird auf die anliegenden Figuren Bezug genommen, in denen zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht eines Abdeckelements nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
-
2 eine
perspektivische Querschnittsansicht eines Skelettkastens von einem
Abdeckelement nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
-
3 eine
zur 2 analoge Ansicht eines Skelettkastens von einem
Abdeckelement nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
-
4 und 5 perspektivische
Teilansichten, die einen aufgebrochenen Skelettkasten dieses Abdeckelements
zeigt,
-
6 eine
zur 2 analoge Ansicht eines Skelettkastens von einem
Abdeckelement nach einem vierten Ausführungsbeispiel,
-
7 eine
perspektivische Teilansicht eines Endes dieses Abdeckelements.
-
Nunmehr
wird das Wandelement beschrieben, das an einem Tragwerk angebracht
wird, um ein Abdeckelement zu bilden. Dieses Wandelement kann auch
in Verbindung mit einer Haltekonstruktion gebraucht werden, um eine
Fassadenverkleidung zu bilden.
-
Unter
Bezugnahme auf die Figuren umfasst das erfindungsgemäße Abdeckelement
einen allgemein mit 1 gekennzeichneten Skelettkasten und
eine Isolierschicht 2, die sich im Inneren des Skelettkastens 1 erstreckt.
-
Der
Skelettkasten 1 umfasst zwei Platten 3, 4,
die sich zu beiden Seiten der Isolierschicht 2 erstrecken
und durch Seitenwände 5, 6 miteinander verbunden
sind.
-
Die
Enden 1' des
Kastens sind von Innenquerwänden 14 geschlossen,
die das Innere das Skelettkastens 1 und die Isolierschicht 2 gegenüber der
Außenwelt
isolieren und insbesondere im Brandfall vor Feuer oder vor Wasser schützen. Die
Innenquerwände 14 dienen
außerdem
als mechanische Verstärkung
des Skelettkastens 1.
-
Der
Skelettkasten 1 ist in einem Material gefertigt, das eine
Zementmatrix umfasst, in der metallische Fasern, synthetische Fasern
oder organische Fasern verteilt sind. Das Material wird aus Granulat kleiner
Korngröße, vorzugsweise
kleiner als 0,3 mm, und aus Wasser gefertigt. Es ist möglich, auf
bekannte Weise Zuschlagstoffe hinzufügen, um mit minimalem Anmachwasser
eine Plastizität
zu erhalten. Die Zusammensetzung des Materials wird so bestimmt, dass
das Material gegenüber
dem Frost-Tau-Zyklus eine gute Beständigkeit (keine Verschlechterung
seiner Eigenschaften nach 300 Zyklen), eine geringe Kapillarporosität, die vorteilhafterweise
kleiner als 10 μm
(oder kleiner als 1 %) ist, eine geringe Gesamtporosität, die vorteilhafterweise
zwischen 2 % und 6 % liegt, und eine Schwindung nach dem Aushärten aufweist,
die kleiner als 10–5 ist. Die Verbindung
seiner Eigenschaften verleiht dem Material eine Lebensdauer, die
höher ist
als die von konventionellem Beton, sowie eine wirkliche Undurchlässigkeit
bei Rissfreiheit.
-
Der
den Skelettkasten bildende Beton, und insbesondere der Beton im
Bereich der Platte, die zum Inneren des Gebäudes zu richten ist, kann Kunstfasern
derart umfassen, dass bei einem Temperaturanstieg das Schmelzen
der Kunstfasern eine mindestens teilweise Lösung der internen Spannungen
ermöglicht.
-
Die
Außenflächen der
Platten 3, 4 und insbesondere die Fläche, die
zum Inneren des Gebäudes zu
richten ist, kann ganz oder teilweise mit einer Schicht Brandschutzanstrich überzogen
werden.
-
Die
Innenfläche
der Platten 3, 4 und insbesondere die Fläche der
Platte 4, die die sich im Inneren des Gebäudes befindet,
sollte vorzugsweise ganz oder teilweise mit einer Gipsschicht bedeckt sein,
um insbesondere im Brandfall die Ausbreitung von Hitze ins Innere
des Kastens zu verlangsamen.
-
Die
Isolierschicht 2 ist vorzugsweise aus Leichtbeton gefertigt,
der vorteilhafterweise eine Zementmatrix umfasst, in der Polystyrol-Kugeln
verteilt sind. Während
der Herstellung dieses Betons können dem
Zement, den Polystyrol-Kugeln und dem Anmachwasser vor allem hydraulischer
Kalk, ein Zuschlagsstoff aus tierischen Eiweiß, und/oder ein Kalkzusatz
zugesetzt werden.
-
In
einer Ausführungsabwandlung
kann die Isolierschicht 2, wenn ihr Verhalten im Brandfall
nicht ausschlaggebend ist, aus Polystyrol-Blockschaumstoff oder
aus Polyurethan-Schaumstoff oder auch aus einem beliebigen anderen
Isoliermaterial geringer Dichte gefertigt werden.
-
Die
Elemente, die mit den zuvor beschriebenen Elementen identisch oder
analog sind, sind in der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele
mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
In
der weiteren Beschreibung wird die mit 4 gekennzeichnete
Platte als die Platte betrachtet, die sich an der Innenseite des
Gebäudes
befindet.
-
In
der Ausführung
der 1, die der einfachsten Form des Abdeckelements
nach der Erfindung entspricht, haben die Platten 3, 4 glatte
Innenflächen.
-
In
der in der 2 dargestellten zweiten Ausführung erstrecken
sich auf den Innenflächen
der Platten 3, 4 Längsrippen 7 und Querrippen 8.
Diese Rippen übernehmen
für den
Skelettkasten 1 eine versteifende Funktion.
-
Der
Skelettkasten 1 umfasst einen vorgespannten Längsabschnitt,
der sich in dem Abschnitt der Seitenwände 5, 6 erstreckt,
der an die Platte 4 angrenzt, d. h. in dem Abschnitt der
Seitenwände 5, 6,
der sich unter der Nullspannungslinie erstreckt. Die Vorspannung
ist durch Spannkabel 9 sichergestellt, die im Beton eingebettet
sind, um auf den besagten Abschnitt der beiden Seitenwände 5, 6 eine
Druckspannung auszuüben.
-
Die
Isolierschicht 2 (hier nicht gezeigt) weist Rillen auf,
welche die Längsrippen 7 und
die Querrippen 8 aufnehmen.
-
In
der dritten Ausführung,
die in den 3, 4 (in der
letzteren ist die Platte 3 nicht gezeigt) und 5 dargestellt
ist, erstrecken sich die Längsrippen 7 und
die Querrippen 8 an der Innenfläche der Platte 3,
und die Innenfläche
der Platte 4 ist glatt.
-
Außerdem erstrecken
sich in dem Skelettkasten 1 zwischen den Platten 3, 4 zwei
längliche
Innentrennwände 10, 11,
die parallel zu den Seitenwänden 5, 6 verlaufen.
-
Die
vorgespannten Elemente 9 erstrecken sich hier längs in den
Abschnitten der Seitenwände 5, 6 und
der Innentrennwände 10, 11,
die an die Platte 4 angrenzen.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass die Enden 1' des Kastens 1 mehrere,
zueinander parallel verlaufende Innenquerwände 14 aufweisen,
welche die En den 1' abschließen. Beim
Zuschneiden des Abdeckelements zur Verringerung seiner Länge ist
es damit möglich,
nach dem Zuschneiden mindestens eine Quertrennwand 14 zu
erhalten, die das Innere des Skelettkastens 1 und die Isolierschicht 2 gegenüber der
Außenwelt,
z. B. vor Flammen im Brandfall, oder vor Wasser schützt und
isoliert. Die Innenquerwände
dienen auch zur mechanischen Verstärkung des Skelettkastens 1.
-
In
der vierten, in den 6 und 7 dargestellten
Ausführung
ist der Skelettkasten 1 innen durch Trennwände 10, 11, 12, 13 unterteilt,
die sich längs
zwischen den Platten 3, 4 und parallel zu den Seitenwänden 5, 6 erstrecken.
-
Die
vorgespannten Elemente 9 erstrecken sich in den Abschnitten
der Seitenwände 5, 6 und
der Innentrennwände 10, 11, 12, 13,
die an die Platte 4 angrenzen.
-
Insbesondere
in Verbindung mit den 4, 5 und 6 wird
darauf hingewiesen, dass die Seitenwände 5, 6 und
die Innentrennwände 10, 11, 12, 13 im
Bereich der Enden 1' des
Skelettkastens 1 eine größere Dicke aufweisen. Dadurch
wird es möglich,
zur Befestigung der Wandelemente aneinander Anpassungsschnitte und
Bohrungen durchzuführen, ohne
dabei den Skelettkasten 1 zu schwächen. Auf diese Weise wird
auch die Aufnahme von Kräften verbessert.
-
Allgemein
lässt sich
das Wandelement einfach bearbeiten (z. B. durch Zuschneiden), um
vor allem Leerrohre oder Führungen
vertikal hindurchzuleiten oder um Anpassungen an andere Elemente
zu ermöglichen.
-
Die
Herstellung des erfindungsgemäßen Wandelements
beginnt mit der Fertigung der Isolierschicht 2, indem Leichtbeton
in eine Verschalung gegossen wird, deren Abmessungen denen des Innenraums
der Skelettkastens 1 entsprechen.
-
Wenn
der Skelettkasten 1 Innenrippen umfassen soll, werden nach
dem Aushärten
der Isolierschicht 2 in dieser entsprechende Rillen gefertigt.
Zur Realisierung der Wandelemente mit Innentrennwänden werden
in der Isolierschicht 2 Einschnitte eingearbeitet.
-
Anschließend wird
in den Boden einer Verschalung Beton gegossen, um die Platte 4 zu
bilden. Dabei entsprechen die Innenmaße der Verschalung den Außenmaßen des
Skelettkastens 1.
-
Unmittelbar
nach diesem Gießvorgang
wird die Isolierschicht 2 auf die Platte 4 aufgetragen.
Darauf wird das Ganze mit Beton bedeckt, um die Seitenwände 5, 6 und
die Platte 3 zu bilden. Wenn die Isolierschicht Rillen
hat, muss der Beton in die Rillen eindringen, sodass diese einen
Gießabdruck
der Rippen bilden. Dies gilt auch, wenn die Isolierschicht Einschnitte
hat.
-
Der
für die
Isolierschicht verwendete isolierende Leichtbeton gilt als nicht
brennbar oder nicht leicht entflammbar. Seine wärmedämmenden Eigenschaften verlangsamen
die Ausbreitung der Wärme, womit
die Erhöhung
der Temperatur im Bereich der oberen Platte und auch der Seitenwände und
der Innentrennwände
begrenzt wird. Dieses Wandelement ermöglicht eine Feuerfestigkeit
von etwa mindestens 60 Minuten. Das Brandverhalten dieses Abdeckelements
ist also besonders interessant.
-
Diese
Ausführung
ermöglicht
eine gute Haftung zwischen dem Beton, der den Skelettkasten bildet,
und dem Beton, der die Isolierschicht schafft. Bei Rissbildungen
im Wandelement ist diese Haftung bestrebt, die rissigen Abschnitte
mit dem übrigen
Teil des Wandelements festzuhalten.
-
Aufgrund
einer gerippten oder getrennten Struktur löst die Beschädigung der
Platte 4 keine feststellbaren Verformungen im Bereich des übrigen Wandelements
aus.
-
Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsart
begrenzt ist, sondern alle Abwandlungen einschließt, die
im Rahmen der Erfindung liegen, wie er in den Ansprüchen definiert
ist.
-
Insbesondere
können
andere Arten zur Herstellung des Wandelements in Betracht gezogen
werden.
-
Ferner
können
die Konfiguration der Innenrippen und/oder der Innentrennwände des
Skelettkastens und die Ausbildung und/oder die Anzahl der vorgespannten
Elemente besonders in Abhängigkeit von
den Kräften,
die das Wandelement tragen soll und der Richtung, in welche diese
Kräfte
ausgeübt werden,
den mechanischen Eigenschaften der Isolierschicht und den mechanischen
Eigenschaften des zu verwendeten Betons geändert werden, ohne von dem
in den Ansprüchen
definierten Rahmen der Erfindung abzuweichen.