Stahlkassette für Decken- und/oder Wandkonstruktionen bei Gebäuden, Wohneinheiten, Schiffs-Innenausbauten und -Aufbauten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stahlkassette für Decken- und/oder Wandkonstruktionen, insbesondere für Innenausbauten und Aufbauten bei Schiffen oder transportablen bzw. leicht versetzbaren Gebäude- und Wohneinheiten.
Im Schiffsbau sind Stahlschotte als senkrechte oder waagerechte Raumabgrenzungen seit langem bekannt, die in ihrer Anordnung im wesentlichen dem Brandschutz dienen oder auch die konstruktive Stabilität bestimmen.
Es ist das konstruktive Ziel, möglichst große Stützabstände, also Spannweiten, zu überbrücken und die Anzahl der konstruktiven StützSäulen von Deckenkonstruktionen zu minimieren. Gleichzeitig ist es erforderlich, Installationsraum zu schaffen für die Haustechnik, wie Lüftung, Wasser, Heizung, Löschanlagen usw..
Es werden z. Z. Stahlschotte als Deckenpaneele verwendet mit einer Blechstärke von 6 bis 7 mm anstatt das geforderte Minimum von 5 mm zu nutzen, weil die nachfolgenden Schweißverfahren einen zu großen Verzug und eine entsprechende Nacharbeit erfordern.
Entsprechend der statischen Berechnung werden in gewissen Abständen hochstegige T-Träger-Profile untergeschweißt. Die hierdurch entstehenden freien Felder der Blechplatten werden ausgesteift mit speziellen Schiffbauprofilen. Diese Konstruktion wird in kranbare Bausektionen verschweißt und dabei ggf. mehrfach gewendet, um optimale Schweißlagen und Voraussetzungen zu schaffen.
Diese Sektionen werden später mit anderen Sektionen zusammengefügt und verschweißt.
Ein allgemeines Problem ist es, bei geringstem Stahleinsatz eine möglichst geringe Verspannung und Verwindung der Konstruktion zu erreichen, wegen der erheblichen Schweißarbeit.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stahlkassette mit hoher Belastbarkeit als einfach und kostengünstig sowie gewichtsmäßig optimales, vorfabriziertes Bauelement zu schaffen, bei der die Schweiß- und Richtarbeit erheblich minimiert wird und die eine verzugsarme Konstruktion darstellt und im Baukastenprinzip mit gleichen Platten und Stützen verbindbar ist und die mit Montagehilfen und Durchbrüchen für Installationen für die Bildung von Decken- und/oder Wandkonstruktionen ausgestattet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei noch die in den Unteransprüchen aufgeführten Gestaltungsmerkmale vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Aufgabenlösung darstellen.
Der Gegenstand der Erfindung erstreckt sich nicht nur auf die Merkmale der einzelnen Ansprüche, sondern auch auf deren Kombination.
Durch die erfindungsgemäße Stahlkassette als abgekantetes und ausgesteiftes Kassettenelement wird die grundsätzliche.
konstruktive Anordnung der frei überspannten Fläche und ihren entsprechenden Stützen nicht verändert.
Das frei überspannte Feld zwischen vier Stützen bildet eine Stahlblechplatte aus 5 mm starkem Blech. Die ca. 450 mm hohen Randprofile zwischen den Stützen werden durch Biegeverformung aus der Blechplatte angeformt. Zur vorteilhaften, statischen Ausnutzung wird eine weitere oder auch zwei weitere Kantungen am abgekanteten Randprofil angeformt.
Dieses mehrfach gekantete Randprofil erstreckt sich an allen vier Randbereichen der Blechplatte und bildet die Träger der Stahlkassette.
An den Ecken der Blechplatte werden die notwendigen Ausklinkungen zum Abkanten der angeformten Randprofile und zur Aufnahme der Stützen ausgespart und in den Randprofilen werden die notwendigen Durchbrüche für spätere Installationen durch Stanztechnik, Brennschneiden, Laser, od. dgl., eingebracht.
In den abgekanteten Trägerprofilen der Blechplatte werden weiterhin Bohrungen eingebracht, durch die benachbarte Blechkassetten mit ihren abgekanteten Randprofilen durch Niet-, Schraub-, Bolzenverbindungen zusammengefügt werden. Zur statischen Verbesserung der benachbarten Stahlkassetten kann an geeigneter Stelle ein Minimum an Schweißverbindungen zwischen den gefertigten Kassetten erfolgen.
Zur Aussteifung der freien Feldfläche zwischen den Stützen wird unter der Kassettenwandung und/oder an den Randprofilen eine Mehrzahl an Aussteifungsprofilen durch
Punktschweißverfahren oder punktuelles Schmelzschweißen oder Schweißnähte in den Anlageleisten und/oder an den Stirnenden der Aussteifungsprofile befestigt, wodurch der Verzug auf ein Minimum reduziert wird.
Eine derartige Stahlkassette ist im konstruktiven Aufbau einfach, in der Herstellung kostengünstig, zeigt nur geringe
Schweißstellen, wodurch ein Verzug und Nachrichtarbeiten weitestgehend vermieden werden.
Diese Stahlkassette hat bei vorgegebener Blechstärke eine hohe Stabilität, ist durch die abgekanteten Randprofile und Aussteifungsprofile in sich selbsttragend und zeigt eine hohe Belastbarkeit bei verhältnismäßig großer Spannweite.
Die Stahlkassette läßt sich einfach mit mehreren Kassetten nach dem Baukastenprinzip am Endmontageort verbinden und auf Stützen mit ihren tragenden Randprofilen festlegen und ihren Ausklinkungen an den Stützen durch Schweißen, Nieten, Schrauben, Vergußmasse, od. dgl., festlegen.
Diese vorgefertigte Stahlkassette zeigt weiterhin alle Anforderungen an Montagehilfen und Durchbrüchen für nachfolgende Montagetätigkeiten sowie Installationsverlegungen der verschiedenen Art.
Das Einsatzgebiet dieser Stahlkassette ist insbesondere für den Schiffbau und bei transportablen bzw. versetzbaren Gebäude- und Wohneinheiten als Decken- und/oder Wandelemente mit hoher Belastbarkeit vorgesehen, jedoch kann auch diese Stahlkassette auf anderen Gebieten des leichten, aber belastbaren und selbsttragenden Stahlbaues eingesetzt werden.
Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel in Variation der Erfindung dargestellt, welches nachfolgend näher erläutert wird. Es zeigt:
Fig. 1 eine Unteransicht zweier nebeneinander angeordnete, miteinander verbundener und an Stützen festgelegter Stahlkassetten,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Stahlkassette mit angrenzender, benachbarter Stahlkassette gemäß Schnittlinie B- B in Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Teilbereiches der Stahlkassette gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 1,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Abkantbereiches der Stahlkassette,
Fig. 5 eine Unteransicht der gestanzten Blechplatine mit Faltlinien und eckseitigen Ausklinkungen der Stahlkassette,
Fig. 6 eine Stirnansicht der aus der Blechplatine geformten und ausgesteiften Stahlkassette,
Fig. 7 eine Längs-Seitenansicht derselben Stahlkassette,
Fig. 8 einen Seitenausschnitt der Stahlkassette gemäß Bereich C in Fig. 7,
Fig. 9 eine Draufsicht auf den eckseitigen Ausklinkungsbereich der Stahlkassette mit eingeschweißtem Eckwinkel,
Fig. 10 einen Querschnitt durch ein in der abgekanteten Stahlkassette durch Schweißen befestigtes Aussteifungsprofil,
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Teilbereiches eines Gebäudes mit an Stützen festgelegten und Gebäudedecken bildenden Stahlkassetten.
Die Stahlkassette (1) , insbesondere für Innenausbauten und Aufbauten für Schiffe oder andere Landobjekte im Stahlbau oder transportable bzw. leicht versetzbare Wohn- und Halleneinheiten auf der Basis von leichtem Stahlbau und anderen Wand- und/oder Deckenkonstruktionen, ist von einem kastenförmigen Kassettenelement mit in sich ebener Wandung (2) und umlaufendem, mehrfach abgekantetem Randprofil (3) , unter der Wandung (2) befestigten Aussteifungsprofilen (4) , in dem umlaufenden Randprofil (3) ausgenommenen Durchbrüchen (5) und Verbindungslöchern (6) und in den Ecken der Stahlkassette (1)
liegenden Ausklinkungen (7) zum Abkanten der Randprofile (3) und zum Einsetzen von Stützen (8) gebildet.
Die Stahlkassette (1) - das Kassettenelement (1) - zeigt in bevorzugter Weise eine rechteckige Grundform und an allen vier Rechteckseiten die mehrfach in sich abgekanteten Randprofile (3) als Träger des Kassettenelementes (1) zur Konstruktionsausführung.
Jedes Randprofil (3) zeigt einen L-förmigen Querschnitt und besitzt einen senkrecht zur Wandung (2) abgekanteten Schenkel (3a) , einen sich daran anschließenden, parallel zur Wandung
(2) verlaufenden, abgekanteten Schenkel (3b) und einen sich daran anschließenden, abgekanteten, parallel zum Schenkel (3a) verlaufenden und in Richtung Wandung (2) gerichteten Schenkel
(3c) , wobei der senkrechte Schenkel (3a) länger als der Schenkel (3b) und dieser wiederum länger als der Schenkel (3c) ausgebildet ist (Fig. 4 und 8) .
In den abgekanteten Schenkeln (3a) der Randprofile (3) sind für die Verbindung benachbarter Stahlkassetten (1) Löcher (6) in Form von Bohrungen vorgesehen, durch die für die Kassettenverbindung Niete (9), Schrauben, Bolzen, od. dgl., gesteckt werden. Weiterhin sind in den senkrechten Schenkeln (3a) der Randprofile (3) Durchbrüche (5) in gleicher und/oder unterschiedlicher Größe und Form für nachfolgende Installationen von Lüftung, Heizung, Wasser, Löschanlagen und dgl. ausgespart. Die Durchbrüche (5) haben vorzugsweise je eine ovale bzw. langlochförmige Grundform und liegen unter den oder zwischen den Aussteifungsprofilen (4) (Fig. 3 und 8) .
In allen vier Ecken der Stahlkassette (1) ist jeweils eine Ausklinkung (7) vorgenommen, die ein Abkanten der Randprofile
(3) ermöglicht.
In der oder den Ecken, wo keine Stützen (8) angeordnet werden, stoßen die senkrechten Schenkel (3a) aneinander und die beiden anderen Schenkel (3b, 3c) haben jeweils einen Gehrungsschnitt
(10) und stehen dann im Gehrungsstoß zueinander.. In der oder den Ecken, wo Stützen (8) angeordnet werden, ist die Ausklinkung (7) in Richtung der Wandung (2) um die Hälfte des Stützenquerschnittes größer ausgeführt, so daß die Stützen (8) teilweise in die Wandung (2) der Stahlkassette (1)eingreifen und der herausstehende Querschnittsteil der Stützen (8) sich in die benachbarte Stahlkassette (1) und deren Ausklinkungen
(7) einlegt.
Beispielsweise ist die Stahlkassette (1) mit drei größeren Ausklinkungen (7) für die Anordnung von drei Stützen (8) ausgestattet und die vierte Ecke ist in der Ausklinkung (7) nur bis zu den Faltlinien (11) zwischen Wandung (2) und senkrechten Schenkeln (3a) eingebracht (vgl. rechte untere Ecke in Fig. 5, strichpunktierte Linien) , so daß dann die Randprofile (3) aneinanderstehen und unter Gehrung zusammenstoßen.
Unter der Wandung (2) jeder Stahlkassette (1) sind im parallelen Abstand zueinander und vorzugsweise quer zur Kassettenlängsrichtung verlaufend die Aussteifungsprofile (4) befestigt, die sich über die gesamte Breite der Stahlkassette (1) zwischen den Randprofilen (3) erstrecken und die einen hutförmigen bzw. trapezförmigen Querschnitt haben und die mit nach außen gerichteten Befestigungsleisten (4a) unter der Wandung (2) durch punktuelles Schmelzschweißen oder durch Widerstandsschweißung mit der Wandung (2) verbunden sind.
Die Stahlkassetten (1) legen sich in bevorzugter Weise auf Tragbunde (8a) der Stützen (8) in ihren Eckbereich auf (vgl. Fig. 4, 8 und 9) , und zwar dort, wo sich zwei oder vier Kassetten (1) treffen, welche dann im Bereich der Ausklinkungen (7) mit den Stützen (8) verschraubt, vernietet oder verschweißt werden.
Die Herstellung einer derartigen Stahlkassette (1) geschieht folgendermaßen:
Als Ausgangsmaterial wird eine Blechplatine (einstückige oder aus zwei Tafeln durch Schweißen verbundene Blechtafel) verwendet, die in ihren Außenkonturen und mit allen erforderlichen Durchbrüchen (5) und Löchern (6) durch Brennschneidtechnik, Lasertechnik, Stanztechnik, od. dgl., vorgefertigt wird.
In Fig. 5 ist diese Blechplatine mit den Ausklinkungen (7) , den ausgestanzten Durchbrüchen (5) und Löchern (6) gezeigt und für die Abkantungen der Randprofile (3) sind in Linien die Faltkanten (11, 12, 13) angedeutet.
Diese vorbereitete Blechplatine wird über Rollenbahnen an verschiedene Verformungsstationen herangeführt, um die vorher beschriebenen Randprofile (3) (Unterzüge/Träger) durch Biegetechnik zu erreichen. Hierbei bleibt die Blechplatine in der waagerechten Ebene liegen, während die Biegemaschine die Randbereiche verformt.
Die vorgefertigten Aussteifungsprofile (4) zur Aussteifung der Kassettenfläche von deren Innenseite her werden in die abgekantete Kassette (1) eingebracht und durch punktuelles Schmelzschweißen (14) oder durch Widerstandsschweißen mit der Kassettenwandung (2) und an beiden Längenenden durch Schweißnähte (15) mit den Randprofilschenkeln (3a) verbunden.
Wie Fig. 9 zeigt, können in allen vier ausgeklinkten Ecken (7) der Stahlkassette (1) Eckwinkel (16) angeschweißt werden, die die Ausklinkungen (7) zum Kassetten-Innenraum hin auf der gesamten Kassettenhöhe schließen, also geschlossene, ausgesparte Ecken ergeben.
Durch diese eingeschweißten Eckwinkel (16) erhält die Stahlkassette (1) eine höhere Transportstabilität und weiterhin stellen diese Eckwinkel (16) Verbindungsflächen für eine Vergußmasse dar.
Wie aus Fig. 8 und 11 ersichtlich, liegen die sich auf den Tragbunden (8a) der Stützen (8) abstützenden Stahlkassetten (1) mit ihren Eckwinkel (16) mit einem Spalt (17) um die Stützen (8) und in diesen Spalt (17) wird eine Vergußmasse der geeigneten Art, wie Harz, Kunststoff, Bitumen, od. dgl., eingebracht, welche die Stütze (8) auf der gesamten Höhe der Kassette (1) mit ihrem Eckwinkel (16) verbindet und welche gleichzeitig eine Schall- und Schwingungsisolierung (-dämpfung) ergibt.
Fig. 11 zeigt den Einsatz der Stahlkassetten (1) als Deckenelemente im Gebäudebau.
In Fig. 6, 7 und 8 ist die aus der Platine geformte Stahlkassette (1) deutlich zu erkennen, wobei für das bessere Verständnis die innenliegenden und von den Randprofilen (3) überdeckten Aussteifungsprofile (4) in vollen Linien gezeichnet sind und in der Platinenzeichnung nach Fig. 5 die Anordnung der Aussteifungsprofile (4) durch gestrichelte Linien dargestellt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Kassette (1) werden die Blechtafeln beliebiger Größe bis zur maximalen, handelsüblichen Lieferform, z. B. Länge = 14.000 mm x Breite B = 3.000 mm, Blechstärke = 4 - 7 mm, verwendet oder auch durch Zusammenfügen zweier handelsüblicher Bleche im geeigneten Schweißverfahren bis zu einer maximalen Tafelgröße von ca. 14.000 mm x 6.000 mm bei gleicher Blechstärke an den Ecken der Tafel ausgeklinkt und die Ränder der Tafel durch Anbiegen und nicht durch Schweißen als Blechplatte mit angeformten Randprofilen (3) als Träger hergestellt. Die freien Flächen dieser Blechtafel werden durch leichte Trapezblechprofile (4) ausgesteift; Verbindungstechnik vornehmlich Punktschweißen.
Diese entstandene Stahlkassette kann Belastungen je nach Wahl der Blechstärke und Tafelgröße sowie durch Höhe der angekanteten Träger (3) bis zu 1.000 kg/qm aufnehmen.
Das besondere Merkmal ist also, eine tragende Geschoßdecke aus Stahl mit angeformten Trägern (3) für Nutzlasten, wie im Wohnungsbau und gewerblichen Bauten erforderlich, mit Spannweiten bis maximal ca. 13.000 mm x 5.000 mm durch die Stahlkassette (1) schaffen zu können.
Diese Konstruktion stellt eine Besonderheit dar, weil bislang keine Verfahrenstechniken bekannt sind, um derartige Stahlkassetten (1) durch Verformungstechnik der Randzonen herzustellen.