DE2365200A1

DE2365200A1 - Bauelement, vorzugsweise aus metall oder kunststoff, insbesondere tragendes bauelement z.b. fuer bauten, stuetzen, bruecken, fahrzeuge

Info

Publication number: DE2365200A1
Application number: DE2365200A
Authority: DE
Inventors: Otto Alfred Dr Becker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-12-31
Filing date: 1973-12-31
Publication date: 1975-07-03
Also published as: GB1508579A; NL7416764A; FR2256366A1; CA1021526A; FR2256366B1; JPS50106426A; IN144952B; AU7699574A; IT1027179B; GB1508580A; NO744671L; BE824013A; SE7416152L; ES433354A1

Description

. Otto Becker 29, Dez. 1973

Saarbrücken
Robert-Koch-Str. 59

Patentanmeldung

Bauelement, vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff, insbesondere tragendes Bauelement, z. B. für Bauten, Stützen, Brücken, Fahrzeuge.

Gegenstand der nachstehend beschriebenen Erfindung ist ein Bauelement, vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff, insbesondere tragendes Bauelement, dessen Anwendung insbesondere auf folgenden Gebieten vorteilhaft ist:

Hochbau und Tiefbau, Gewölbebau, Kuppelbau, Tunnelbau, unterirdische Anlagen, Unterwasserbauten, Ausbildung von Stützen, Pfeilern, Trägern, Gerüsten, Masten, Schornsteinen, auch in Form von tragenden Rohren und als Druckrohre, ferner Brückenbau, Fahrzeugbau, z. B, Landfahrzeuge, Seefahrzeuge, Luftfahrzeuge, Raumfahrzeuge, Behälterbau und als tragende Fundamentausbildung auch für Maschinen und Objekte sowie für Abstützdämme, Wasserstauwehre, Wellenbrecher und dergl. Die Aufzählung ist nicht erschöpfend.

In der Hauptanmeldung P 17 59 635 vom 22. 5. 1968 ist bereits ein Bauelement beschrieben, das aus zwei oder mehreren Bauschalen, aus mindestens einer zwischen den Schal en rändern liegenden Dichtung und einem von diesen luftdicht umschlossenen Hohlraum besteht, in welchem Andruckmittel (z. B. Wabenplatten) mit zwischengeordneten festen Platten (z. B. Metallplatten) und zugeordneten Abdichtplatten (z. B. Kunststoffschaumplatten); die mit dampfdichten Folien (z. B. Aluminiumfolien) beschichtet sein können, vorgesehen

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sind und mindestens eine der Bauschalen lageveränderlich beweglich oder biegsam (z. B. konkav) an der Dichtung angeordnet ist und mindestens in einem Hohlraum ein Vakuum oder Unterdruck hergestellt ist.

Infolge des Entfalle des Luftgegendruckes im Innern des "Bauelementes bewirkt der äußere Luftdruck mindestens die Durchbiegung der biegsamen Bauschalen oder von Teilflächen derselben und/oder insbesondere eine Lageveränderung der Bauschalen in Richtung zueinander durch Zusammenpressen mittels Schrauben der Dichtung und der Hohlraumeinlagen. Infolge dieses Schrauben-Druckes und atmosphärischen Druckes werden die Einlagen im Hohlraum, insbesondere die Wabenstege, unter Spannung gesetzt und pressen mit dieser Kraft gegen die zwischengeordneten Metallplatten und die Innenseiten der Bauschalen. Dies bewirkt eine " erhöhte Biegefestigkeit der inneren auf diese Weise abgestützten Platten und Zwischen-Schalen, wie auch der Außen-B au schal en, im Falle ihrer Belastung in Richtung ihrer Ebenen. Bei einem Vakuum beträgt dieser senkrecht von den Außen-Schalen und den Wabenplatten auf die Flächen der im Hohlraum angeordneten Metallplatten und sonstiger zwischengeordneter Platten ca. 10 t pro m

Dieser atmosphärische Druck ist von zufallsbedingter Größenordnung. Sie ist bestimmt durch die Anziehungskraft der Erdmasse auf die Lufthülle, der Zusammensetzung der Luft als gemischtes Gas und der Höhe der Atmosphäre.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist die Verbesserung der verschiedenen Teile und Anordnungen, die die Tragfähigkeit des Bauelementes bewirken.

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Insbesondere wird die Tragfähigkeit des Bauelementes nach der Erfindung durch den Spannungszustand bestimmt, in den die Wabenstege oder dergl. Mittel durch auf sie einwirkende andere Mittel versetzt sind. Solche Mittel können im Inneren des Bauelementes vorgesehen sein, oder auch von außen auf die verschiedenen Schichten des Bauelementes einwirken. Im Inneren des Bauelementes kann ein Unterdruck oder Vakuum in den einzelnen Hohlräumen, Kammern, Waben, Zellen bestehen und hierdurch der atmosphärische Außendruck,der auf den äußeren Bauschalen des Bauelementes ruht, zur Wirkung, d, h. zur Erzeugung einer Spannung in den senkrecht auf die B au schalenflächen gerichteten Hohlraumstegen, insbesondere Wabenstegen, gebracht werden.

Ebenso kann im Innern des Bauelementes «ein Überdruck, sei es der Luft oder eines Gases oder einer Flüssigkeit oder fester Stoffe oder breiiger Stoffe, die zu festen Stoffen erstarren, bestehen, deren Bestreben ist, das Bauelement auseinanderzupressen. Wird dieses Bestreben durch Gegenkräfte,, z. B. durch Spannschrauben oder um das Bauelement gelegte Spannbänder oder um das Bauelement gegossene, den Druck aufnehmende Massen, z. B. Beton, aufgenommen, so wirkt sich der innere Überdruck Spannung gebend auf die Wabenstege oder dergl. aus. Diese Spannungen wirken jedoch über die Stege nur auf die unmittelbar von den Stegen linear berührten gitterartigen Berührungsstellen der Bauschalen ein. Dies unter Konzentrierung der Spannungskraft etwa im Verhältnis dieser Berührungsstellen der Stege zu der Gesamtfläche der berührten Bauschale. Dazu ist es erforderlich, den Wabenstegen oder dergl. in Spannung versetzten Mitteln eine entsprechend hohe Biegesteifheit zu erteilen. Dies kann durch die Stärke des jeweiligen Materials geschehen, oder auch durch eine Kombination verschiedener Elemente, die in Verbundweise z. B. durch

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Verkleben oder Verschweißen fest miteinander zu einer Einheit als Wabenstege verbunden sind. Diese Wabenstege bilden insgesamt die Verbundeinheit Wabenplatte, innerhalb deren jeder Steg durch die anderen Stege in seiner Lage gesichert ist.

Zur weiteren Erhöhung der Biegefestigkeit der Wabenstege können die Waben mit Füllstücken aus Metall oder Kunststoff oder Kunststoffschäumen oder dergl. ausgefüllt werden. Die Waben und Füllstücke können vorzugsweise Formen besitzen, die den Richtungen der Krafteinwirkungen entsprechen. So können z. B, rechtwinklige Füllstücke in rechtwinklige Waben eingesetzt werden und mit diesen die lotrechten und horizontalen Krafteinwirkungen aufgenommen werden. Besonders eignen sich Hohlkörper, wie z. B. Vierkantrohrstücke zu diesem Zweck, da sie eine höhere Biegefestigkeit besitzen als Massivkörper.

Der Spannungszustand kann auch durch starre Umrandungen, sei es bestimmter Teile des Bauelementes, sei es des Bauelementes als Gesamtheit, aufrechterhalten und damit gesichert werden.

Statt starr können die Wabenplatten auch beweglich angeordnet sein und/oder aus biegsamem elastischem Material bestehen. Dies ist zweckmäßig, um z. B. den Überdruck in Wabenkammern elastisch über die von den Wabenstegen umgrenzte freie Fläche auf Wabenstege, die gegenüber dieser freien Fläche angeordnet sind, übertragen zu können.

In der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen wird hierauf im einzelnen eingegangen.

Da die Evakuierung mindestens eines Teiles der Hohlräume eines Bauelementes von Vorteil ist und insbesondere auch für einfacherere Bau-

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elemente in Betracht kommt, sind einige Evakuierungsmöglichkeiten in den nachstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Im übrigen wird auf die älteren Anmeldungen, insbesondere auf P 23 43 792. 5-16 vom 30. August 1973 sowie P 23 62 497. 7-16 vom 15. Dezember 1973 Bezug genommen.

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Figur 1 zeigt einen Senkrechtschnitt durch ein Bauelement, bestehend aus Metallschalen 3 a und 3 b und einer Schale 16 aus irgendwelchem Baumaterial, z. B. Keramik, die zugleich die Rauminnenwand des Ge-. bäudes bildet. Die Bauschalen 3 a, 3 b umschließen insgesamt einen Hohlraum H 1, in den weitere Bauschalen 9 eingebracht sind. Zwischen je 2 Bauschalen ist je eine Wabenplatte 8 mit "Waben 8 a und Wabenstegen 8 b aus irgendwelchem zweckdienlichem Material so angeordnet, daß diese Wabenplatten mindestens mit einer Seite an einer der Bauschalen in Verbundweise unlöslich fest angeordnet sind, z. B. in bekannter Weise durch Klebstoffe oder klebende Kunst stoff schäume, z. B, Polyuretanschaum oder durch anschweißen, anlöten oder drgl. Um eine hohe Zug- bzw. Schub-Festigkeit zu erzielen, kann es zweckmäßig sein, die Innenseiten der Bauschalen zur Verklananaerung der Kleber mit den Oberflächen aufzurauhen oder zum gleichen Zweck z. B. mit Quer-Gicken zu versehen. Zu den Schalen 3 a und 3 b sind unter Zwischenordnung einer Kunststoffschicht 5 Versteifungsbleche 6 in Sandwich-Verbundweise angeordnet. Diese Ausbildung kann auch in multipler Form erfolgen und dadurch die Biegefestigkeit der Bauschalen 3 a und 3 b nach Erfordernis erhöht werden. Auch können die Verbund-Bauschalen in Verbindung mit weiteren Mitteln z. B. mit Trapezblechen mit lotrechtem Profil weiterhin in Verbundweise kombiniert sein, z. B. durch Verkleben, Verschweißen, Verschrauben oder dergl. Hierdurch läßt sich eine je nach Bedarf erforderliche fast absolute Starrheit der Bauschalenflächen erzielen. Die Bauschalen 3 a, 3 b sind ringsumlaufend z-förmig zweifach abgekantet. Durch die Randteile sind Schrauben durch zuvor angeordnete Lochungen eingesetzt. Zwischen den Randteilen der Bauschalen 3 a, 3 b ist eine ringsumlaufende, den Gesamt-Hohlraum H 1 luftdicht abschließende elastische Dichtung 10 angeordnet. Zwischen der Bauschale 3 b und der Schale 16, die die Rauminnenwand bildet, befindet sich ein weiterer Hohlraum H 2. Dieser Hohlraum kann in seiner Tiefen-Dimension beliebig vorgesehen sein. Es können in ihm jegliche Art von Abstützmittel insbesondere auch Wabenplatten, vorzugsweise aus Metall,

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insbesondere Stahl, mindestens an einer Seite festhaftend bzw. verschweißt angeordnet sein. Die Innenraumbauschale 16 kann beliebig, insbesondere an ihrer zum Hohlraum H 2 gerichteten Fläche mit anderen Bauschalen, z, B, aus Metall, in Verbundweise kombiniert sein, so daß der Bauschalenteil 16 keine tragende Funktion selbst ausübt und daher aus zerbrechlichem Material, z. B. Gips, sein kann, •während die an ihrer Rückseite angeordnete Metallwand diese tragende» Funktionen» ausübt«* Entsprechend den Bestimmungen für den Brandfall sind bei der Ausbildung der tragenden Verbundplatten bzw. Schalen feuerbeständige Stoffe, z. B. Glasfasermatten, Steinwollematten, Asbestplatten, Asbestzementplatten, Stahlbleche, Keramikplatten und dergl. unbrennbaren Stoffen zur Anwendung zu bringen. Figur 1 sieht anstelle dieser vielen Möglichkeiten der Ausstattung Abstandsleisten 15 aus irgendwelchem Material vor. Die Abstandsleisten können z. B. in lotrechter Richtung Rillen oder Unterbrechungen haben, um die ggfs. im Hohlraum H 2 befindliche Luft, z. B. über eine Röhre 18 a, die in· den Hohlraum H 2 mündet, absaugen zu können oder diesen Hohlraum mit einer Volumenausgleichvorrichtung in Verbindung zu bringen,, um den äußeren atmosphärischen Druck im Hohlraum H aufrecht zu halten. Über das Rohr 18 a kann im Hohlraum H 2 statt dessen ein nach Zweckmäßigkeit zu bestimmender Überdruck hergestellt werden. Wie Figur 1 zeigt, befindet sich zwischen der ersten Wabenplatte 8 und der Zwischenbauschale 9 ein lotrechter Luftspalt 8 s, ebenso zwischen der zweiten Wabenplatte und der hierauf folgenden Zwischenbauschale 9· Die dritte Wabenplatte 8 ist mit der Metallbauschale 3 b bzw. deren Versteifungsplatte 6 starr verbunden. Der erforderliche Luftspalt besteht an der Zwischenbauschale 9. Durch die umlaufende Dichtung 10 ist ein Absaugrohr 18 mit Ventil 19, z. B. durch einen dafür vorgesehenen Schlitz (nicht gezeichnet) gesteckt. Eine Luftpumpe P dient dazu, die Luft im Hohlraum zwischen den Bauschalen 3 a, 3 b und damit aus allen Waben zu evakuieren.

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Hierdurch entfällt der in diesem Hohlraum bestandene atmosphärische Gegendruck, so daß nur einseitig von außen der atmosphärische Druck zur Wirkung kommt. Infolgedessen wird die Bauschale 3 a in Richtung zur ortsfesten Bauschale 3 b gepreßt
durch vorzeitig geschlossen werden.

zur ortsfesten Bauschale 3 b gepreßt. Die Luftspalte 8 s würde hier-

Um dies zu vermeiden, ist die Dichtung 10 in ihrem Härtegrad und ihrer Dimension betreffend den Abstand zwischen den Bauschalen so bemessen, daß die Luftspalte 8 s während der Evakuierung soweit offen bleibt, wozu eine Spaltbreite von etwa 1 mm genügt, daß eine vollständige Evakuierung stattfinden kann.

Dies ist möglich, da durch Wahl einer entsprechenden Härte der elastischen Dichtung z. B. durch Anwendung von Hartgummi und durch die erwähnte Distanz-Dimensionierung, . die in der Dichtung 10 erzeugte Gegenspannung ausreichend ist, um die Bauschalen im erforderlichen Abstand zueinander zu halten und damit über den so gebildeten Luftspalt 8 s die Evakuierung aller Waben zu ermöglichen. Hiernach werden die Schrauben 11, vorzugsweise maschinell weiterhin angezogen und damit die sehr schmalen Luftspalten geschlossen. Der atmosphärische Druck kann alsdann voll auf die Wabenstege der Wabenplatten übertragen werden. Hierdurch werden die Innenflächen der Bauschalen 3 a, 3 b bzw. der gegengesetzten Verbundbleche 6 und ebenso die zwiachengeordneten Bauschalen 9 von den Wabenstegen senkrecht mit entsprechendem Gegendruck angepreßt und damit ihre Biegefestigkeit bei der Aufnahme von Lastdrücken erhöht. Je größer die Wabenöffnungen bzw. -weiten, desto stärker müssen die Wabenstege sein. Desto geringer ist andererseits die Be rührungsfläche, auf der die Wabenstege die Gesamt-Bauschalenflächen senkrecht stehend berühren. Die von einer Wabe umschlossene Fläche kann so groß gehalten sein, daß sie bei ausreichender Biegefestigkeit der Wabenstege und der Festigkeit der freien «umgrenzten Bauschalenflächen nicht

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ausbeulen noch einknicken kann. Der statischen Berechnung, die von einer bestimmten zu tragenden Last oder aufzunehmenden\Druck ausgeht, ist somit die eigene Festigkeit der Bauschalen als tragende Elemente einerseits und die biegefeste Abstützung durch biegefeste Wabenstege andererseits und die Biegefestigkeit der entsprechend den Wabenweiten (Zellweiten) zwischen den Wabenstegen befindlichen freien nicht abgestützten Flächen der Verbundbauschalen zugrunde zu legen und sind Me» für die einzelnen Faktoren die statischen Größen zu bestimmen. Auch sind die Nebenspannungen ähnlich wie bei den Fachwerken zu berücksichtigen und Schubkräfte, durch welche der Verbund zerstört werden könnte, zu verhindern. Dies kann z. B. dadurch weitgehend verhindert werden, daß die Wabenstege aus Metall, z. B. Stahl, mit den Oberflächen der Verbund-Bauschalen, die ebenfalls aus Stahl sind, verschweißt werden. Hierdurch ergibt sich ein starrer Verbund. Auch kann, wie bereits in der Anmeldung P 23 43 792. 5-16 vorbeschrieben, je nach Zweckmäßigkeit in den beidseits luftdicht geschlossenen Waben ein Vakuum oder ein etwa atmosphärischer Druck oder ein Überdruck in beliebiger Höhe hergestellt bzw. auf unbegrenzte Zeit eingeschlossen sein. Es kann das ganze Bauelement nach diesem Verfahren zu einem starren Ge samt-Verbund ausgebildet sein, wobei unterschiedliche Bindemittel je nach der Materialart für die einzelnen andersartigen Schichten des Bauelementes vorgesehen sind. Kunststoffe, z. B. Kunststoffwaben, können z. B. mit kunststoffbeschichteten Blechen oder mit festen Kunststoff platten, z. B. in bekannter Weise mittels Hochfrequenz verschweißt oder durch Verkleben miteinander fest verbunden werden.

Insbesondere ist es möglich, mindestens zwei B au schal en oder je nach Erfordernis eine Mehrzahl von Bauschalen durch Schrauben, die quer durch das Bauelement in beliebiger Anzahl und in beliebigen Abständen je nach Erfordernis angeordnet sind, mit wahlweiser Spannung miteinander zu verbinden. Dabei sind die einzelnen mit unterschiedlichem Druck versehenen

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Wabenplatten durch-Dichtung en, die zu den Schrauben vorgesehen sind, trotz ggfs. extremer Luft-Druckunterschiede in den benachbarten Wabenplatten gegen Luftdruck-Änderungen gesichert. Der Druck der Last wird von allen tragenden Teilen des Bauelementes durch Gegendruck übernommen. Insbesondere wird die abstützende Spannung durch die senkrecht auf den Bauschalen stehenden Wabenstege 8 b gesichert.

Sind die Bauschalen 3 a, 3 b nicht starr, so ist es zur Herstellung eines Vakuums erforderlich, mittels der quer durch das Bauelement gehenden Schrauben die Schalenflächen 3 a, 3 b zur Bildung der Luftspalte 8 s bis zur Beendigung der Evakuierung auseinanderzuhalten. Dazu wird auf die nachfolgenden Figuren verwiesen.

Figur 2 zeigt im Senkrechtschnitt ein Bauelement teilweise gleicher Art wie Figur 1, jedoch mit Perforationen 9 a der Innen-Bauschalen 9. Diese Perforationen 9 a bestehen in solcher Anzahl und Lage, daß auf jede Wabe 8 a, die der Bauschale 9 anliegt bzw. fest mit ihr verbunden ist, mindestens eine Perforation 9 a entfällt. Zwischen den Bauschalen 9 befindet sich ein mittleres Feld mit einer schmaleren Wabenplatte 8 m. Beidseits zu den Bauschalen 9 ist in diesem Feld je ein Luftspalt 8 s vorgesehen. In diesen Luftspalten 8 s ist je eine Folie 7 f, z. B. aus Kunststoff oder Gummi angeordnet. Sowohl die Bauschale 3 a, 3 b wie auch die Zwischenbauschalen 9 sind durch eine Schraubenkombination miteinander verbunden. Diese Schrauben bestehen aus zwei Rohrschrauben 11 und 11' mit innerem Rohrgewinde und sind von geringeieiLänge als die Hälfte des Abstandes zwischen den Bauschalenrandteilen beträgt. Dazu ist verbindend ein Schraub enmittelteil lim mit äußerem Gewinde, auf das die beiden erstgenannten Rohrschrauben 11, 11' aufgeschraubt werden können, zwischengeordnet. Die beiden äußeren Rohrgewindeschrauben 11, 11" tragen an ihren

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Enden lageunveränderliche Mitnehmer scheiben 11a und 11 a' in konstanter Entfernung zu den Schraubenköpfen 11, 11'. Zwischen den Bauschalenrandteilen und zwischen den Mitnehmer scheiben 11a und 11 a' sind elastisch komprimierbare Gummidichtungen 10, 10', 10 m vorgesehen. Werden die Schrauben so gedreht, daß die Distanz der Schraubenköpfe 11, 11' sich vergrößert, dann werden die Zwischenbauschalen 9 von den Mitnehmer scheiben 11 a und Ha' ebenfalls nach außen bewegt. Hierdurch können die genannten Luftspalte 8 s in wahlweiser Breite gebildet werden. Durch ein Rohr 18 mit Ventilen 19 kann von einer Luftpumpe P die Luft im Zwischenraum zwischen den Bauschalen 9 und damit zugleich die Luft aus jeder der benachbarten Zellen 8 a über die Perforationen 9 a evakuiert werden. Nach Vollzug dieser Evakuierung werden die Schraubenköpfe 11, 11' so gegeneinander gedreht, daß sich der Abstand zueinander vermindert. Hierdurch werden die B au schal en 9 in Richtung zueinander gegen die Folie 7 f gepreßt und damit die Perforationen 9 a geschlossen. Jede einzelne Wabe 8 a ist damit gegenüber allen anderen Waben luftdicht für sich abgeschlossen. Den Wabenstegen 8 b wird über die Schrauben 11 und 11' in Verbindung mit dem atmosphärischen Druck eine die Bauschalen 3 a, 3 b und Zwischenbauschalen 9 abstützende Spannung erteilt.

Zur besseren Haftung können die Folien 7 f und/oder die Innenseiten der Bauschale 9 vor der Montage und Evakuierung mit klebenden Stoffen beschichtet werden. Die Folien 7 f können vorzugsweise frei gespannt angeordnet sein, um ihre Lage unter beidseitiger Belassung von Luftspalten zu präzisieren.

Die Wabenplatte 8 m und die Folien 7 f können entfallen, wenn das mittlere Feld mit einer luftdichten schlauchartigen vorzugsweise elastischen Hülle auf ganzer Höhe versehen wird, die mit einem Rohrstück, z. B. durch die Dichtung 10, nach außen mündet. Wird diese luftdichte Hülle mit einem

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überdruck aufgeblasen, dann preßt sie sich gegen die z. B. mit einem Kleber eingestrichenen Innenflächen der Bauschalen 9 und verschließt luftdicht die Öffnungen 9 a. Die Bauschalen 9 werden gegen die Wabenstege 8 b gepreßt, die hierdurch unter Spannung gesetzt werden. Um den überdruck auf Dauer zu sichern, können flüssige Stoffe, die z. B. mit chemisch sich bindenden und dann erstarrenden Stoffen versetzt sind, mit Überdruck in den Schlauch eingefüllt werden; z. B. eine breiige Zementmischung mit fänem Sand und anderen Stoffen (Leichtbeton) sowie Faserstoffen zur Verstärkung, Insbesondere kommen solche Mischungen, die keinen oder nur sehr geringen Schwund beim Erstarren ergeben, in Betracht. Auch Wasserglas mit Beimischung von anderen z. B, festen Stoffen kann in Betracht kommen. Die Verklebung des Schlauches mit den Innenflächen der Bauschalen muß so sein, daß bei späterer Verklebung des Schlauches an irgendeiner Stelle die Öffnungen 9 a verschlossen bleiben und durch das Füllmittel (z. B. Zement, Beton) der Abstand der Zwischen schal en 9 und damit die Druckspannung unverändert bleiben

Sind die Bauschalen 3 a, 3 b nicht starr, so kann es erforderlich sein, zwischen den beiden Schalen 3 a, 3 b gleiche oder ähnliche kombinierte Schrauben 11, 11', 11 a, 11 a', 10, 10', 10 m an zweckgeeigneten Stellen in ausreichender Anzahl zum Auseinanderhalten der Schalenflächen 3 a, 3 b anzuordnen. Dazu wird auch auf Figur 3 verwiesen.

Figur 3 zeigt teilweise das gleiche Bauelement wie die Figuren 1 und 2. Zwischen den Bauschalen 3 a und 3 b sind verbindende Schrauben 11 ν mit Mitnehmer scheiben 11 a" und elastischer Dichtung 10" an der Innenseite der Bauschale 3 b bzw. deren Verbundblech 6 in konstantem Abstand zum Schraubenkopf 11 ν angeordnet. An der Innenseite der Bauschale 3 a bzw. an deren Verbundblech 6 ist eine Schraubenmutter 12 ν angeschweißt, in

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welche die Schraube 11 ν mehr oder minder tief eingedreht werden kann. Wird die Schraube 11 ν tiefer eingedreht, so vermindert sich unter der Einwirkung des atmosphärischen Drucks der Abstand der Bauschalen 3 a und 3 b. Wird die Schraube 11 ν wieder zum Teil herausgedreht, so erweitert sich der Abstand der B au schal en 3 a, 3 b. Die Mitnehmerscheibe 11 a", die in bestimmter Lage fest auf der Schraube 11 ν angeordnet ist, verhindert ein weiteres Durchschieben des in den Hohlraum H 2 zwischen den Bauschalen 3 b und 3 c ragenden Schraubenteils 11 ν mit dem Schraubkopf Hv. Da die Bauschale 3 b ortsfest unveränderlich in ihrer Lage ist, wird die bewegliche Schale 3 a durch dieses teilweise Herausdrehen der Schraube 11 ν aus der Schraubenmutter 12 ν nach außen verschoben und damit die Distanz zwischen den Bauschalen 3 a und 3 b vergrößert. Hierdurch ist es möglich, die erforderlichen Luftspalten 8 s zu bilden (s. Fig. 1 und 2), Es kann alsdann die Evakuierung des Hohlraumes H 1 bzw. der Waben 8 a zwischen den Bauschalen 3 a, 3 b vollzogen werden.

Dazu sind Dichtungsscheiben 10¹⁸ vorgesehen und eine Mutter 12 w^fl, durch welche in Verbindung mit den Dichtungen der Durchbruch durch die Bauschale 3 b durch Anziehen der Schraube 12 w" luftdicht geschlossen wird. Dazu trägt die Schraube 11 ν auf dem entsprechenden Bereich der Mutter 12 w" ebenfalls ein Gewinde.

Anstelle der in Figur 3 gezeichneten Randschrauben 11 mit Dichtung 10 können die in Figur 2 gezeichneten kombinierten Schrauben 11, 11', 11 m, Ha, Ha' zur Anwendung kommen.

Die Schraube 11 ν kann mit weiteren Mitnehmer scheiben 11 a" zu den Zwischen-Bauschalen 9 ausgestattet werden«,

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Das Anziehen der Schrauben 11 ν dient nicht nur der Schließung der Luftspalte (8 s) und damit dem luftdichten Abschluß jeder einzelnen Wabe zur Aufrechthaltung z. B. des in den Waben hergestellten Vakuums, sondern ebenfalls zur zusätzlichen Spannungserzeugung mittels der Schrauben Hv, in den Wabenstegen 8 b„ Durch das Festziehen der Schraube 12 w" und das Eindringen der Schraube 11 ν in die Schraubenmutter 12 ν wird die bewegliche Außenbauschale 3 a in Richtung zu der Bauschale 3 b zusätzlich bewegt, so daß jede zweckdienliche Spannung auf die Wabenstege 8 b ausgeübt werden kann, bis zu dem GrenztnaJS, das die Biegefestigkeit der Wabenstege zuläßt.

Je nach Erfordernis sind die Wabenstege zur Erhöhung ihrer Biegefestigkeit aus entsprechend festem Material, z, B. Stahl, von entsprechender Materialstärke auszubilden, wie auch durch Kombination, z. B, mit Füllstücken so zu versteifen, daß den jeweils gestellten Anforderungen an ihre Biegefestigkeit entsprochen wird_e

Unterschied zu Figur 1 zeigt Figur 3 im Hohlraum H 2 ebenfalls eine Wabenplatte 8' sowie nachfolgend hinter der Innenbauschale 16 zu deren Versteifung eine mit ihr kombinierte fest verbundene Bauschale 3 c_s die beispielsweise wie die Bauschale 3 b ausgebildet sein kann.

Auch diese Bauschalen 3 b und 3 c bzw, 16 können mit Schrauben Hv', IZ / verbunden sein.

Da die beiden Bauschalen 3 b und 3 c ortsfest sind, erübrigen sich die Mitnehmer scheiben. Diese Schrauben 11 üben lediglich eine verbindende und eine Spannung gebende Funktion aus. Die Spannungserzeugung ist auch zwischen ortsfesten, d„ h« in bestimmtem Abstand unveränderlich sich gegenüberliegenden Bauschalen_s von hoher Bedeutung. Dies gleichgültig, ob im Zwischenraum ein Unterdruck oder ein Überdruck besteht.

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Damit der jeweils gewünschte Luft- bzw. Gasdruckzustand oder ein Vakuum hergestellt werden können, sind die Wabenstege beispielsweise perforiert und durch eine Rohreinmündung 18' die Möglichkeit der Herstellung des jeweils gewünschten Gasdruckzustandes gegeben.

Zur Vermeidung einer Relativbewegung (Schub) der Wabenplatte zu den Bauschaleninnenseiten 3b bzw. 3 c können die Waben mit den Bauschalen in bekannter Weise verklebt oder verschweißt werden. Dazu wird insbesondere auf die entsprechenden Verfahren im Flugzeugbau hingewiesen.

Der jeweils gewünschte Gas- bzw. Luftdruckzustand und der luftdichte Abschluß jeder einzelnen Wabe kann auch in der in der Anmeldung P 23 62 497. geschilderten Weise hergestellt werden, ohne daß es einer Perforation der Waben bedarf.

Im Hohlraum H 2 kann ein Überdruck in vorbestimmter Höhe in den Waben eingebracht sein. Werden die Waben 8' des Hohlraumes H 2 größer gehalten als die Waben 8 im Hohlraum Hl, so können bei einem Überdruck und bei einer entsprechend biegsamen Ausbildung der Bauschale 3 b die von den Wabenstegen 8 b umgrenzten freien Flächen der Bauschale 3 b einen Druck auf die auf der gegenüberliegenden Seite dieser Bauschale angeordneten Wabenstege ausüben. Dieser Druck überträgt sich auf die Wabenstege zwischen den Bauschalen 3 a und 3 b in Querrichtung. Dadurch werden die Bauschalen 3 a, 3 b und Zwischenbauschalen 9 erhöht biegesteif abgestützt.

Als drittes Mittel zur Erzielung einer erhöhten Spannung der Wabenstege im Hohlraum H 1 dienen die Spannschrauben Hv, 12 v, sowie die Randspannschrauben 11, 12.

Der Hohlraum H 2 wird durch die luftdicht angeordnete rahmenförmig ausgebildete Umrandung 1 mit Winkel 17 auch im Falle eines Überdrucks durch die

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Schrauben 11 ν' unverändert in seiner Tiefe gehalten. Zur weiteren Sicherung gegen ein Abreißen der Wabenstege 8 b' von den Innenflächen der Bauschalen 3 b, 3 c bzw. 6 dienen die Schrauben 11 v', 12 v", die in verschiedener Weise ausgebildet sein können. Diese sind in zweckentsprechender Weise so über die Fläche der Bauschalen verteilt, daß damit nicht nur eine starre Verbindung der Bauschalen miteinander erzielt wird, sondern zugleich ein vorbestimmter Spannungszustand der Wabenstege und damit eine vorbestimmbare Abstützung der tragenden Bauschalen.

Die Schrauben können so angeordnet sein, daß sie durch sämtliche Hohlräume und alle Βαμβοΐ^ΐβη regulierend und spannend angeordnet sind.

Durch entsprechende Dichtungsmittel, die beim Anziehen der Schrauben komprimiert werden, wird die Aufrechthaltung der Druckunterschiede zwischen den einzelnen Hohlräumen bzw. Waben gesichert.

Wie erwähnt, können die Wabenweiten unterschiedlich sein, je nach dem Luftdruck oder Vakuum, die in den Waben bestehen. Große Wabenweiten ermöglichen bei Überdruck in der Wabe das konvexe Ausbiegen der freien von den Wabenstegen nicht berührten Teilflächen flexibler Bauschalen in Richtung zu den Unterdruckwaben bzw. deren Wabenstege. Es ist daher zweckmäßig, die Wabenweiten der mit Vakuum oder Unterdruck versehenen Waben kleiner zu halten als die auf der anderen Seite der Bauschale gegengeordneten mit Überdruck versehenen Waben. Die kleineren Waben ergeben eine größere Anzahl von abstützenden Wabenstegen bei gleicher Fläche.

Selbstverständlich ist dieses Bauelementsystem aus solchen. Materialien und mit solchen Dimensionen zu errichten, wie dies aus der Höhe der statischen Belastung bzw. Druckeinwirkung erforderlich ist. Insbesondere können die Waben aus hochwertigen Stählen und die Verbundbau schal en min-

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destens an den an die Stahlwaben anliegenden Seiten ebenfalls mit entsprechenden Stahlblechen versehen sein und durch Verschweißung eine außerordentlich hohe Gesamtfestigkeit ergeben. Die Schrauben, die in entsprechend erforderlicher Zahl und Materialstärke, insbesondere an den knickgefährdeten Stellen angeordnet werden, kann zusätzlich eine Spannungserhöhung erfolgen. Ein solches Spannungs system im Zusammenhang mit den unterschiedlichen Drücken in den Waben kann den extremsten Anforderungen der statischen Druckaufnahme entsprechen.

Figur 4 zeigt perspektivisch im Senkrecht- und Waagrechtschnitt ein teilweise gleiches Bauelement wie Figur 1. Es wird auf die dort gegebene Beschreibung, insoweit Übereinstimmung besteht, verwiesen. An der rechten Seite ist zur Innenraumschale 16 eine kastenförmige Bauschale 20 mit ringsumlaufender luftdicht abschließender Dichtung 10 k, einen Hohlraum H 3 umschließend, aufgesetzt. Ein zweiteiliges Rohr 18 a mit einem Sperrhahn 18 ragt durch die Kastenwand 20 und die Bauschale in den Hohlraum H 2. Hiermit ist es möglich, die Luft sowohl aus dem Hohlraum H 2 und aus dem Hohlraum H 3 zu evakuieren. Da dies durch entsprechende Öffnungen im Rohr gleichzeitig geschieht, bleibt die Bauschale 16 von diesen Druckänderungen unberührt. Hingegen wird sich die Bauschale 3 b, falls· sie biegsam ausgebildet ist, zum Hohlraum H ausbiegen. Dazu sind auch die Ab Standsmittel 15 elastisch ausgebildet. Die Bauschale 20 hält- ist durch die Evakuierung der Luft an der Bauschale 16 festgepreßt. Um ein Zerstören der Bauschale 2o zu vermeiden, ist diese Bauschale 20 starr druck- und biegefest (nicht gezeichnet) konstruktiv ausgebildet.

An der gegenüberliegenden Außenbauschale 3 a kann ebenfalls eine solche kastenförmige Bauschale, z. B. in Verbindung mit den Randschrauben (oder auch in Verbindung mit durch die Schalenflächen gehende Schrauben)

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auf diese sich abstützend angeordnet werden, wie nachfolgend noch näher beschrieben.

Werden durch solche äußeren Bauschalen 20, die nach ihrer späteren Abnahme als endgültig verbleibende Bauschalen 3 a bzw. 3 b vom atmosphärischen Druck entlastet, dann wird die im Innern des Bauelementes mit atmosphärischem Druck eingeschlossene Luft die Bauschalen 3 a, 3 b nach außen konvex vorbiegen und den Abstand der Bauschalen zueinander vergrößern. Hierdurch ist es möglich, den Hohlraum H 1 zwischen den Bauschalen 3 a, 3 b zu evakuieren. Alsdann wird in die kastenförmigen Hohlräume H 2, H 3 Luft eingelassen und damit die Durchbiegung der Schalen 3 a, 3 b nach innen zu konkav vollzogen. Hierdurch werden die Wabenstege in entsprechende Gegenspannung versetzt und alle tragenden Bauelementteile biegesteif abgestützt. Nach Einlassen der Luft in die äußeren Hohlräume können diese kastenförmigen Bauschalen 20 wieder entfernt werden.

Figur 5 zeigt im Senkrechtschnitt ein Bauelement mit den Bauschalen 3 a und 3 b teilweise übereinstimmend mit Figur 1, Insoweit wird auf die dortige Beschreibung verwiesen.

Die Zwischenbau schal en 9 sind an ihren Enden rechtwinklig abgebogen und

X. greifen luftdicht abschließend in Gummidichtungen 10'ein. Zwischen ihnen und den Bauschalen 3 a bzw, 3 b ist je eine Wabenplatte 8 angeordnet, die durch die Beweglichkeit der Bauplatte η 9 angepreßt werden können. An einer Schraube 11 (ohne Schraubenkopf) sind die Bauschalen 3 a, 3 b und eine mittlere Bauschale (Platte) 9min der Weise angeordnet, daß Muttern 12 w wahlweise auf den Schrauben 11, ihre Entfernung zueinander vergrößernd oder verkleinernd, betätigt werden können. Zwischen Dichtungen 10 sind weitere Muttern 12 m vorgesehen, die durch Aufdrehen sich nach außen bewegen, d. h. den Abstand zueinander vergrößern und damit zugleich

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y/9

die Bauschalen 3 a und 3 b wahlweise distanzieren. Hierdurch ist es möglich, die Abstände zwischen den Bauschalen 3 a so zu erweitern, daß die Luft beim Evakuieren aus den Waben 8 a über die zu den einzelnen Wabenplatten vorgesehenen Absaugrohre 18 mit Sperrhähnen 18 b und einer zugehörigen Evakuier vor richtung 101, 102, 10 3, vollständig ausströmen kann.

Ergänzend kann in dem benachbarten Hohlraum H 2 über ein Saugrohr 18 a ebenfalls ein Vakuum hergestellt werden und auf der entgegengesetzten Seite eine druckfeste Bauschale 20 ' über Dichtungen 10 k an den Schrauben 11 mit Muttern 12 k und Gegenmuttern 12 k' angeordnet sein. Das Bauelement ist an einer Betonplatte 2 über einen Winkelrahmen 1 befestigt, so daß der atmosphärische Druck, der auf der Bauschale 20 lastet, über die Schrauben 11 und den Rahmen 1 auf die Betonplatte 2 übertragen wird. Durch die Evakuierung des Hohlraumes H 4 und H 2 werden die Bauschalen 3 a, 3 b, falls biegsam, konvex durch den Innendruck nach außen gebogen und damit ebenfalls die Bauschalenefitanzen zueinander vergrößert. Nach vollzogener Evakuierung über die Evakuierrohre 18 und eine Sammelleitung 101, die über Ventile V mit einem Vakuumbehälter 102 in Verbindung steht, der von einer Vakuumpumpe 103 evakuiert ist, werden die Sperrhähne geschlossen und Luft über einen Sperrhahn 18 c in den Hohlraum H 4 eingelassen. Stattdessen kann auch ein Überdruck über eine Druckluftvorrichtung 105 in den Hohlraum H 4 gegeben werden und damit die Distanzminderung der Bauschalen 3 a und 3 b in Richtung zueinander unter entsprechender Erzeugung einer Gegenspannung in den Wabenstegen 8 b vorgenommen werden. Das Anziehen der Muttern 12 w und 12 w ' zur Sicherung dieses Druckzustandes kann alsdann leichter erfolgen. Zuvor sind die Muttern 12 m in Richtung zu der Bauschale 9 m unter entsprechender Komprimierung der zwischenliegenden Dichtungen 10 zu betätigen. Soweit zwischen den Bauschalen 3 a, 3 b die Schalerflächen miteinander verbindende Schrauben angeordnet sind, können

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diese durch luftdichten Einbau besonderer Schraub-Vorrichtungen in. die Bauschale 20' im Überdruckzustand des Hohlraumes H 4 maschinell zur Sicherung und Aufrechterhaltung deä Spannungszustandes der Wabenstege 8 b betätigt werden. Figur 4 zeigt im rechten Teil des Bauelementes eine Schale 16, die eine ortsfeste Innenraumwand bildet. Hinter dieser ist ein Wasserbehälter 111 oder entsprechend verlaufende Vierkant-Wasserrohre ortsfest und druckfest ausgebildet, angeordnet. Der Wasserbehälter kann zur Innenraumschale, z. B. einer Gipswand, Öffnungen 111 a besitzen, die mit Stoffen verschlossen sind, die bei bestimmten Temperaturen schmelzen und damit den Austritt des Wassers aus dem Behälter in die Bauschale 16 bewirken. Dies, um im Brandfalle einen wirksamen Schutz dem vorgelagerten zum Teil aus durch Hitze leicht zerstörbaren Kunststoffen bestehenden Bauelement zu erteilen. Der Wasserbehälter kann im Winter der Beheizung und im Sommer der Kühlung dienen. Hinter diesem Wasserbehälter sind eine oder mehrere aufeinanderfolgende Trapezplatten 112 mit waagerechten oder lotrechten Trapezprofilen angeschweißt. Auch die gegenüberliegende Profilseite der Trapezplatte ist mit einem Blech verschweißt, das Bestandteil einer ortsfesten Verbundbauschale 113, bestehend aus einer Kombination feuerfester Platten sein kann. Es folgt der bereits · erwähnte Hohlraum H 2 mit einer rundumlaufenden elastischen Dichtung 10. Es kann dieser Hohlraum H 2 mit einem Überdruck versehen werden und damit den benach-

- 16 -

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barten Teilen des Bauelementes der gewünschte Spannungszustand erteilt werden.

Falls die Bauschale 20 ' nicht benötigt wird, kann sie durch Lösen der Muttern 12 k entfernt werden.

Grundsätzlich können die Evakuierrohre mit ihren Ventilen so angeordnet sein, z. B. in Schlitzen, daß sie jederzeit wieder entfernt oder neu eingeführt werden können.

Die mit Überdruck versehenen Hohlräume können statt mit Luft mit einer Flüssigkeit oder auch mit festen Stoffen oder breiigen Stoffen, die z. B. chemisch abbinden und erstarren, mit vorbestimmtem Druck ausgefüllt werden.

Figur 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Bauelementes. Ausgehend von dem Gedanken, mit möglichst wenig Material bestimmte Traglasten bzw. Drücke optimal aufnehmen zu können, ist es weiterhin Gegenstand der Erfindung, die senkrecht auf die tragenden Bau-Schalen bzw. Bau-Platten abstützend einwirkenden Wabenplatten oder dergl. ebenfalls als tragend druckfeste Elemente auszubilden, und zwar zu Elementen, die nach verschiedenen Richtungen druckfest sind.

Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, daß Hohlkörper, insbesondere Rohre, erhöht knickfest sind. Desweiteren liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, durch rechtwinklige Ausbildungen die lotrecht und waagrecht auftretenden Kräfte aufzunehmen. Ein weiterer Gedanke ist, die Elemente, die zur Bildung von Kammern, Zellen, Waben dienen, miteinander zu verschweißen, nachdem in diesen Kammern, Waben, Zellen, zuvor der Druckzustand/bzw. ein Vakuumjhergestellt worden ist, der in

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dem Trag- und Ab stütz system ein Optimum an Spannung zur Erzielung vorbestimmter Tragfähigkeit erteilt. Die Bauschalen können dazu in kombinierter Sandwich-Form auch mit nichtmetallischen Stoffen hergestellt sein«

Das vorliegende Ausführungsbeispiel sieht im perspektivischen Senkrecht-Waagerecht-Schnitt vor, tragende Bauschalen A, A ', B zunächst als Einzelteile herzustellen. Die Bauschalen A und A' sind von zwei Sandwich-Platten 121 gebildet, die zwischen sich rechtwinklig ausgebildete Waben 122 besitzen. Diese Waben 122 sind in der Weise hergestellt, daß lotrechte Blechstreifen 122 a in bestimmten Abständen zueinander angeordnet sind und zwischen diese lotrechten Streifen Vierkantrohrstücke 123 aus Metall wabenartig zwischengeklebt sind und bei dem Aufeinander schichten dieser Vierkantrohrstücke je eine dünne rechteckige Blechscheibe 122 b zwischengelegt wird (s. Figur 6 a). Diese lotrechten und waagrechten Blechteile sind in der Tiefenrichtung zu den Deckplatten bzw, Verbundbauplatten etwas größer gehalten und vorzugsweise etwa messerscharf zugespitzt. Wird eine solche rechteckige Wabenpia ttenausbildung zwischen die mit Stahlblechoberflächen 125 versehenen Verbundplatten 121 in ein Evakuiergehäuse (s. Anmeldung P 23 62 497. 7) eingebracht und der Katodenpol einer Kondensator-Schweißmaschine an die Stahlwabenkonstruktion 122 a, 122 b, 125 und der Annodenpol an die Stahlflächen 125 der Verbundplatten 121 angeschlossen, so kann nach Evakuierung des Gehäuses (1) und damit der Evakuierung der Waben sowie nach Aufbringen, des erforderlichen Schweißdruckes durch bewegliche Andruckplatten (8 bzw. 29) der Gehäusevorrichtung (1) (s₀ oben zitierte Anmeldung) durch den Schweißstrom, eine Zündung von Lichtbogen mittels der messerscharfen Berührungen der senkrechten und waagrechten Wabenplattenteile stattfinden. Die vorspringenden Blechteile werden hierbei abgeschmolzen und während dieser Schmelzzeit die flächigen Schnitte der Vierkantrohrteile flächig durch die Lichtbögen angeschmolzen und mit den gegenüberliegenden

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Teilen der Metallflächen der Verbundbauplatten die so gebildeten evakuierten Waben luftdicht verschweißt. Die Ionisierung des Schweißstrome's kann durch beigefügte bekannte Ionisierungsstoffe begünstigt werden.

Die mittlere Bauschale B zeigt eine Variante hierzu. Die Verbundbauplatten 121 liegen in der Mitte zwischen den Waben 122. Die Platten mit den Waben sind nach außen durch Bleche 127 durch Verschweißen ab ge s chlo s s en.

Wie Figur 6 zeigt, befinden sich zwischen den Bauplatten A und B sowie B und A' große Waben 130, Diese werden in der gleichen Weise aus lotrechten Blechen 122 a', horizontalen Blechen 122 b' und Vierkantrohrstücken 123' gebildet wie die Waben 122, wobei jedoch die Seitenwände 127 der "kleinen Waben der Bauplatten B eine gemeinsame Wabenwand und zu den großen Waben 130 bilden. Diese Seitenwände 127 sind biegsam. Wird in den großen Kammern ein Überdruck hergestellt, so wirkt dieser über die freie Wabenfläche der großen Wabe 130 auf die gegenüberliegenden Wabenstege der kleineren Waben 122 und versetzt diese in zusätzliche Spannung, mit der sie die tragenden Zwischenplatten 121' abstützen. Zu diesem Zweck werden die Bauschalen A, B, A' entsprechend der Anmeldung P 23 62 497. 7 in ein Uberdruckgehäuse verbracht und zwischen ihnen die lotrechten Bleche 122 a' und horizontalen Bleche 122 b' angeordnet sowie gleichzeitig die entsprechend groß bemessenen Vierkantrohrstücke 123' mit den Blechen 122 a' und b' verklebt und alsdann in der gleichen Weise zu Waben 13o unter dem Druck der Andruckplatten (8 bzw. 29, s. die zitierte Anmeldung) wie zu den Kammern 122 beschrieben, verschweißt. Die Verschweißung erfolgt bei einem vorbestimmten Überdruck im Gehäuse (1), der in den damit luftdicht abgeschlossenen Waben 130 auf unbegrenzte Zeit weiter besteht und die benachbarten Teile des Bauelementes in Spannung versetzt bzw. abstützt, . .

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19 . 2 3 6 5 2 O C

Da bei hohen Drücken die Schweiß stellen reißen könnten, sieht das Ausführungsbeispiel, vor, daß z. B. von Außenfläche zu Außenfläche, je nach Erfordernis, auf die Gesamtfläche aufgeteilt, Verbindungsschrauben 140 luftdicht angeordnet sind. Damit die Abstützung der Außenflächen der Bauschale möglichst gleichmäßig erfolgt, sind an den Außenflachen lotrechte und waagrechte Vierkantrohre 131, 132, vorzugsweise fest miteinander verbunden, (z. B. durch Schweißen) angeordnet. Diese nehmen den inneren Druck auf und übertragen ihn auf die Verbindungs schrauben 140. Diese Verbindung s schraub en sind vorzugsweise am einen Ende an z, B. den horizontalen Vierkantrohren 132 angeschweißt und werden am anderen Ende durch maschinell betätigte Muttern 141 während des Bestehens des Überdrucks im Gehäuse (nach der Anmeldung P 23 62 497, 7) maximal angezogen, so daß der Spannungs zu stand, wie er durch den Überdruck hergestellt ist, auch nach Wegfall des äußeren Überdrucks, d. h. nach Ablassen der Überdruckluft aus dem Gehäuse (1) entsprechend dem inneren Luftüberdruck unvermindert weiter besteht.

Den Verbindung s sch raub en 140 kommt jedoch eine weitere Bedeutung zu. Im Überdruckgehäuse (1) ist es möglich, diese Verbindungs schraub en 140 weit fester anzuziehen als dies bei atmosphärischem Außendruck außerhalb des Überdruckgehäuses bei darin bestehendem Überdruck möglich sein würde. Da im Gehäuse (1) der Druck in den großen Waben 130 gleich hoch ist mit dem Überdruck der im Gehäuse (1) vorbestimmt hergestellt ist, vollzieht sich das Festschrauben durch die Schraubmaschinen innerhalb des Gehäuses unabhängig vom Überdruck. Es können daher mit starken Schraubmaschinen extrem hohe Spannungs zustände in allen Wabenstegen, Kammerstegen, Zellenstegen oder dergl. , innerhalb des Gehäuses (1) unter dem bestehenden Überdruck, unabhängig von diesem, bewirkt werden. Dieser hohe Spannungs zu stand addiert sich zusätzlich zu dem Spannungszustand der von dem Überdruck in den Waben

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130 nach Verbringung des Bauelementes in eine Umgebung mit atmosphärischem Druck zur Auswirkung kommt.

Hieraus ist zu erkennen, welch hohe Bedeutung einer solchen Ermöglichung von zusätzlichen erhöhten Spannungszuständen über Uberdruckgehäuse und dazu darin angeordneten Vorrichtungen und Mitteln zukommt.

Solche Ve rbindungs schraub en 140 sind nur ein Ausführungsbeispiel für viele andere Mittel, mit denen der gleiche Zweck erreicht werden kann.

So können z. B. auch mit Hebelwirkung gespannte Bänder im Überdruckgehäuse um das Bauelement gelegt werden. Dazu können durch die lotrechten oder waagerechten Andruckplatten (8 bzw. 29, s. die zitierte Anmeldung vom 15. Dez. 1973) fast unbegrenzt hohe Drücke auf die Bauschalen ausgeübt werden. Das Anziehen der Spannschrauben oder Spannbänder oder dergl, erfolgt mindestens bis zu diesem von den maschinell z. B. durch Hochdruck von den Andruckplatten bewirkten Spannungszustand. Dies seizt selbstverständlich voraus, daß die Wabenstege eine entsprechend hohe Biegefestigkeit besitzen, die z. B₀ durch Kombination mehrerer Schichten, die miteinander verklebt oder verschweißt oder sonstwie verbunden werden sowie in Kombination mit entsprechend starken Füllstücken z, B. Stahlvierkantrohr stücken mit fast beliebiger Biegefestigkeit hergestellt werden können. Da somit allen Teilen,die für die Tragfähigkeit des Bauelementes erforderlich sind, jede gewünschte Festigkeit und Eigenschaft vorweg und in Kombination erteilt werden kann, ergeben sich für solche Bauelemente fast unbegrenzte Anwendungsmöglichkeiten gerade auch für Fälle der höchsten Druckbeanspruchung.

Dies ist nicht nur wichtig für den Hochbau und damit für die Möglichkeit, Bauten um ein Vielfaches höher zu errichten als zur Zeit die höchsten Bau ten sind, sondern auch zur Aufnahme von seitlichen Drücken im Tiefbau

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wie auch für den Bau von Räumen unterhalb des Meeresspiegels, die hohen Wasserdrücken u„ a. in horizontaler Richtung standhalten müssen," wie auch für den Schiffsbau Fahrzeugbau, Flugzeugbau bzw. schlechthin für alle Objekte, die hohen Drücken ausgesetzt sind, die sie durch Gegenspannung bzw. Vorspannung statisch ausgleichend aufzunehmen haben.

Die Androckplatten (8 bzw, 29, s, zitierte Anmeldung) können wahlweise ζ» B. während des Schweißvorganges zunächst nur mit dem Druck auf die Bauelemente einwirken, der als Schweißdruck optimal anzusetzen ist«, Der Andrmck kann nach Erfordernis vorbestimmt regulierbar sein.

Die Anordnung größerer "Waben zur Aufnahme eines Überdrucks und kleinerer Waben zur Aufnahme eines niederen Druckes oder Vakuums ist zweckmäßig» um die von den Wabenstegen der größeren Waben umgrenzten Freiflächen, besser gegen die gegenüberliegenden zahlreicheren Wabenstege der kleineren Waben 122 anpressen zu können.

Durch das Torsehen eines inneren Überdruckes wird es möglich, das Bauelement mach außen hin starr auszubilden und z. B, kastenförmig geschlossen, und verschweißt ohne elastische Dichtungen oder dergl. einzuhüllen,, Diese Starrheit besteht in Leichtbau und Verbundweise bei vorbestimmten! Spannungs zu stand entsprechend den aufzunehmenden vorbestimmten Drücken, Der Materialeinsatz hierzu ist präzis vorberechenbar» Damit ist die rationellste Bauweise des Bauelementes vorbestimmbar_o Die hohe Wirtschaftlichkeit ergibt sich aus dem Vergleich der Materialeinsparung gegenüber der bisherigen Bauweise. Hinzu kommt, daß extreme Bauleistungen mit dem neuen Bauelement möglich sind, die bisher aus jeglicher Erwägung von vornherein ausgeschlossen "werden mußten. Die Bauelemente können standardisiert in Massenfertigung industriell hergestellt werden.-

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Figur 6 a zeigt eine Wabenplatte, wie sie dem Bauelement nach Figur 6 zugrunde liegt.

Figur 6 b zeigt eine Variante zu Figur 6 a. Die Wabenhohlräume werden durch ein Metallband 135,· das entsprechend der vorbestimmten Wabengröße rechtwinklig abwechselnd abgebogen ist, gemeinsam mit beidseits zu diesem Band vorzugsweise angeschweißten oder angeklebten Blechstreifen 122 a gebildet. In diese präzis herstellbaren Wabenhohlräume können Füllstücke, z. B. Vierkantrohrstücke 123, eingesetzt werden.

Die Verschweißung erfolgt in der gleichen vorbeschriebenen Weise, wie bei der Wabenplatte Figur 6 a unter Lichtbogenzündung über etwa messerscharfe Kanten.

Dazu können auch die Kanten des rechtwinklig profilierten Bandes 135 scharf ausgebildet sein oder das Band 135 sehr dünn gehalten werden. Erforderlichenfalls können die Kanten der Vierkantrohrstücke statt flächig, scharf spitzkantig ausgebildet sein.

Die Bleche der Bauschalen, die als Deckplatten zu den Wabenplatten dienen, können mit Sicken nach außen versehen sein und durch die damit ermöglichte punktweise Berührung mit den Wabenplatten die Zündung der Lichtbogen ermöglichen.

Es können solche Sicken auch nach innen zu, das heißt bei einem Sandwich-Verbund, z. B. nach der Kunststoffschicht hin ausgebildet sein und nach außen hin diese Sicken in erhöhtem Ausmaß Klebstoffe aufnehmen, z. B. Metallkleber, wie sie auch im Flugzeugbau zur Anwendung kommen. Damit ist es möglich, eine wesentlich festere Verklebung der in diese vertieften Sicken (gleichartig verlaufend) eingesetzten Wabenstege zu erzielen. Diese letztere Lösung hat den weiteren Vorteil, daß die Schubkräfte durch d e

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nach innen gerichteten horizontalen Sicken einen zusätzlichen Widerstand, insbesondere auch bei gleichzeitig hohem Druck, auf die Verbundschicht bzw. Platte zu überwinden hätten» Auch die Art bzw. Form der Sicken kann spezifisch den Schub hindernd_s z. B, mit nach unten gegengerichteten Ausprägungen horizontaler Art vorgesehen sein.

Die Oberflächen von Verbundbau schal en sind zweckmäßigerweise mit Ausprägungen und Sicken und dergl zu versehen_s die so berechnet und angeordnet sind, daß der Verbundplatte ein Maximum an Festigkeit und insbesondere an Biegefestigkeit und Schubverhinderung erteilt ist.

Die Wabenplatten können auch aus Trapezplatten oder Wellblechen hergestellt werden, die miteinander unter Zwischensetzung lotrechter tragender Bleche oder Verbundplatten verschweißt sind. Dabei ist eine kreuzweise Anordnung solcher Trapezplatten oder Wellbleche in Verbundweise von Vorteil.

Auch zickzackförmige Bleche können als Wabenplatten ausgebildet werden.

Alle derartigen profilierten. Blechplatten können z„ B. metallisch derart umhüllt sein, daß sie eine evakuierbare Stützplatte bilden, die je nach Erfordernis durch Querunterteilungen der Profile in eine beliebige Anzahl von Einzelkammern bzw. Waben, die luftdicht zueinander abgeschlossen sind, unterteilt ist.

Zur Unterteilung eignen sich vorzugsweise elastisch komprimierbare und fest einklebbare Materialien, z. B. synthetischer Gummi oder Plastikmaterial, z. B, auch Hartschäume mit geschlossenen Poren, Statt profilierter Metallplatten können auch feste Kunststoffplatten in profilierter oder ebener Form vorgesehen sein und auch aus Kunststoffen durch unter

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Wärme vorgenommene Einprägungen, z. B. einseitig offene Waben*- platten, ausgebildet sein, die mit anderen ebenen Kunststoffplatten in bekannter Weise Kunststoff mit Kunststoff verschweißt werden. Es können auch feste Kunststoffplatten oder Hartschaumplatten perforiert werden, wobei die Dicke der Platten so zu wählen ist, daß diese Perforationen der Wabenbildung und die verbliebenen Materialflächen als Wabenstege zur Aufnahme von Spannungen dienen.

Die Waben können auch in bekannter Weise aus ge schäumt sein, wobei es jedoch vorteilhaft ist, die Druckspannungen in die Wabenstege zu verlegen und nur diese gegen die Bauschalen senkrecht anzupressen.

Ergänzend sei noch bemerkt, daß auch Bleche durch Tiefziehen zu Wabenplatten geformt werden können, die mindestens nach einer Seite hin geöffnet sind. Diese Öffnungen können abwechselnd zur einen wie zur anderen Seite hin durch entsprechende Prägungen vorgesehen sein. Auch können tiefgezogene Bleche, z. B. mit gegeneinander gerichteten Waben₇ flächen durch Schweißen miteinander kombiniert sein. Die durch Tiefziehen und Prägungen bewirkten Blech Verformungen besitzen besondere durch die dritte Dimension bestimmte Festigkeiten. Solche durch Tiefziehen und Prägen und evtl. teilweisem Ausstanzen hergestellte Wabenplatten in Kombination mit Füllstücken oder dergl. ermöglichen es, besonders biegesteife Wabenplatten herzustellen.

Ergänzend zu den Figuren 6 a und 6 b sei darauf hingewiesen,, daß die Vierkantrohrfüllstücke, z, B. mit ihren offenen Seiten abwechselnd versetzt einmal zu den Bauschalen hin und darauf folgend zu den lot rechten Blechen 122 a oder auch zu den horizontalen Zwischenblechen 122 b angeordnet sein können. Dies insbesondere dann, wenn diese Vierkantrohrstücke quadratisch sind und damit wahlweise jegliche Anordnung innerhalb der Waben ermöglichen.

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Die lotrecht und horizontal vorgesehenen Bänder 12Z a bzw. 122 b können ebenfalls mit feinen scharfen Sicken versehen sein und damit durch Lichtbogenzündung flächige Verschweißungen zwischen sich und den anliegenden Füllstücken 123 ermöglichen.

Bei der Verwendung profilierter Bleche oder Kunststoffplatten oder dergl. zur Herstellung von Wabenplatten ist zu bedenken, daß bei leicht konvexer Ausbildung z. B₀ der äußeren Bauschalen die Last das Bestreben hat, die Bauschalen noch weiter bauchig nach außen durchzubiegen. Dazu bedarf es (abgesehen von den bestehenden Verbindungen) einer erheblichen Arbeit im physikalischen Sinne, die sich aus der Vergrößerun, g des inneren luftdichten Hohlraumes des allseits geschlossenen Bauelementes und der dazu erforderlichen Verschiebung der auf den äußeren Bauschalen ruhenden Luftmassen ergibt. Hiersu wird auf den Versuch von Otto von Gericke vor dem Deutschen Reichstag in Regensburg hingewiesen. Es waren 16 starke Pferde erforderlich, um zwei Halbkugeln von etwa 50 cm Durchmesser, die zuvor durch Evakuierung miteinander verbunden worden waren, wieder auseinanderzureißen_o Soweit aus konstruktiven Gründen konvexe Anordnungen bzw. Bauelementausbildungen erforderlich sind, ist es daher zweckmäßig, bei Verwendung von profilierten Blechen zu Wabenausbildungen, z„ B„ Trapezblechen oder Wellblechen_s solche mit flach verlaufendem Profil winkel anzuwenden.

Bei flach verlaufenden Profilwinkeln, z₀ B₀ gegenüber einer Bauschalenfläche, tritt eine Vergrößerung der von dem Profil umgrenzten Fläche gegenüber der Bauschalenebene bei Erhöhung des Winkels z. B₀ durch einen übermäßigen Druck statt. Ist jedoch der Winkel mindestens 45 Grad oder größer, dann findet eine Verkleinerung statt, die im vorliegenden Falle die Neigung zum Zusammenbrechen des Bauelementes unter einer überhöhten Last begünstigen würde,

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Allgemein gesehen, können solche Verbund-Bauelemente in Leichtbauweise mit Spannungen durch einfaches abwechselndes Aneinanderreihen von Bauschalen und Wabenplatten (im weitesten Sinne) mit abwechselnd evakuierten Wabenräumen und dann wiederum eine Wabenplatte mit Überdruck, alsdann eine Bauschale und sofort abwechselnd je nach Erfordernis der Tragfähigkeit gebildet werden. Sowohl die Randteile wie auch die Flächen können durch quer verlauf ende Verbindungsmittel, z, B. Spannschrauben, so verbunden sein, daß vorbestimmte Spannungszustände in dem Bauelement bewirkt werden. Ein solches Bauelement kann als Ganzes nochmals luftdicht und starr, z. B. metallisch umhüllt sein und insbesondere die Standflächen und die Flächen, die die Lasten aufnehmen sollen, in hierzu geeigneter Weise ausgebildet werden. Es kann aber auch von Randschrauben vollständig Abstand genommen sein und ebenso die Querschrauben von Fläche zu Fläche z„ B. durch Spannbänder, die um das Bauelement gelegt sind, ersetzt werden. Auch kann z. B. durch Ausschäumen auf evakuierbare Hohlräume verzichtet werden. Hingegen ist die Herstellung eines Überdrucks, ganz gleich ob mit gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffen, bei hohen Belastungen vorteilhaft. Von besonderer Bedeutung ist, daß die Bauschalenflächen von senkrechten Abstützmitteln, z. B. Wabenstegen, die untereinander in festem Verbund sind, d. h. die Stege untereinander so wie z. B, bei Wabenplatten, einen Verbund bilden und hierdurch die auf die Wabenstege einwirkenden Druckkräfte konzentriert auf die Bauschalen-Berührungsstellen zur Einwirkung kommen.

Es sind sowohl bewegliche Bauschalen wie auch nur biegsame Bauschalen wie auch biegsame und gleichzeitig bewegliche Bauschalen wie auch starre Bauschalen zur Erzielung der verschiedenen Zwecke einsetzbar. Auch können elastische Zwischenschichten, z. B. Gummiplatten, zwischengeordnet sein und auch Zwischenschichten, die sich in die Wabenöffnungen, diese luftdicht abschließend, einsetzen können, z. B. Kunststoff schäume. Dazu können auch Folien gleichzeitig mit verwendet werden. Der Vielseitigkeit der Anforderungen an solche Bauelemente steht eine entsprechende Vielseitigkeit an konstruktiven Ausbildungsmöglichkeiten zur Verfügung.

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Die Bauelemente können auch ohne innere Verbindungsmittel durch Anwendung hoher Drücke^ die durch äußere Verbindungsmittel, ζ. Β. Spannbänder oder z. B. von quer durch das Bauelement geführten Spannschrauben, zu einer festen, starren Einheit verbunden sein.

Besondere Bedeutung kommt ebenfalls dem Eingießen von Bauelementen, insbesondere unter Überdruck mit anderen Stoffen, ζ, B. Beton, zu, wobei das innere Bauelement zu der Gußmasse hin besondere, dem Verbund der beiden dienenden konstruktive Ausbildung, z„ B. perforierte u-försMge angeschweißte Versteifungen besitzen kann. Allein schon ein luftdicht abgeschlossener und evakuierter Hohlraum mit einer Wabenplatte innerhalb einer solchen Baumasse bewirkt bereits eine erhebliche Biegefestigkeit,,

Die vorbeschriebenen Bauelemente können auch für Decken und Brücken und dergl, Anwendung finden,, Dazu sind langgestreckte Bauschalen, die in Querrichtung von z. B. Wabenplatten angepreßt werden und vorzugsweise starr mit diesen verschweißt sindj erforderliche Die Bauschalen und Wabenplatten können in beliebiger Anzahl vorgesehen sein., um eine entsprechende Breite, z. B« einer Brücke, zu ermöglichen« Die Tragfähigkeit hängt von der Höhe solcher Bauschalen, von ihrer Materialart, ihrer Verbundweise und der bestehenden Ab stütz spannung entsprechend der in den Wabenstegen vorgegebenen Spannung ab.

Es ergeben sich Spannweiten aus dieser hoch druck- und tragfesten Leichtbaukonstruktionsweise, die bisher nicht erzielbar waren. Auch können durch bewegliche Anordnung bestimmter Bauschalen, die Überdruckhohlräume begrenzen, Zugkräfte ausgeübt werden, durch welche z. B. die Tragflächen wie auch die unteren Flächen von Brücken straff gespannt werden können und dadurch zur Tragfähigkeit solcher Brücken beizutragen vermögen.

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Die Erfindung erstreckt sich somit nicht nur auf Drücke aufnehmende Bauelemente, sondern auch auf Zug ausübende Bauelemente,

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Claims

Dr. Otto Becker 29. Dez. 1973

Saarbrücken i

Robert-Koch-Str. 59

Patentansprüche

Bauelement, vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff, insbesondere tragendes Bauelements z„ B. für Bauten, Stützen, Brücken, Fahrzeuge,, bestehend aus zwei oder mehreren Schalen bzw. Platten/ die mindestens einen Hohlraum umschließen, dadurch gekennzeichnet, daß ■ eine Mehrzahl verschiedener Mittel vorgesehen sind, die in dem Bauelement Spannungen erzeugen, durch welche die äußeren und die zwischengeordneten Bauschalen erhöht biegesteif abgestützt sind,"

2«, Bauelement nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

als Mittel zur Erzeugung der Spannungen Evakuiervorrichtungen zum Evakuieren von Hohlräumen, insbesondere von Wabenplatten und/oder Mittel zur Herstellung eines Überdrucks in Hohlräumen, des Bauelementes und/oder Mittel zum Spannen der aufeinanderfolgenden Schichten des Bauelementes gegeneinander, z. B. Spannschrauben, die quer durch das Bauelement gehen oder Spannbänder vorgesehen sind.

3. Bauelement nach den Ansprüchen 1 und 2„ dadurch gekennzeichnet, daß

alle Teile des· Bauelementes in Verbundweise, z. B. durch Schweißen und/oder Kleben fest miteinander zu einer Einheit verbunden sind.

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4. Bauelement nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Bauelementes z. B, einer der Hohlräume eine starre Umrandung, z, B. aus Metall, besitzt.

5. Bauelement nach den Ansprüchen 1-4, . dadurch gekennzeichnet, daß Mittel angeordnet sind zur Aufrechthaltung der Spannungen im Bauelement, ζ-. B. Spannschrauben, Spannbänder, starre Umhüllungen, umgossene Massen, z. B. Beton.

6» Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenplatten als tragende Bauplatten, vorzugsweise in lotrechter und horizontaler Richtung tragend, ausgebildet sind.

7. Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauschalen an quer durch sie hindurchragende Mittel, z. B. Schrauben, verschieblich angeordnet sind,

8. Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenstege aus mehrteilig miteinander kombinierten, fest miteinander verbundenen Teilen bestehen.

9. Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Waben druck- und biegefeste Füllstücke, z, B. Vierkantrohrstücke, eingebracht sind.

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10, Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Wabenplatten etwa messerscharf ausgebildet oder dünn sind und damit Lichtbogen zünden.

11, Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenplatten mit Waben unterschiedlicher Größe im gleichen Bauelement angeordnet sind_e

12, Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Waben mit überdruck und die kleineren Waben mit einem geringeren Druck oder Vakuum versehen sind.

13, Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauschale biegsam und/oder beweglich sind.

14, Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch g ekenns eichnetj, daß die Bauschalen starr sind«

15, Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement eine starre Einheit bildet,

16, Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund des Bauelementes durch Druck erfolgt.

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17. Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauschalen konvex gebogen sind.

18. Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre zum Evakuieren oder Einfüllen von Gasen oder Stoffen mit Überdruck durch Schlitze gesteckt sind und daraus entfernbar und wieder einsteckbar sind.

19. Bauelement nach einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß um das Bauelement eine starre Hülle gespannt oder gelegt oder gegossen ist.

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