DE69737795T2

DE69737795T2 - Zusammengesetztes bauelement und wandkonstruktionsverfahren

Info

Publication number: DE69737795T2
Application number: DE69737795T
Authority: DE
Inventors: Robert J. Buffalo MENCHETTI; Matthew J. Lancaster KESSLER
Original assignee: National Gypsum Properties LLC
Current assignee: National Gypsum Properties LLC
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: IL129229A0; JP3919231B2; US20020073641A1; US6061995A; CN1104539C; CA2268776C; EP1019592A1; WO1998014674A1; IL129229A; EP1019592B1; HK1023165A1; JP2002512662A; CN1232517A; DE69737795D1; US6412247B1; CA2268776A1

Description

Gebiet und Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Konstruktionselemente hauptsächlich zur Verwendung beim Bau von Häusern und anderen Gebäuden.
Ein typisches Gebäude wie ein Haus umfasst viele verschiedene Konstruktions- oder Rahmenelemente. Beispiele sind Wandständer, Boden- und Deckenbalken, Dachsparren, Trennwandständer usw. Diese Elemente sind traditionell aus Holz hergestellt werden, wenn auch in den letzten Jahren Blechständer zunehmend verwendet wurden.
Holz verhält sich zwar gut, hat aber Nachteile wie zunehmende Knappheit und die daraus resultierenden höheren Kosten, und es ist anfällig für Beschädigungen durch Feuer, Insekten und Fäulnis. Andererseits leiten Blechkonstruktionselemente Wärme (oder Kälte) durch eine Wand, und manche Metallkonstruktionselemente neigen dazu, sich zu verkrümmen, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Ferner sind viele Bauarbeiter nicht mit den Techniken vertraut, die erforderlich sind, um mit Metallteilen zu bauen.
Die US-Patentschrift Nr. 1,559,134 beschreibt ein Wandkonstruktion mit einem Konstruktionselement, das aus verstärktem Gips gebaut ist, mit dem eine faserige Abdeckung verbunden ist. Die Wandkonstruktion umfasst mehrere Konstruktionselemente, die nach typischen Konstruktionstechniken in einen Wandrahmen gesichert und, ebenfalls auf typische Weise von einer Gipsverbundplatte bedeckt sind.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die obengenannten Nachteile zu vermeiden, indem ein Konstruktionselement und eine Wandanordnung mit reduzierten Kosten und reduzierter Anfälligkeit für thermische Leitung vorgesehen sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein nach dieser Erfindung konstruiertes Konstruktionselement ist so, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Die Erfindung umfasst ferner eine Wandanordnung mit einem oder mehreren der obengenannten Konstruktionselemente.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese Erfindung ist besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen; darin zeigen:
1, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine fragmentarische Perspektivansicht einer Wand mit Konstruktionselementen, die nach der vorliegenden Erfindung konstruiert sind;
2, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Endansicht der in 1 gezeigten Wand;
3, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht nach der Linie 3-3 von 2;
4, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine weitere vergrößerte Schnittansicht zur Veranschaulichung eines in 3 gezeigten Konstruktionselements;
5, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Ansicht ähnlich 4, aber zur Veranschaulichung einer alternativen Konstruktion;
6, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Perspektivansicht zur weiteren Veranschaulichung des in 4 gezeigten Konstruktionselements;
7, 8 und 9, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung sind, fragmentarische Schnittansichten alternativer Konstruktionen des Konstruktionselements;
10, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine fragmentarische Schnittansicht einer weiteren Form des Konstruktionselements;
11, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Ansicht zur Veranschaulichung der Herstellung des in 10 gezeigten Elements;
12 und 13, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung sind, Ansichten ähnlich 10 und 11, aber zur Veranschaulichung einer weiteren alternativen Form des Konstruktionselements;
14 und 15 Ansichten zur Veranschaulichung der Herstellung eines Konstruktionselements der Erfindung;
16, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Ansicht zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform des Konstruktionselements;
17, 18 und 19 Schritte bei der Herstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
20 eine Ansicht eines Teils des in 17 bis 19 gezeigten Konstruktionselements;
21, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Konstruktionselements;
22, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform des Konstruktionselements;
23 ein Diagramm eines Gebäudes, welches Konstruktionselemente nach der Erfindung umfasst;
24 eine Ansicht eines nach der Erfindung konstruierten Gebindes;
25 eine Schnittansicht eines weiteren Gebäudes, welches Konstruktionselemente nach der Erfindung umfasst;
26, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Ansicht eines weiteren Konstruktionselements;
27 eine Perspektivansicht eines weiteren Konstruktionselements nach der Erfindung;
28 eine Ansicht ähnlich 27, die unterschiedliche Positionen einiger Teile des Elements von 27 zeigt;
29 eine Schnittansicht längs der Linie 29-29 von 28;
30 eine Anordnung, die ein in 29 gezeigtes Element umfasst;
31 eine Schnittansicht längs der Linie 31-31 von 30;
32 eine Ansicht ähnlich 31, die eine Variation der Anordnung zeigt;
33 und 34 Perspektivansichten, die eine weitere Ausführungsform des Konstruktionselements zeigen;
35, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Perspektivansicht einer Wandanordnung, die Konstruktionselemente umfasst;
36, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Schnittansicht längs der Linie 36-36 von 35;
37, 38, 39 und 40, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung sind, Schnittansichten zusätzlicher Ausführungsformen des Konstruktionselements;
41, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Schnittansicht einer weiteren Wandanordnung; und
42, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, eine Ansicht ähnlich 41, die noch eine weitere Ausführungsform der Wandanordnung zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezug auf 1 bis 3, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung sind, ist zunächst eine Wandanordnung 30 veranschaulicht, die eine Trennwand z.B. eines Hauses oder anderen Typs von Gebäude sein kann. Die Wandanordnung 30 umfasst mehrere sich vertikal erstreckende, nach der vorliegenden Erfindung konstruierte Ständer 31, die in horizontaler Richtung voneinander beabstandet sind. Im vorliegenden Fall sind die Ständer 31 an ihren unteren Enden in einem C-förmigen Metallbodenkanal 32 und an ihren oberen Enden in einem C-förmigen Metalldeckenkanal 33 angebracht. Eine Seite der Kanäle und der Ständer 31 ist von einer Platte 34 eines Wandpaneels abgedeckt, und die andere Seite ist von einer Platte 35 eines anderen Wandpaneels abgedeckt, wodurch eine hohle Wand gebildet ist, da die Ständer 31 die zwei Wandpaneele sowohl trennen als auch stützen. Bei dem vorliegenden spezifischen Beispiel sind die zwei Platten 34 und 35 Gipsverbundplatten. Die Enden der vertikalen Ständer 31 erstrecken sich zwischen den Schenkeln der Kanäle 32 und 33. Die Teile der Wandanordnung 30 sind aneinander durch Schraubenbefestigungselemente befestigt, welche die Platten 34 und 35 an den Rändern der Ständer 31 und den Schenkeln der Kanäle 32 und 33 befestigen.
Unter spezifischem Bezug auf 3 und 4, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung sind und einen der Ständer 31 zeigen, weist der Ständer 31 einen Hauptkörper 41 und zwei Randstreifen 42 und 43 auf. Der Hauptkörper 41 umfasst einen Kern 44, der bevorzugt aus einer Zusammensetzung gebildet ist, die Gips umfasst, und Abdeck- oder Verstärkungsbahnen 45 und 46, die an den zwei Seiten des Kerns 44 befestigt sind. Der Hauptkörper 41 umfasst auch zwei Ränder 47, die durch die Randstreifen 42 und 43 abgedeckt sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Streifen 42 und 43 relativ starr und z.B. aus Blech hergestellt. Bei der in 1–4 veranschaulichten Ausführungsform decken die zwei Streifen 42 und 43 die Ränder 47 ab, und jeder umfasst Schenkel 48, die sich über die Verstärkungsbahnen 45 und 46 falten oder erstrecken. Die Streifen 42 und 43 sind fest an dem Hauptkörper 41 gesichert, und die Platten 34 und 35 sind an den Ständern 31 durch Schraubenbefestigungselemente 49 gesichert. Die Befestigungselemente 49 erstrecken sich durch die Platten 34 und 35, fädeln sich selbst durch die Streifen 42 und 43 und sichern die Platten 34 und 35 fest an den Streifen. Da die Streifen wiederum an dem Hauptkörper 41 befestigt sind, sind die Platten 34 und 35 durch die Ständer 31 getrennt und daran befestigt.
Als ein spezifisches Beispiel des in 1 bis 4 gezeigten Produkts ist der Kern 44 aus einer Zusammensetzung aus Gips und herkömmlichen Additiva hergestellt. Die Zusammensetzung kann die gleiche sein, die in einer herkömmlichen Gipsverbundplatte oder -kernplatte zu finden sind. Die Seiten sind durch Verstärkungsbahnen 45 und 46 des Typs abgedeckt, der normalerweise zum Abdecken einer gewöhnlichen Gipsverbundplatte verwendet wird. Die Tiefe der Ständer 31 oder, mit anderen Worten, der Abstand zwischen den angrenzenden Seiten der Platten 34 und 35 ist im wesentlichen gleich 3–5/8'' (92 mm), und die Dicke der Ständer (der Abstand zwischen den Bahnen 45 und 46) ist im wesentlichen 1–1/4'' (32 mm). Diese Abmessungen sind die gängigste Größe für herkömmliche Wandständer. Die Streifen 42 und 43 sind aus Blech hergestellt, das be vorzugt eine Dicke zwischen 0,012 Inch und 0,020 Inch (0,3 mm bis 0,5 mm) hat, und die Schenkel 48 haben eine Länge von etwa 1/4'' (6 mm). Die Streifen 42 und 43 sind auf den Kernflächen, die am weitesten voneinander beabstandet sind (d.h. weiter als der Abstand zwischen den zwei Seiten des Kerns), und die Streifen 42 und 43 decken die ganzen Randflächen des Kerns ab.
Der nach dieser Ausführungsform konstruierte Ständer 31 hat eine Anzahl von Vorteilen. Seine Kosten können wesentlich niedriger als die Kosten eines vergleichbaren Holz- oder Metallständers vergleichbarer Größe sein. Der Hauptkörper 41 ist relativ feuerbeständig und leitet Wärme nicht leicht zwischen den zwei Platten 34 und 35. Die Metallstreifen 42 und 43 decken die Endflächen des Kerns 44 ab und schützen sie, und sie bilden auch Elemente, an welchen Schraubenbefestigungselemente fest gesichert werden können. Die Ständer können die Größe von Holzständern haben, sich so anfühlen und im Wesentlichen mit den gleichen Konstruktionstechniken wie Holzständer bearbeitet werden.
Eine Wandanordnung 30 mit Ständern nach dieser Ausführungsform hat auch gute Querfestigkeit, d.h. Festigkeit in Richtung senkrecht zu den Wandpaneelen. Die Randstreifen 42 und 43 bilden Verstärkungsstreifen, die relativ zu der Biegeachse des Ständers unter einer Querlast relativ weit voneinander beabstandet sind. Ferner sind die Ebenen der Bahnen 45 und 46 an den Seiten der Ständer parallel zur Richtung der Querlast. Der Kern dient dazu, die Bahnen 45 und 46 in diesen Ebenen zu halten, und die Bahnen haben eine wesentliche Festigkeit gegen eine Last in Richtung dieser Ebenen.
Die in 3 und 4 gezeigte Ständerkonstruktion kann einen Hauptkörper umfassen, der aus einer einzigen Bahn einer Schachtausmauerung gebil det ist, die normalerweise etwa 1'' (25 mm) dick ist. Mit der Hinzufügung der Schenkel 48 wird ein solcher Ständer eine Gesamtdicke von etwa 1–1/32'' (26 mm) haben. Stattdessen kann der in 3 und 4 gezeigte Ständer aus einem einzigen Kern mit einer Standardständergröße mit einer Dicke von 1–1/4'' (31 mm) und einer Breite von 3–5/8'' (92 mm) gebildet sein.
5, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, veranschaulicht eine Konstruktion, bei welcher der Hauptkörper eines Ständers 51 durch zwei Schichten 52 und 53 einer Platte wie einer Gipsplatte von 5/8'' (16 mm) gebildet ist. Jede der Schichten 52 und 53 ist an beiden Seiten durch Verstärkungsbahnen 54 abgedeckt, und die Ränder sind durch Streifen 55 abgedeckt, die sich über beide Schichten erstrecken. Die angrenzenden Verstärkungsbahnen 54 der zwei Schichten 52 und 53 können durch einen Klebstoff aneinander festgemacht sein, und die Streifen 55 können an den zwei Schichten 52 und 53 durch einen Klebstoff befestigt sein.
6 bis 13, die nicht Teil der vorliegend beanspruchten Erfindung sind, veranschaulichen verschiedene Verfahren zur Befestigung der starren Streifen an dem Hauptkörper. In jedem Fall kann der Hauptkörper durch eine einzige Schicht aus Kernmaterial und Verstärkungsbahnen gebildet sein, wie dies in 4 gezeigt ist, oder durch zwei Schichten, wie dies in 5 veranschaulicht ist.
Unter Bezug auf 6 ist zunächst ein Konstruktionselement 60 veranschaulicht, das einen Hauptkörper 61 und zwei Randstreifen 62 umfasst. Jeder der Randstreifen 62 umfasst, wie oben beschrieben, Schenkel 63, und die Schenkel 63 sind an dem Hauptkörper 61 durch Klemmverbindungen oder Einkerbungen 64 an entlang der Länge des Konstruktions elements 60 voneinander beabstandeten Stellen befestigt. Die Klemmverbindungen oder Einkerbungen 64 sind anstelle eines Klebstoffs zwischen den Streifen und dem Kern und den Verstärkungsbahnen des Hauptkörpers 61 oder zusätzlich dazu vorgesehen.
7 veranschaulicht ein Konstruktionselement, das einen Hauptkern 66 und Randstreifen 67 (nur einer gezeigt) umfasst, wobei die Schenkel 68 der Randstreifen 67 an dem Hauptkörper 66 durch Fügen durch Kerben an voneinander beabstandeten Stellen entlang der Länge des Konstruktionselements befestigt sind, wie dies durch die Ziffer 69 angegeben ist.
8 veranschaulicht ein Konstruktionselement 71 ähnlich dem in 6 gezeigten Element 60. Allerdings ist es durch zwei Schichten 72 und 73 anstelle einer einzigen Schicht sowie durch starre Randstreifen 74 gebildet. Die Randstreifen 74 sind ähnlich wie bei der in 6 gezeigten Struktur durch Klemmverbindungen 75 an den zwei Schichten 72 und 73 befestigt. Die zwei Schichten 72 und 73 sind bevorzugt aneinander geklebt, und sie können durch einen Klebstoff an den Randstreifen 74 angebracht sein.
9 zeigt ein Konstruktionselement 77 mit einem Hauptkörper 78 und zwei Randstreifen 79. Jeder Randstreifen 79 umfasst zwei Schenkel 80, die zueinander und in die Seiten 81 des Hauptkörpers 78 gepresst sind, wodurch die Randstreifen an dem Hauptkörper befestigt sind.
Als nächstes, unter Bezug auf 10 und 11, sind zwei Randstreifen 82 (in 10 und 11 ist nur einer gezeigt) an einem Hauptkörper 83 befestigt. Jeder der Randstreifen 82 hat zwei Schenkel 84, und jeder der Schenkel hat vorgeformte Zinken 85, die in ihnen an beabstandeten Stellen gebildet sind. Die Zinken 85 können durch eine Stanzoperation vorge schnitten sein. Wie in 11 gezeigt, wird zum Zusammenbau eines Randstreifens 82 mit dem Hauptkörper 83 der zentrale Abschnitt eines Randstreifens 82 gegen einen Rand des Hauptkörpers positioniert, und dann werden die Flansche 84 nach unten und innen gebogen, um die Zinken 85 in den Hauptkörper 83 zu treiben und den Randstreifen an dem Hauptkörper 83 zu befestigen.
Unter Bezug auf 12 und 13 sind an dem Hauptkörper 88 Randstreifen 89 angebracht. Jeder der Randstreifen 89 umfasst Schenkel 90, und die Schenkel haben Randabschnitte, die nach innen gebogen sind, um Schenkellippen 91 zu bilden. Der Hauptkörper 88 hat Nuten 92, die entlang der Seiten 93 angrenzend an die Ränder des Hauptkörpers ausgebildet sind, und die Schenkel 90 werden nach innen gebogen, um zu bewirken, dass sich die Schenkellippen 91 in die Nuten 92 falten, wie dies in 13 am besten gezeigt ist. Bevorzugt erstrecken sich die Lippen 91 im Wesentlichen rechtwinklig zu den angrenzenden Abschnitten der Schenkel 90, und die Nuten 92 sind derart geformt, dass sie an den Lippen 91 angreifen. Jede der Nuten 92 hat also eine Fläche 94, die rechtwinklig zu der Seite 93 ist und an der die Lippe 91 angreift, und eine andere Fläche 95, die abgeschrägt oder abgewinkelt ist, um einen Zwischenraum für die Lippe 91 vorzusehen, wenn der Schenkel 90 nach innen gebogen wird.
14 und 15 veranschaulichen eine Konstruktion nach der vorliegend beanspruchten Erfindung, bei welcher Verstärkungsrandstreifen an einem Hauptkörper befestigt werden, indem sie mit zusätzlichen Bahnen wie dem Bahnmaterial abgedeckt werden, das an den Seiten des Kerns verwendet wird. Ein Konstruktionselement 101 ist durch zwei Plattenschichten 102 gebildet (obwohl eine einzige relativ dicke Schicht genügen mag), und jede der Platten hat Verstärkungsbahnen 103 an beiden Seiten. Ein flacher Randverstärkungsstreifen 104 ist gegen den Rand 105 (bevorzugt entlang der gesamten Länge jedes Randes) des Hauptkörpers 101 positioniert, und die Breite des Streifens 104 ist im Wesentlichen gleich der Gesamtbreite des Hauptkörpers 101. Ein Abdeckstreifen 106 ist über dem Streifen 104 positioniert, und der Streifen 106 ist breit genug, dass er sich über die Ränder des Streifens 104 und auf die äußeren Seiten der Schichten 102 faltet. Die umgefalteten Abschnitte 107 sind etwa durch einen Klebstoff sicher an den Bahnen 103 aus Verstärkungsmaterial angebracht, wodurch der Randstreifen 104 an dem Hauptkörper 101 befestigt ist. Wie oben beschrieben, sind Randstreifen 104 und Streifen 106 entlang jedes Randes des Hauptkörpers 101 vorgesehen. Die Abdeckstreifen können aus Verstärkungspapier oder anderem Bahnmaterial hergestellt sein.
Die Streifen 104 können aus verschiedenen Verstärkungsmaterialien hergestellt sein, so (wie oben erwähnt) Metall, Papier, Pappe, nicht gewebten Fasern usw.
16, die nicht Teil der vorliegend beanspruchten Erfindung ist, veranschaulicht ein Konstruktionselement mit einem Hauptkörper 111 und Randstreifen 112, die an gegenüberliegenden Rändern des Hauptkörpers befestigt sind. In diesem Fall sind zwei Plattenschichten 113 aneinander befestigt, um den Hauptkörper zu bilden. Jeder Randstreifen 112 umfasst einen nach unten gebogenen Flansch 114, und Schichten 115 aus Klebstoff befestigen die Flansche 114 an den äußeren Verstärkungsbahnen der Schichten 113. In diesem Fall kann der zentrale Abschnitt jedes Randstreifens (d.h. der Abschnitt des Randstreifens zwischen den zwei Schenkeln 114) nicht an dem Hauptkörper 111 befestigt sein.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Randstreifen an einer oder mehreren Schichten aus Kernmaterial befestigt, nachdem das Kernmaterial geformt worden ist. Normalerweise sind die Schichten zu langen Streifen geschnitten oder geformt worden. Bei den in 17 bis 22 gezeigten Ausführungsformen kann das Kernmaterial des Hauptkörpers am Platz extrudiert oder gegossen und an den Verstärkungsbahnen und an den Randstreifen befestigt werden, bevor es sich gesetzt hat. Zunächst unter Bezug auf 17 bis 19 wird nach der vorliegenden beanspruchten Erfindung ein Konstruktionselement 120 durch einen Kern 121, zwei Verstärkungsbahnen 122 und 123 und zwei Randstreifen 124 gebildet, wie dies in Verbindung mit den Streifen 104 in 14 und 15 beschrieben ist. Der Kern 121 ist z.B. aus Gips hergestellt und kann an Platz gegossen oder in die in 17 gezeigte Form extrudiert werden. Nachdem der Kern 121 aus einer Gipsaufschlämmung gebildet worden ist, aber bevor sich der Gips durch Durchlaufen einer Trocknungsstufe gesetzt hat, werden die zwei Streifen 124 gegen die Randflächen 126 positioniert, und dann wird die Verstärkungsbahn 122 über eine Seite 127 des Kerns, über die zwei Streifen 124 und dann über wenigstens einen Teil der anderen Seite 128 des Kerns gefaltet. Die zweite Verstärkungsbahn 123 wird dann gegen die Seite 128 positioniert und liegt über den gefalteten Randabschnitten der Bahn 122. Nachdem die Teile zusammengebaut worden sind und sich in dem in 19 gezeigten Zustand befinden, wird die Anordnung durch einen Trockenofen bewegt, um das resultierende Konstruktionselement herzustellen. Die Verstärkungsbahn 122 kann breit genug sein, dass sie den Kern 121 völlig umhüllt, wodurch die Notwendigkeit für die zweite Bahn 123 beseitigt ist.
Unter Bezug auf 20 können nach der vorliegenden beanspruchten Erfindung die Randstreifen 124 mehrere Perforationen 129 umfassen, die sich durch die Streifen erstrecken. Die Perforationen 129 erlauben, dass die Aufschlämmung, die beim Bilden des Kerns 121 in dem in Verbindung mit 17 bis 19 beschriebenen Verfahren verwendet wird, durch die Verstärkungsbahn 122 läuft und daran angreift und eine bessere Anbringung mit der Verstärkungsbahn an den Rändern des Elements erreicht.
21 und 22, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung sind, zeigen auch zwei Ausführungsformen, wo die Verstärkungsbahnen und die Randstreifen an dem Kern und den Verstärkungsbahnen befestigt werden, bevor sich die Kernaufschlämmung endgültig gesetzt hat. In 21 wird ein Kern 135 z.B. aus einer Gipsaufschlämmung gebildet, und eine Verstärkungsbahn 136 wird um eine Seite, die Ränder und über einen Abschnitt der gegenüberliegenden Seite gefaltet. Eine zweite Verstärkungsbahn 137 wird dann auf die andere Seite des Kerns aufgebracht. Die Verstärkungsbahnen sind natürlich den in 17–19 gezeigten ähnlich. Entlang der Ränder des Kerns erstrecken sich zwei Randstreifen 141 (bevorzugt aus einem starren Material wie Metall oder Kunststoff hergestellt), die Schenkel 142 haben. Die Schenkel 142 sind nach innen abgewinkelt, und sie erstrecken sich in Einkerbungen 143 in dem Kern 135 und der Verstärkungsbahn 136, wodurch eine feste Verbindung zwischen den Randstreifen 141 und dem Kern 135 gebildet wird. Die Schenkel 142 können anfänglich nach innen abgewinkelt sein, wie dies in 21 gezeigt ist, bevor die Kernaufschlämmung in das Verstärkungspapier gegossen wird, oder die Schenkel können nach innen gebogen und die Einkerbungen 143 gebildet werden, nachdem die Kernaufschlämmung eingegossen worden ist. Anstelle von zwei Bahnen 136 und 137 aus Verstärkungspapier kann eine einzige Bahn mit einer Breite vorgesehen sein, die breit genug ist, damit sich die Ränder überlappen und eine Umhüllung um den Kern bilden. Bei dieser Ausführungsform bilden die Abschnitte der Bahn 136, die sich über die Ränder des Kerns 135 erstrecken, auch Verstärkungsrandstreifen.
22, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, zeigt ein Konstruktionselement, das dem in 21 gezeigten ähnlich ist und einen Kern 146 mit Verstärkungsbahnen entlang gegenüberliegender Seiten und Randstreifen 148 entlang der gegenüberliegenden Ränder aufweist. Das in 22 gezeigte Konstruktionselement ist natürlich ähnlich dem in 21 gezeigten, davon abgesehen, dass sich die Verstärkungsbahnen nicht über die Ränder des Kerns und unter den starren Streifen 141 erstrecken.
23, 24 und 25 nach der vorliegenden beanspruchten Erfindung veranschaulichen zusätzliche Konstruktionselemente, welche die vorliegende Erfindung integrieren. Bezüglich 23 ist eine abgeschnittene Ansicht eines auf einem Fundament 154 angebrachten Hauses 153 veranschaulicht. Das Haus umfasst tragende Bodenbalken 156, Deckenbalken 157, Wandständer 158, Dachsparren 159 und Ständer 160, die eine innere Abtrennung bilden. Alle Elemente 156–160 können durch Verbundkonstruktionselemente nach der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Die Boden- und Deckenbalken und die Dachsparren 159 haben bevorzugt vergrößerte Querschnittsabmessungen, die ausreichen, um den ihnen auferlegten strukturellen Kräften zu widerstehen.
24 veranschaulicht ein Gebinde 166, das z.B. besonders nützlich bei einem Fertighaus sein kann. Das Gebinde 166 ist durch ein einziges Paneel gebildet, das einen in 3 gezeigten Hauptkörper 167 bildet. An den Umfangskanten des Hauptkörpers 167 sind Randstreifen 168 befestigt, wobei die Randstreifen bevorzugt starr sind, so dass andere Teile der Struktur durch Schraubenbefestigungselemente an dem Gebinde 166 befestigt werden können. Während der veranschaulichte Hauptkörper 167 nicht perforiert ist, kann er Öffnungen für Versorgungseinrichtungen wie Leitungen und Drähte umfassen. Es sei bemerkt, dass die hier beschrie benen Wandständer und andere Konstruktionselemente durch den Hauptkörper vorgeformte Öffnungen zur Aufnahme von Drähten usw. haben können.
25 veranschaulicht einen Abschnitt eines ziemlich großen Gebäudes mit vertikalen Säulen 171 und horizontalen Boden- und Deckenbrettern 172 und 173. Vorhangwände 174 sind außen am Gebäude angebracht. Die Bezugsziffern 175 und 176 geben Trennwände an, die nach der vorliegenden Erfindung konstruierte Wandständer 177 umfassen. Da die Wände 175 und 176 derart funktionieren, dass sie den Innenraum auf einem Boden des Gebäudes unterteilen oder trennen, und nicht tragend sind, kann der Kern des Konstruktionselements aus einem relativ leichten Material wie leichtem Gips gebildet sein. Tragend bezieht sich auf eine Last parallel zu der langen Länge eines Ständers; ein solcher Ständer wird normalerweise eine Querlast tragen, d.h. eine Last, die im Wesentlichen senkrecht zu der langen Länge des Ständers ist. Die Vorhangwand 174 ist ebenfalls nicht tragend und kann nach dieser Erfindung strukturiert sein.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform umfasst der Hauptkörper der Konstruktionselemente einen Kern, der wenigstens teilweise durch wenigstens eine Verstärkungsbahn abgedeckt ist. 26, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, veranschaulicht eine Ausführungsform, bei welcher der den Hauptkörper bildende Kern 181 genügend strukturelle Integrität hat, so dass keine äußeren Verstärkungsbahnen benötigt werden. Der Kern 181 kann z.B. aus einer Gips-Zement-Zusammensetzung hergestellt sein, oder er kann aus Gips mit einem Faserfüllstoff oder -bindemittel hergestellt sein. In 26 gibt die Ziffer 182 die Stränge einer Faser wie der in den oben beschriebenen Verstärkungsbahnen normalerweise verwendeten Papierfaser an. In einem solchen Fall sind Verstärkungsbahnen in dem Hauptkörper eingeschlossen, aber als Fasern in das Kernmaterial integriert. Der Kern 181 ist an den Randstreifen 183 befestigt, die z.B. aus Blech hergestellt sind. Die Streifen 183 umfassen nach innen abgewinkelte Schenkel 184. Das in 26 gezeigte Element wird bevorzugt gebaut, indem der Kern 181 an Platz zwischen den Schenkeln 184 gegossen wird.
27 bis 28 und 29 nach der vorliegenden beanspruchten Erfindung veranschaulichen ein weiteres Konstruktionselement 200 (wie einen Ständer) nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Es versteht sich, dass die Zeichnungen diagrammatisch sind und nicht maßstabsgetreue Zeichnungen sein sollen, und dies gilt insbesondere für die Darstellung der Dicke der Teile. Dieses Konstruktionselement umfasst einen Hauptkörper 201, der aus einem aus einer Gipszusammensetzung hergestellten Kern 202 besteht, wobei der Kern 202 gegenüberliegende Seiten hat, die durch faserige Bahnen wie Papier abgedeckt sind. Der Kern 202 ist rechteckig geformt und kann beispielsweise die Abmessungen eines hölzernen Ständers mit Standardgröße haben, der bei der Herstellung von Häusern und im Fertighausbau verwendet wird. Der Kern 202 hat zwei gegenüberliegende Ränder 204 (29), die durch Verstärkungseinsätze 206 abgedeckt sind, die aus einem relativ festen Material wie Blech hergestellt sind. Die Verstärkungseinsätze 206 erstrecken sich entlang der ganzen gegenüberliegenden Endränder 206 des Kerns 202, und die Einsätze 206 umfassen Verlängerungen 207, die sich über die Enden des Kerns 202 hinaus erstrecken (vgl. 27). Die Verlängerungen 207 können an beiden Enden oder an einem Ende des Kerns 202 vorgesehen sein, und bevorzugt ist eine Verlängerung 207 an jedem der Ränder 204 vorgesehen.
Das Konstruktionselement 204 umfasst ferner eine Abdeckung 208 (die z.B. aus Papier hergestellt ist), die sich über den Verstärkungseinsatz entlang jeder der Kernränder 204 erstreckt. Die Abdeckungen 208 umfassen Schenkelabschnitte 209, die entlang der Seiten des Kerns gefaltet sind und die Ränder der Seitenabdeckungen 203 abdecken. Die Abdeckungen 208 sind an den Bahnen 203 etwa durch einen Klebstoff zwischen den Schenkeln 209 und den Seitenbahnen 203 befestigt.
30 und 31 nach der vorliegenden beanspruchten Erfindung veranschaulichen ein Verfahren zum Zusammenbau einer Wand, die einen vertikalen Ständer mit der in 27 bis 29 gezeigten Konstruktion und ein hölzernes Rahmenelement 211 umfasst. Das Rahmenelement 211 ist durch geeignete Mittel an einem Bodenabschnitt (in 31 durch die Ziffer 212 angegeben) angebracht, und der Ständer erstreckt sich von dem horizontalen Rahmenelement 211 vertikal nach oben. Der Ständer 200 ist derart positioniert, dass sich die zwei Verlängerungen 207 nach unten über die Vorderseite und die Rückseite 213 und 214 erstrecken, wobei das Ende des Körperelements 201 an der Oberseite 216 positioniert ist und sich von dem Rahmenelement 211 nach oben erstreckt. Die zwei Verlängerungen 207 werden dann an den Seiten 213 und 214 durch geeignete Befestigungselemente wie Klammern, Nägel oder Schrauben befestigt, die in 30 und 31 allgemein durch die Bezugsziffer 217 angegeben sind. Bei einer solchen Konstruktion werden (nicht gezeigte) Paneele aus Gipsverbundplatten an gegenüberliegenden Seiten des Rahmenelements 211 positioniert, und die Ständer 200 werden an ihnen etwa mittels Metallbefestigungselementen und/oder einem Klebstoff zwischen den Verbundplatten und den Ständern 200 befestigt. Die Verstärkungseinsätze 206 bilden also Verstärkungen entlang der Ränder des Ständers und dienen dazu zu ermöglichen, dass Schraubenbefestigungselemente an dem Ständer in der Situation befestigt werden, wo die Verstärkungseinsätze aus einem festen, robusten Material wie Metall hergestellt sind, und sie dienen als Befestigungselement zum Befestigen des Ständers 200 an dem Rahmenelement 211.
Unter Bezug auf 28 ist gezeigt, dass sich die Verlängerungen 207 parallel zu den Rändern 204 des Kerns erstrecken, wie dies in gestrichelten Linien gezeigt ist, und es ist auch gezeigt, dass sie gegen die Ränder 204 des Kerns gefaltet werden. Die in durchgezogenen Linien gezeigte gefaltete Position der Verlängerungen in 28 ist vorteilhaft, wenn die Ständer transportiert oder gelagert werden, und sie können bei Verwendung nach außen in die Positionen gefaltet werden, die in 28 in gestrichelten Linien und in 27 in durchgezogenen Linien gezeigt ist.
Unter Bezug auf 32 nach der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist gezeigt, dass die Verlängerungen 207 gegen das Bodenende des Kerns 202 gefaltet sind. Die Verlängerungen 207 können zum Anbringen an dem Rahmenelement 211 auf die in 31 veranschaulichte Weise gerade nach außen gefaltet sein, wie dies durch die gestrichelten Linien in 28 gezeigt ist, oder der Ständer 200 kann, wie in 32 gezeigt, an einem Rahmenelement 211 befestigt sein, wobei sich Schraubenbefestigungselemente 218 vertikal durch das Rahmenelement 211 und durch die Verlängerungen 207 und in den Kern 202 erstrecken, um den Ständer 200 an dem Rahmenelement 211 zu befestigen.
34 nach der vorliegenden beanspruchen Erfindung zeigt einen Ständer 220, der allgemein dem Ständer 200 ähnlich ist. Der Ständer 220 umfasst einen Gipskern 221, der an gegenüberliegenden Seitenflächen durch Papierbahnen 222 abgedeckt ist. Entlang der Ränder des Kerns 221 erstrecken sich Streifen von Verstärkungseinsätzen 223 (besser in 33 gezeigt), die ähnlich wie die in 27–29 gezeigten Verstärkungseinsätze 206 strukturiert sind. Die Verstärkungseinsätze 223 erstrecken sich über die Enden des Kerns 221 hinaus, und die gesamte Länge jedes Verstärkungseinsatzes 223 ist durch eine Abdeckung 224 abgedeckt. Während in 1 die Abdeckungen 208 an der Endfläche des Kerns 202 enden, erstrecken sich bei der in 33 und 34 gezeigten Ausführungsform die Abdeckungen über die Endfläche des Kerns 221 hinaus und erstrecken sich zu den Enden der zwei Verlängerungen 223. Um zu ermöglichen, dass die Verlängerungen 223 und die Abschnitte der Papierabdeckungen darauf zum Lagern oder zum Anbringen an einem Rahmenelement gefaltet werden können, wie dies in 32 gezeigt ist, werden die Flansche 226 der zwei Abdeckungen 224 bevorzugt entlang der Linien 227 geschoren, wie dies in 33 am besten gezeigt ist, so dass die Verlängerungen mit den Abdeckungen darauf sauber gegen die Endflächen des Kerns 221 gefaltet werden können, wie dies in 34 veranschaulicht ist. Die Verstärkungseinsätze 223 können aus einem starren Material (wie Metall) hergestellt sein, das eine Schraube halten wird, oder aus einem anderen festen Material wie Papier, Karton, Scrim usw., und die Abdeckungen 224 können aus festem Verstärkungspapier hergestellt sein.
35 und 36, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung sind, veranschaulichen einen Abschnitt einer Wandanordnung oder -struktur, die mehrere Ständer 231 umfasst. Entlang der Bodenenden der Ständer 231 erstreckt sich eine C-förmige Metallbahn 232 mit einer horizontalen Bahn 233 und vertikalen Schenkeln 234. Eine weitere (nicht gezeigte) Bahn ähnlich der C-förmigen Bahn 232 ist bevorzugt an den oberen Enden der Ständer 231 vorgesehen und an der Decke angebracht, wobei die Decke und die obere Bahn in den Zeichnungen nicht gezeigt sind; sie sind aber herkömmlicher Natur.
Unter Bezug auf 36 umfasst jeder der Ständer 231 einen Gipskern 237, der an seinen Seiten durch Bahnen 238 (35) abgedeckt ist, wie dies z.B. in 27 veranschaulicht ist. Entlang der Vorder- und Hinterränder des Kerns 237 sind Verstärkungseinsätze 241 angebracht, die an dem Kern 237 und den Abdeckungen 238 etwa durch einen Klebstoff befestigt sind.
Um die Ständer 231 an der Bahn 232 (vgl. 36) zu befestigen, wird das untere Ende jedes Ständers 231 zwischen den Schenkeln 234 und gegen den Steg 233 des Kanals 232 positioniert. Die Breite jedes der Ständer 231 ist relativ zum Abstand zwischen den Schenkeln 234 derart bemessen, dass eine Feinpassung zwischen den Schenkeln 234 und den Verstärkungseinsätzen 241 vorliegt. Die Teile werden dann etwa durch ein (nicht veranschaulichtes) Schraubenbefestigungselement aneinander befestigt, das sich durch die Schenkel 234 und durch die Verstärkungseinsätze und in den Gipskern 237 erstreckt, oder durch Zusammenfügen der Teile in den in 36 durch die Ziffer 243 angegebenen Bereichen. Das Fügen kann durch ein Werkzeug wie einen Stempel erreicht werden, der durch die Schenkel 234 und durch die Verstärkungseinsätze 241 und in den Kern getrieben wird, wodurch das Metall der Schenkel 234 in eine Öffnung 244 in der Verstärkung 241 versetzt wird. Wie oben erwähnt, können die Teile anstelle von Fügen durch Schrauben aneinander befestigt werden.
38 und 39, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung sind, veranschaulichen eine Wandanordnung, die besonders nützlich in der Fertighausindustrie ist, und 37, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, veranschaulicht einen Ständer, der in der in 38 und 39 gezeigten Wandanordnung eingeschlossen ist. Unter Bezug auf 37, die einen Querschnitt durch einen Ständer 251 zeigt, umfasst der Ständer zunächst einen aus Gips hergestellten Kern 252, wobei der Kern 252 teilweise von einer Bahn 253 aus Papier des Typs umgeben oder umschlossen ist, der normalerweise zum Abdecken der Seiten einer Gipsverbundplatte verwendet wird. Die vierte Seite des Kerns 252 ist durch eine getrennte Bahn 254 abgedeckt, welche die vierte Seite abdeckt und, wie bei 255 angegeben, die angrenzenden Randabschnitte der Bahn 253 überlappt. Der Kern 252 ist also mit Ausnahme der Enden des Ständers von Papier umschlossen oder umhüllt. Der Kern 252 könnte jedoch durch eine einzige Papierbahn umhüllt sein.
Unter Bezug auf 38, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, umfasst eine Wandanordnung 261 mehrere Ständer 251, wobei sich die Ständer 251 vertikal erstrecken und in horizontaler Richtung voneinander beabstandet sind. Eine Seite der Wandanordnung 261 bildet ein Paneel 262, das aus einer Gipsverbundplatte gebildet ist, und über die gegenüberliegende Seite der Wandanordnung 261 erstrecken sich zusätzliche Bahnen 263 und 264 aus einer Gipsverbundplatte, die ein weiteres Paneel bilden. Die zwei Bahnen 263 und 264 sind parallel zueinander und liegen an einer Verbindungslinie 266 an, und ein vertikaler Rand 267 des Ständers 251 ist an der Verbindungslinie 266 zwischen den zwei Platten 263 und 264 angeordnet. Die Platte 262 ist von den zwei Platten 263 und 264 versetzt, so dass der Ständer 251 an einer Verbindungs- oder Fügelinie 266 nur an einer Seite der Wand ist, wobei der andere Rand 268 des Ständers 251 zwischen den vertikalen Seitenrändern der Platte 262 ist. Ein Klebstoff 269 ist zwischen die vertikalen Ränder 267 und 268 des Ständers 251 und die angrenzenden Flächen der Verbundplatten 261, 263 und 264 platziert, und der Kleber 269 befestigt die Teile aneinander. Um die Teile gegenüber zu halten, während sich der Klebstoff setzt, sind Befestigungselemente wie Klammern 271 zwischen den Verbundplatten und den Ständern vorgesehen.
39, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, veranschaulicht eine Wandanordnung 275, die allgemein der Wandanordnung 261 ähnlich ist und ein Konstruktionselement wie den Ständer 251 und die Verbundplatten 276–278 umfasst. Anstatt die Teile durch den Klebstoff 269 aneinander zu befestigen, sind in 39 die Teile durch einen Schaumkleber 279 aneinander befestigt.
Unter Bezug auf 41, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, ist eine alternative Struktur des Ständers vorgesehen, während die in 37 gezeigte Struktur in die in 37 gezeigte Gestalt geformt werden kann. Der Ständer von 41 umfasst den Gipskern 281, der durch Seitenbahnen 282 und 283 sowie durch eine aus Papier hergestellte Kappe 284 abgedeckt ist, welche den Schneidrand 285 des Kerns abdeckt.
40, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, zeigt einen Ständer ähnlich demjenigen von 37, abgesehen davon, dass die Verstärkungsstreifen 248 entlang der Ränder des Kerns 289 und unter der Abdeckung 291 vorgesehen sind.
In 42, die nicht Teil der vorliegenden beanspruchten Erfindung ist, ist ein Kern 293 eines Ständers 294 durch Papier 296 abgedeckt. Der Kern 293 kann Abschnitte verschiedener Zusammensetzungen wie Gips 297 niedriger Dichte und einen Gips 280 hoher Dichte entlang der Kanten des Ständers haben kann. Der Kern kann auch aus anderen Materialien gebildet sein, die, falls gewünscht, zusätzliche Festigkeit oder Feuer- oder Feuchtigkeitsbeständigkeit vorsehen, um verschiedenen Umständen gerecht zu werden.
Konstruktionselemente, welche die vorliegende Erfindung integrieren, können Kerne haben, die aus vielen verschiedenen Materialien zusätzlich zu Gips hergestellt sind, wie Gips-Zement-Zusammensetzungen, Gips mit Standardgewicht oder leichter Gips, recycelter Gips, ein feuchtigkeitsbe ständiger Gipskern oder Kombinationen aus solchen Zusammensetzungen können verwendet werden. Ferner können auch unterschiedliche Füllstoffe wie Holzschnitzel und/oder vulkanisches Material eingeschlossen sein. Die Verstärkungsbahnen können ebenfalls aus vielen verschiedenen Materialien hergestellt sein, solange das Material eine gute Scherfestigkeit hat, wie Papier oder auf Feuchtigkeitsbeständigkeit behandeltes Papier, Bahnen aus gewebter Faser usw. Die Verstärkungsrandstreifen können aus vielen verschiedenen Materialien wie Papier, nicht gewebter (Scrim) oder gewebten Fasern und Metall hergestellt sein.
In Tests, die an Strukturen einschließlich von nach dieser Erfindung konstruierten Ständern und an Konstruktionen aus dem Stand der Technik durchgeführt wurden, verhielten sich die Ständer dieser Erfindung vergleichbar oder besser als Ständer aus dem Stand der Technik; die Kosten für die Herstellung von Strukturen und Ständern nach dieser Erfindung sind jedoch niedriger als die Kosten für Strukturen aus dem Stand der Technik.

Die folgenden sind Feuertestergebnisse, die verschiedene Strukturen beinhalten: FEUERTESTS

TEST NR.	STÄNDER	VERBUNDPLATTE	HALTBARKEITSVERBESSERUNGS TEST (IN ZEIT) GEGENÜBER STANDARD
1.	1 1/4'' × 3 5/8'' 25 verz. HDGL Stahlständer	5/8'' Typ FSW	STANDARD – 1 H ZUSAMMENBAU
2.	1 1/4'' × 3 5/8'' Gipsständer mit Metallkappen	5/8'' Typ FSW	+ 4,5 MIN.
3.	1'' × 3 5/8'' Gipsständer mit Metallkappen	5/8'' Typ FSW	+ 13,75 MIN.
4.	1 1/4'' × 3 5/8'' 25 verz. HDGL Stahlständer	1/2'' Typ FSW	STD.- 3/4H.
5.	1 1/4'' × 3 5/8'' Gipsständer mit Metallkappen	1/2'' Typ FSW	+ 2 MIN.
6.	1'' × 3 5/8'' Gipsständer mit Papierkappen	1/2'' Typ FSW	8,5 MIN.

Die Tests 1 und 4 befassen sich mit einem Standard-Zusammenbau von 1,0 Stunde bzw. einem Standard-Zusammenbau von 0,75 Stunden. Der Test 1 wurde an einer typischen Wand (nominell 1,0 Stunden) mit einer 5/8''-Verbundplatte (16 mm) Typ X und 3-5/8''-Schraubständern (92 mm) durchgeführt; der Test 4 wurde an einer Wand (nominell 3/4 Stunden) mit einer 1/2''-Verbundplatte (12,5 mm) Typ X und 3-5/8''-Schraubständern (92mm) durchgeführt. Die Tests 2 und 3 zeigen die verbesserte Zeit im Vergleich zu Test 1, und die Tests 5 und 6 zeigen die verbesserte Zeit im Vergleich zu Test 4. Bei den obigen Feuertests 1–6 hatten die Ständer eine Länge von 10' (3 m); bei den Tests 1, 2, 4 und 5 waren die Ständer 24'' (0,6 m) zentriert beabstandet; bei den Tests 3 und 6 waren die Ständer 16'' (0,4 m) zentriert beabstandet; Gipsplatten wurden an gegenüberliegenden Rändern der Ständer befestigt, um eine hohle Wand zu bilden; bei den Tests 3 und 6 wurden Klammern verwendet, um die Platten an den Ständern zu befestigen, während bei den anderen vier Tests 1''-Schrauben (25 mm) Typ S verwendet wurden. Eine Wärmequelle wurde an einer Seite der hohlen Wand platziert, und Temperatursensoren (Thermoelemente) wurden an der gegenüberliegenden Seite der Wand platziert. Bezüglich der Spalte „HALTBARKEITSVERBESSERUNG" ist die für jeden Test aufgelistete Zahl die Zeit, die vom Beginn des Tests verstrich, bis die Temperatur an jeder Thermoelementstelle an der gegenüberliegenden Seite der Wand 325°F (162°C) über Umgebungstemperatur anstieg (vgl. ASTM E119). Bei den Tests 1 und 4 ist der feuerverzinkte Stahlständer der typische Schraubständerwandtyp; er hat den Nachteil, dass er sich wegen der Wärme zieht. Bei den Tests 2 und 5 waren die „Metallkappen" konstruiert, wie dies in 6 der Zeichnungen gezeigt ist. Bei den Tests 3 und 6 wurden die „Papierkappen" konstruiert, wie dies in 41 gezeigt ist, aber mit einer Papierkappe 284 entlang jedes Randes des Ständers. Ferner geben Feuertests an, dass Ständerausführungsvariationen wie die in 15 veranschaulichte mit einem Metallverswrkungsstreifen ähnliche Wärmeübergänge (an den Ständerorten) wie der Test Nr. 3 haben.
Die folgenden Tests 7 bis 15 befassen sich mit der Herausziehkraft (in Pfund), die erforderlich ist, um ein Befestigungselement aus einem Rand eines Ständers zu ziehen. Die in der ganz rechten Spalte aufgelisteten Werte sind die Durchschnittswerte einer Anzahl von Tests. Die Notation n/a bedeutet nicht zutreffend; mit anderen Worten für die spezifische Ständerausführung und den Befestigungselementtyp wurde kein Test durchgeführt.
Es wurden auch Tests durchgeführt, bei denen Klammern vom Typ K verwendet wurden, und die Ergebnisse zeigen eine etwas geringere Herausziehkraft als für Klammern vom Typ M in der obigen Tabelle. Bei den Tests 8 und 9, bei denen Schraubenbefestigungselemente verwendet wurden, waren die Herausziehkräfte von 93,5 (415 N) und 84,7 (377 N) nicht die Kräfte, wo sich die Schrauben von den Stahlverstärkungsschrauben lösten; bei diesen Tests riss das Papierabdeckmaterial, und das Verstärkungsmaterial zog von dem Gipskern weg, bevor die Schraubenbefestigungselemente aus den Stahlstreifen zogen. Stahlstreifen mit einer etwas größere Dicke (von 0,0179 bis 0,020 Inch) (0,45 mm bis 0,5 mm) als die in den Tests 8 und 9 aufgelisteten haben eine bessere Haltekraft und vergleichbare Kosten. Ebenso ergibt Abdeckmaterialpapier mit einer Dicke von mehr als 0,018'' (0,45 mm) bessere Herausziehkraftergebnisse. Der Nagelzug (Kraft, bevor das Befestigungselement durch die Gipsverbundplatte zieht) ist Standard bei 80 Pfund (355 N). Perspektivisch ist jedes Anbringungsherausziehen aus dem Ständer, das diesen Betrag überschreitet, adäquat. Klammeranbringungen an Holz, die nahezu ausschließlich bei Fertighäusern verwendet werden, verwendeten typischerweise zusätzlichen PVA-Klebstoff. Die Klammeranbringungs-Herausziehkraft bei den obigen Tests gilt nur für den Anfangszeitraum, während sich der Klebstoff setzt.
Die folgenden Tests betreffen die Durchbiegung von Hohlwänden unter einer Querlast. Jede der Wände umfasste zwei voneinander beabstandete Paneele, die aus einer Gipsverbundplatte gebildet waren, und vertikale Ständer, die zwischen den Verbundplatten liegen und daran befestigt sind. Das obere und das untere Ende der Ständer wurden durch Schienen oder Kanäle gehalten. Eine horizontale Last oder Kraft quer zu der Ebene der Verbundplatte wurde auf eine Seite der Wand aufgebracht. Bei den Tests 18, 19 und 20 war die Gipsverbundplatte 5/16'' (8 mm) regulär, und bei den Tests 16, 17 und 21 bis 30 war die Verbundplatte 1/2'' (12,5 mm) regulär. Die Zeile mit der Bezeichnung „Durchbiegung" gibt den Durchbiegungsbetrag einer Wand einer Höhe von 8 Fuß (2,4 m) mit einer Last von 5 pounds/ft.² (239,4 Pa). Die Zeile mit der Bezeichnung „Grenzhöhe" gibt die maximal zulässige Wandhöhe an, die einen akzeptablen Durchbiegungsbetrag mit einer Querlast von 5 pounds/ft.² (239,4 Pa) erfährt, wobei das quarter point load method verwendet wurde, das in ASTM-E72 umrissen ist.
Schaut man sich die Herstellungskosten einschließlich der Rohmaterialien und der Bearbeitung pro Längenfuß für Wohn-/Geschäftsanwendungen an, so kostet im Vergleich zu einem Standardholzständer 2'' × 4'' (50 mm × 100 mm) ein Gipsständer, der 1-1/4'' × 3-5/8'' (32 mm × 92 mm) misst, mit einem durch Papier abgedeckten Gipskern etwa 53 % weniger; und ein Gipsständer, der 1-1/4'' × 3-5/8'' (32 mm × 92 mm) misst, mit einem Gipskern, 0,015'' (0,4 mm) dicken Blechverstärkungsstreifen entlang der Ränder und abgedeckt mit Papier, kostet etwa 31 % weniger.
Was die Herstellungskosten (Rohmaterialien und Bearbeitung) pro Längenfuß für Fertighausanwendungen angeht, so kostet im Vergleich zu einem Standardholzständer 2'' × 3'' (50 mm × 75 mm) ein Gipsständer 1-1/4'' × 2-1/2'' (32 × 64 mm) (einschließlich eines durch Papier abgedeckten Gipskerns) etwa 43 % weniger; ein Gipsständer 1-1/4'' × 2-1/2'' (32 × 64 mm), gebildet durch einen Gipskern, Streifen aus Papierverstärkung entlang der Ränder und einer Abdeckung aus Papier kostet etwa 38 % weniger; und ein Gipsständer 1-1/4'' × 2-1/2'' (32 × 64 mm), gebildet durch einen Gipskern, Streifen 0,015''-Blech (0,4 mm) entlang der Ränder und einer Abdeckung aus Papier kostet etwa 20 % weniger.
Wie in den obigen zwei Absätzen dargelegt, sind die Kosten bei Verwendung von 0,019''-Blech (0,5 mm) wahrscheinlich etwa gleich wie bei Verwendung von 0,15''-Blech (0,4 mm).
Ein Konstruktionselement nach dieser Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Außer niedrigeren Kosten im Vergleich zu Holz und Metall für ein Element vergleichbarer Größe und Festigkeit haben die Konstruktionselemente eine gute Beständigkeit gegen Wärme- oder Kälteübertragung. Bei den Ausführungsformen, wo die Randstreifen aus Metall hergestellt sind, die also gute Wärmeleiter sind, sind die Metallstreifen an den gegenüberliegenden Seiten eines Elements durch den schwach wärmeleitenden Kern getrennt, und deshalb liegt reduzierte thermische Leitfähigkeit vor. Außerdem wirkt der Kern als eine Wärmesenke (er absorbiert Wärme), und Wärme treibt Feuchtigkeit aus einem Kernmaterial wie Gips und leitet so die Wärme ab. Metallbefestigungselemente, die zum Befestigen von Teilen aneinander verwendet werden, sind in den Kernmaterialien der Platten und der Ständer begraben und damit gegen Überhitzung geschützt.
Das Konstruktionselement ist durch die Kombination aus dem Kernmaterial, den Seitenpapierlagen und den Randstreifen ausreichend fest und starr gemacht. Der Kern dient dazu, die Seitenpapierbahnen in geraden parallelen Ebenen zu halten, und folglich verleihen die Seitenpapierlagen dem Element Festigkeit und Steifigkeit gegenüber einer Querkraft. Die Randstreifen fügen weitere Starrheit und Festigkeit hinzu. Die Seitenpapierbahnen sehen die nötige Festigkeit gegen eine Querkraft vor (d.h. einer Kraft parallel zu der Ebene der Seitenpapierbahn).
Da die Seitenpapierbahnen und die starren Streifen Festigkeit vorsehen, kann der Kern aus einem weniger kostspieligen Material wie leichtem Gips, recyceltem Gips oder einer Zusammensetzung mit kostengünstigen Füllstoffen hergestellt sein.
Da das Konstruktionselement relativ steif ist und unter Verwendung von Metallbefestigungselementen befestigt werden kann, kann es ähnlich wie Holzprodukte verwendet werden. Die Teile können auch durch herkömmliche Klebstoffe aneinander befestigt werden, die in der Bauindustrie verwendet werden.

Claims

Konstruktionselement (101, 200) zum Tragen zumindest einer Platte mit einem Kernelement (202, 102, 121), das schwach wärmeleitend ist, so dass es Wärme nicht leicht leitet, wobei das Kernelement eine erste und zweite voneinander beabstandete Seite, eine erste und zweite voneinander beabstandete Randfläche (204, 105, 126) und eine erste und zweite Endfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und zweiter Verstärkungsrandstreifen (206, 104, 124) mit der ersten bzw. zweiten Randfläche (204, 105, 126) in Eingriff stehen und diese abdecken, wobei die Randstreifen (206, 104, 124) durch das Kernelement (202, 102, 121) getrennt und voneinander beabstandet sind, wobei die Randstreifen (206, 104, 124) vollständig durch eine Abdeckbahn (208, 106, 122) abgedeckt sind, wobei die Abdeckbahn einen ersten überlappenden Abschnitt (209, 109), der zumindest einen Abschnitt der ersten Seite abdeckt, und einen zweiten überlappenden Abschnitt (209, 107) aufweist, der zumindest einen Abschnitt der zweiten Seite abdeckt, wobei die Abdeckbahn (208, 186, 122) dem Element Festigkeit und Steifigkeit gegenüber einer Querkraft verleiht, und die Randstreifen (206, 104, 124) zusätzliche Starrheit und Festigkeit hinzufügen.
Konstruktionselement nach Anspruch 1, wobei die Randstreifen (206) Verlängerungsabschnitte (207) umfassen, die sich über die erste und zweite Endfläche des Kernelements (202) hinaus erstrecken, wobei die Randstreifen (206) ein Biegen des Kerns (202) in Ansprechen auf eine Last verhindern, die senkrecht auf die Randstreifen (206) gerichtet ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kernelement (202, 102, 121) eine Zusammensetzung umfasst, die Gips enthält.
Konstruktionselement (200, 101) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei ein erster Abschnitt des Kernelements eine höhere Dichte als ein zweiter Abschnitt des Kernelements aufweist, wobei der Abschnitt mit höherer Dichte in der Nähe der ersten Randfläche angeordnet ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Rahmenelement umfasst, das einen Steg aufweist, der zwischen zwei Schenkeln angeordnet ist, wobei das Kernelement (202, 102, 121) zwischen den beiden Schenkeln angeordnet ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner mindestens eine Seitenbahn (203) umfasst, die an dem Kernelement befestigt ist und die erste Seite abdeckt.
Konstruktionselement (200, 101) nach Anspruch 5, wobei die Abdeckbahn (208) benachbart zu der ersten Seitenbahn (203) angeordnet ist, und das ferner einen Klebstoff umfasst, der die Abdeckbahn (208, 106, 122) an der Seitenbahn (203) befestigt.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckbahn (208) die erste Seite abdeckt, über jeden der Randstreifen (206) gefaltet ist und Randabschnitte aufweist, die auf der zweiten Seite angeordnet sind.
Konstruktionselement (200, 101) nach Anspruch 8, das ferner eine Seitenbahn (203) umfasst, die auf der zweiten Seite angeordnet ist und die Randabschnitte abdeckt.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Randstreifen (206) aus Blech gebildet sind.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstärkungsrandstreifen (206) jeweils aus einem Material hergestellt sind, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Karton und Scrim besteht.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckbahn (208) aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Papier und gewebter Faser besteht.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kernelement (202) aus einer Zementzusammensetzung hergestellt ist, die Gips umfasst.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kernelement (202) ein Material umfasst, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus recyceltem Gips, Holzschnitzeln, Faser, vulkanischem Füllstoff und Mischungen davon besteht.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kernelement (202) zumindest eine Gipsplatte umfasst, die durch einen Gipskern und Seitenbahnen gebildet ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach Anspruch 15, wobei das Kernelement (202) zwei Gipsplatten umfasst, die durch einen Klebstoff aneinander befestigt sind.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Randstreifen (206) perforiert ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das derart bemessen ist, dass ein Wandständer gebildet ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das derart bemessen ist, dass ein Deckenbalken, ein Dachsparren oder ein Gebinde gebildet ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Schraubenbefestigungselemente (218) umfasst, die sich durch die Randstreifen erstrecken und fest an diesen befestigt sind.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Randstreifen (206), die die Verlängerungsabschnitte (207) umfassen, aus Blech hergestellt sind.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Rahmenelement (211) umfasst, das sich zwischen den Verlängerungsabschnitten erstreckt und an diesen befestigt ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einer der Verlängerungsabschnitte (207) auf die erste Endfläche gefaltet ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckbahn (208) sich auch über die erste und zweite Endfläche des Kernelements (202) hinaus erstreckt.
Konstruktionselement (200, 101) nach Anspruch 24, wobei die Abdeckbahn (208) sich auch über die erste und zweite Endfläche hinaus erstreckt und benachbart zu dem Verlängerungsabschnitt (207), der auf die erste Endfläche gefaltet ist, angeordnet ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Randstreifen (206) aus im Wesentlichen starrem Material hergestellt sind.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Randstreifen (206) aus nicht gewebtem Material hergestellt sind.
Konstruktionselement (200, 101) nach Anspruch 26, wobei das nicht gewebte Material eine Papierzusammensetzung ist.
Konstruktionselement (200, 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Randstreifen (206, 104, 126) aus Kunststoff hergestellt sind.
Wandstruktur mit zwei im Wesentlichen parallelen Wandpaneelen, wobei die Paneele voneinander beabstandet sind, um dazwischen einen Wandzwischenraum zu bilden, und die Paneele aus einer Gipsplatte hergestellt sind, und zumindest einem Konstruktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche in der Form eines Ständers (200), der in dem Wandzwischenraum angeordnet ist, wobei der Ständer einen Kern (202, 102, 121), der zumindest zum Teil aus Gips gebildet ist, und ein Anbringungsmittel zum Befestigen des Ständers an den Gipsplatten umfasst, wobei das Anbringungsmittel einen Klebstoff umfasst, wobei der Kern (202, 102, 121) einen ersten und zweiten Verstärkungsrandstreifen (206) umfasst, wobei der erste Randstreifen (206) vollständig durch eine Abdeckbahn (208, 106, 122) abgedeckt ist, wobei die Abdeckbahn (208, 106, 122) einen ersten überlappenden Abschnitt, der zumindest einen Abschnitt der ersten Seite abdeckt, und einen zweiten überlappenden Abschnitt aufweist, der zumindest einen Abschnitt der zweiten Seite abdeckt, wobei die Abdeckbahn (208, 106, 122) mit zumindest einem der Wandpaneele in Kontakt steht.
Wandstruktur nach Anspruch 30, wobei das Anbringungsmittel ferner zumindest eine Klammer umfasst.
Wandstruktur nach Anspruch 30 oder 31, wobei der Klebstoff einen Schaumkleber umfasst.
Wandstruktur nach einem der Ansprüche 30 bis 33, wobei der Klebstoff einen PVA-Klebstoff umfasst.
Wandstruktur nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei die Abdeckbahn (208) eine einzige Papierabdeckbahn umfasst, die sich über die beiden Randstreifen erstreckt.
Verfahren zum Herstellen eines Verbundwandständers, das die Schritte umfasst, dass (a) ein Kernelement aus einem schwach wärmeleitenden Material, so dass es Wärme nicht leicht leitet, gegossen wird, wobei das Kernelement eine erste und zweite voneinander beabstandete Seite, eine erste und zweite voneinander beabstandete Randfläche und eine erste und zweite Endfläche aufweist, wobei die erste und zweite Seite und die erste und zweite Randfläche jeweils an der ersten und zweiten Endfläche enden, (b) ein erster und zweiter Verstärkungsrandstreifen in Kontakt mit der ersten bzw. zweiten Randfläche platziert werden, wobei die Randstreifen Verlängerungsabschnitte umfassen, die sich über die erste und zweite Endfläche hinaus erstrecken, und (c) die Abdeckbahn um den ersten Verstärkungsrandstreifen, die erste Seite und den zweiten Verstärkungsrandstreifen gefaltet wird, wobei die Abdeckbahn an zumindest einen Abschnitt der zweiten Seite befestigt wird, wobei die Abdeckbahn dem Element Festigkeit und Steifigkeit gegenüber einer Querkraft verleiht und die Randstreifen zusätzliche Starrheit und Festigkeit hinzufügen.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei das Kernelement (181) ein Substratmaterial und ein Füllmaterial (182) umfasst, und wobei der Abstand zwischen der ersten und zweiten Randfläche zumindest so groß wie der Abstand zwischen der ersten und zweiten Seite ist, und wobei der erste und zweite Verstärkungsrandstreifen (183) jeweils mit der ersten und zweiten Randfläche in Eingriff stehen und diese vollständig abdecken, wobei die Randstreifen durch das Kernelement (181) getrennt und voneinander beabstandet sind, wobei die Randstreifen (183) eine Biegung des Kerns (181) in Ansprechen auf eine Last, die senkrecht auf die Randflächen gerichtet ist, verhindern, wenn das Konstruktionselement an der zumindest einen Platte angebracht ist.
Konstruktionselement nach Anspruch 36, wobei das Kernelement (181) eine Zusammensetzung mit Gips und Fasern umfasst.
Konstruktionselement nach Anspruch 36 oder 37, wobei das Füllmaterial (182) zumindest ein Material umfasst, das aus der Gruppe von Materialien ausgewählt ist, die Papierfasern, synthetische Fasern, Holzschnitzel und vulkanisches Material umfasst.
Konstruktionselement nach einem der Ansprüche 36 bis 38, wobei der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Rand ein bis drei Mal so groß ist wie der Abstand zwischen der ersten und zweiten Seite.