DE1924958A1 - Hohlbauelement - Google Patents

Description

• "Hohlbauelement" Beschreibung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Tragfähigkeit von Bauelementen zu erhöhen, ohne daß hierfür benötigte Material zu vermehren oder zu verstärken. Es soll eine Materialeinsp&rung erzielt werden, indem die Bauelemente als Hohlkörper ausgebildet werden, denen eine bestimmte Vorspannung derart erteilt wird, dan die iieulgefahr ausgeschaltet. wird und bei Druckgliedern die Zugkräfte erst überdrückt werden müssen0 Im Gegensatz zu Bauelementen aus Spannbeton, bei welchen die Zugzonen dadurch überdrückt werden, daß Druckspannungen durch Vorspannen von Stahl aufgebracht werden, sollen nach der Erfindung die Druckspannungen im Material des betreffenden Bauelementes ohne mechanische Mittel überzogen. werden.
• Nach der Erfindung wird das Bauelement mit einem nach außen dichten Hohlraum, und, dhne daß eine wesentliche Formveränderung auftritt, mit einer solchen Vorspannung versehen, daß der Hohlraum durch einen pneumatischen oder hydraulischen uberdruck sowohl die Noramldruckspannun.en als auch eventuelle scniefe Hauptdruckspannungen im bauelement vermindert oder ausschaltet. i'ür die Anwendung des Verfahrens ist ein Stab-und Blächentragwerk nach der erfindung so geschaffen, daß die Bauelemente aus einem Material wie Blech, Eunststoff-, Sperrholzplatten oder einem steifen Gewebe bestehen und bereits ihre vorbestimmte Gestalt besitzen, bevor sie mit einem pneumatischen oder hydraulischen Innendruck zur Verminderung der Druckspannung versehen werden0 Es ist zwar bekannt, hohle Baukörper z0B. aus Gummi oder Kunststoffolien, welche keinen eigenen Elastizitätsmodul besitzen, mit Druckluft aufzublasen und ihnen hierdurch die räumliche Gestaltung zu geben die für das betreffende jauwerk geplant war. Die hierbei erzielbare Wirkung beruht auf der Eormveränderung, die durch das Aufblasen entsteht. Aus diesem Grunde sind die bisher bekannten Konstruktionen dieser Art auf die jeweils gewünschte Verformung abgestellt, die durch den luftdruck im Inneren hervorgerufen ist.
• Diesen vorbekannten Konstruktionen fehlt die Erkenntnis, daß ein angewandter Innendruck auch ohne konstruktive Verformungen die schädlichen Druckspannungen beseitigen kann.
• Zur Erläuterung der Erfindung sind nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele rechnerisch dargestellt.
• Beispiel 2 Stahlrohrstütze in St 35.29 nach DIN 2448 gewählt: #114 mm, Wandstärke 4 mm Knicklänge: 3,0 m F = 13,9 cm2 1 = 3,90 cm X = 77 ° = 1,35 Tragfähigkeit ohne Zugvorspannung: Pzul = 1,4 x 13,9 : 1,35 = 14,4 Mp Tragfähigkeit mit Zugspannung von 120 atü: Temperaturänderungen von # 30° ergeben: max. 120 + 120 x 30 : 274 = 133 atü min. 120 - 120 x 30 : 274 = 1o7 ata Pzul = (1,4 x 13,9 + 0,107 x 10,62 x # : 4) : 1,35 = (19,4 + 9,7) : 1,35 = 21,5 Mp max #V = (0,133 x 10,62 x # : 4) : 13,9 = 0,92 Mp/cm2 max #VR = 0,133 x 10,6 : (2 x 1,0 x 0,4) = 1,74 <1,8 Erhöhung der Tragfähigkeit um 50% durch pneumatische Vorspannung.
• Beispiel 2 Hallendach aus vorgespnnten Bleonkästen Belastung q = 200 kp/m2 max M = 0,200 x 202: 8 = lo,o Mpm/m D # Z = lo / o,7 = 14,1 Mp/m Um alle Druckspannungen zu beseitigen, sind minimal ca. 4,o atü erforderlich. Bei möglichen Temperaturunterschieden von 600 kann ein maximaler Druck von 4,o + 4,o . 60/274 = 4,o8 atü auftreten. max Dv # Zv # 40,8 x 0,7/2 = 14,4 Mp/m FUr das obere Blech wird bei 3 mm Blechstärke: max.#v = 14,4 : (loo x 0,3) = o,48 Mp/cm2 Bei Vollast wird a ~0.
• FUr das untere Blech wird bei 3 mm Blechstärke: max.# = (14,1 + 14,4) : (loo x o,3) = o,95 Mp/cm2 Zur Aufnahme der Vorspannkräfte in Querrichtung ist ein Stich von ungefähr f = 4,08 x 202 = 1,4 cm bei 20 cm Schottenabstand 8 x 144 erforderlich.
• Nachweis der schiefen Hauptzugkräfte in den Stegen (1,5 mm stark): Am Auflager wird: # z ~ 470 kp/cm2 #y ~ 4,08 . 20 : 0,15 = 540 kp/cm2 FStN= 5 x o,15 x 70 = 52 cm2 # # 2000 : 52 = 38 kp/cm2 = + 465 kp/cm2 Durch die Vorspannung werden die Druckspannungen beseitigt.
• In der Abbildung sind in den Figuren 1 bis 4 Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.
• Figur 1 zeigt eine Stütze aus einem Stahlrohr 1, das an seinen beiden Enden fest verschlossen ist. Das Ventil 3 ist in der Außenwand an geeigneter Stelle angebracht, um ein gasförmiges oder flüssiges Druckmittel in den Hohlraum 2 einzuführen.
• In den Figuren 2 bis 3 sind Flächentragwerke für Dächer, Wände und Decken vorgesehen.
• Die Figuren 2 und 3 zeigen im Schnitt die Bauweise. Diese besteht beispielsweise aus einem U-Eisen 4 und den aus Blech-, Kunststoff- oder Sperrholzplatten hergestellten Flächenelementen 5, die duroh die Querstege 6 in Schotten 7 unterteilt sind. Die Flächenelemente 5 und die Schottenwände 6 können nach der Erfindung aus beliebigem Material und einer verhältnismäßig dünnen Wandstärke bestehen, Die Schotten 7 werden über ein Ventil 3 gefüllt. Die Schottenwände 6 brauchen keinen Luft- oder flüssigkeitsdichten Abschluß herbeizuführen.
• In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt.
• Die Flächenelemente 5 entsprechen denen der Figuren 2 und 3.
• Die Schotten 7 sind in diesem Falle durch ein Röhren- oder Schlauchsystem 8 ersetzt. Diese Ausbildung der Schotten 7 ist bei größeren Normalkräften z.B. für die Herstellung von Wänden besonders vorteilhaft.
• Das Ventil 3 kann sowohl als Rückschlagventil zum Füllen als @@@@@ als Uberdruckventil ausgebildet sein.

Claims (1)

1. "Hohlbauelement"

   A n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Erhöhung der Tragfähigkeit von Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (1) mit einem nach außen dichten Hohlraum (2) versehen ist und ohne eine wesentliche Formveränderung dadurch eine solche Vorspannung erhält, das der Hohlraum (2) durch einen pneumatischen oder hydraulischen Überdruck die Normaldruckspannungen sowie eventuelle schiefe Hauptdruckspannungen im Bauelement ausschaltet.

   2, Stab- und Flächentragwerk für die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da1a die Bauelemente (1) aus einem Material wie Blech, Kunststoff-oder Sperrholzplatten oder.einem steifen Gewebe bestehen und bereits ihre vorbestimmte Gestalt besitzen' bevor sie mit einem pneumatischen oder hydraulischen Innendruck zur Verminderung oder Ausschaltung der Druckspannung versehen werden.

   3. Stab- und Flächentragwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrandung aus einem starren Rahmen, z.B. U-Eisen (4) und die Flächenelemente (5) aus Blech, Kunststoff- oder Sperrholzplatten bestehen, welche durch Stege (6) in Schotten (7) unterteilt sind.

   4. Flächentragwerk, inbesondere Wand, nach Anspruch-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Flächenelementen (5) aus einem Röhren- oder Schlauchsystem (8) zur Aufnahme des Innendrucks ausgefüllt ist.

   50 Stab- und Flächentragwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) mit einem Ventil (3) ausgestattet ist, -das zugleich Einlaß - und Uberdruckventil darstellte 6. Stab- und Flächentragwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfüllung aus einem Feuerlösohmittel, beispielsweise Kohlensäure, besteht.

   70 Stab- und Blächentragwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfüllung ein Flüssiggas bei gegeben ist.

   8. Stab- und Flächentragwerk- nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die einen unzulässigen Unterdruck anzeigen, bzw. selbsttätig ausgleichen L e e r s e i t e