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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Bauelement zur Verbindung von zwei Bauteilen,
insbesondere zur Verbindung eines Gebäudes und eines Außenbauteils.
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Stand der Technik
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Elemente zum Anschluss auskragender
Bauteile an Gebäude bekannt. Die
DE 3 005 571 B1 offenbart zum
Beispiel ein thermisch getrenntes Element mit einem länglichen,
quaderförmigen Isolierkörper aus thermisch isolierendem
Material. Der Isolierkörper wird von länglichen,
metallenen Bewehrungselementen durchsetzt, die sich im wesentlichen
quer zum Isolierkörper erstrecken und die zur Aufnahme
von Zugkräften ausgelegt sind. Neben diesen Bewehrungselementen
weist das Kragplattenanschlusselement Querkraftstäbe aus
Armierungsstahl sowie Stahlkonstruktionsteile auf, die als Druckelemente wirken.
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Die
bekannten thermisch getrennten Anschlüsse für
Balkone weisen alle einen grundsätzlich sehr ähnlichen
Aufbau auf, der in 1 schematisch dargestellt ist.
Das im vertikalen Schnitt gezeigte Kragplattenanschlusselement des
Standes der Technik, das zum Anschluss eines Balkons 3 an
eine Deckenplatte 4 eingesetzt wird, weist Zugstäbe 2 zur Aufnahme
der Zugkräfte, Druckelemente 8 zur Aufnahme der
Druckkräfte und Querkraftstäbe 5 zur
Aufnahme der auftretenden Querkräfte auf. Diese Mittel zur
Aufnahme der auftretenden Kräfte durchsetzen einen meist
quaderförmigen Isolierkörper 1, der die thermische
Trennung von auskragendem Bauteil und Gebäude sicherstellt.
Thermisch getrennte Anschlüsse werden beispielsweise von
den Firmen Schock Bauteile (IsokorbTM),
Halfen-Deha (Balkonanschluss HITTM) und
Max Frank (EgcoboxTM) angeboten.
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Die
bekannten thermisch getrennten Anschlüsse weisen allerdings
eine Reihe von Nachteilen auf. Beispielsweise ist das Ausmaß der
Auskragung der Balkonplatte begrenzt, wodurch sich Balkongrößen
ergeben, die nicht immer dem Kundenwunsch Rechnung tragen. Häufig
tritt eine starke Durchbiegung am Balkonende auf. Daneben zeigen die
insbesondere bei einer großen Auskragung verwendeten dünnen
Balkonplatten eine starke Eigenbewegung bei größeren
Windstärken. Zusätzliche Außenbauteile
wie Wände oder Stützen können außerdem
nicht auf den auskragenden Platten untergebracht werden, da diese
solche größeren Lasten nicht tragen können.
Daneben muss aufgrund der Gestaltung der Anschlusselemente entweder
die auskragende Platte oder der Gebäudeteil, an den die auskragende
Platte angeschlossen wird, meist eine Decke, im Ortbetonverguss
hergestellt werden. Die Dicke der Wärmedämmung
ist zudem in der Regel mit 8 cm festgelegt, was ein Einbringen der
häufig verlangten Dicke der Dämmung von 10 cm
unmöglich macht.
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Es
besteht daher ein Bedarf an Bauelementen zur Verbindung von zwei
Bauteilen, die die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden.
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Darstellung der Erfindung
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Hier
setzt die Erfindung an. Es soll ein Bauelement zur Verbindung von
zwei Bauteilen, insbesondere zur Verbindung eines Gebäudes
und eines Außenbauteils, zur Verfügung gestellt
werden, das im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Eigenschaften
aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
das Bauelement gemäß unabhängigem Patentanspruch
1 gelöst. Weitere vorteilhafte Aspekte, Details und Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen,
der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Das
erfindungsgemäße Bauelement zur Verbindung von
zwei Bauteilen, insbesondere zur Verbindung eines Gebäudes
und eines Außenbauteils, weist zumindest einen, zur kraftschlüssigen
Anbindung des Außenbauteils vorgesehenen Edelstahlträger
auf. Von dem Edelstahlträger werden zumindest die auftretenden
Zugkräfte aufgenommen. Je nach Größe
des Außenbauteils können mehrere Edelstahlträger
zum Anschluss an das Gebäude eingesetzt werden.
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In
den bekannten Kragplattenanschlüssen werden die auftretenden
Zugkräfte immer von Zugstäben aufgenommen und übertragen.
Der minimale Abstand zwischen den Zugstäben beträgt
dabei 4 cm. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement
werden die Zugkräfte vollständig von dem Edelstahlträger
aufgenommen. Verwendet man einen Edelstahlträger, der auf
einem laufenden Meter der Balkonplatte das gleiche Biegemoment aufweist
wie ein konventioneller Anschluss, so beträgt der Abstand
der Edelstahlträger voneinander in dem Außenbauteil
ca. 1 m. Die reduzierte Anzahl an Zugkräfte aufnehmenden
Elementen ergibt eine deutliche Ersparnis an Herstellungsaufwand
und Material.
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Die
Verwendung von Edelstahl als Material für das die Zugkräfte
aufnehmende Element bringt Vorteile sowohl im Hinblick auf die Beständigkeit
wie auch im Hinblick auf die Wärmedämmung mit
sich. Im Bereich der Dämmung tritt nämlich häufig
Korrosion der darin eingebrachten Metallelemente auf. Durch die
Verwendung von Edelstahl wird eine Korrosion praktisch ausgeschlossen.
Daneben weist Edelstahl eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit als
Schwarzstahl auf, was eine verbesserte Wärmedämmung
mit sich bringt.
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Bei
einem Edelstahlträger handelt es sich um einen statischen
Träger, der in der Regel horizontal, seltener schräg,
in das Bauwerk eingebaut wird. Ein Träger funktioniert
im Gegensatz zu einer Stütze unter einer Momentbelastung,
das heißt der Träger liegt auf Auflagern und leitet
Lasten in diese Auflager ab. Bei einem statischen Stahlträger
handelt es sich also um ein Stahlprofil, das im Sinne der Statiklehre
wie ein Träger funktioniert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform nimmt der Edelstahlträger
neben den Zugkräften zumindest teilweise auch die sonstigen
auftretenden Kräfte auf und überträgt
diese auf das Gebäude. Dabei handelt es sich beispielsweise
um Druckkräfte, Scherkräfte, Querkräfte
und Momentlasten. Dabei können die einzelnen auftretenden
Kräfte in beliebigen Anteilen von dem Edelstahlträger aufgenommen werden.
Es ist also denkbar, dass neben den Zugkräften beispielsweise
die Querkräfte von dem Edelstahlträger vollständig
aufgenommen werden, während beispielsweise nur ein Teil
der Druckkräfte aufgenommen wird. In diesem Fall müssten
zusätzlich Druckmittel zur Aufnahme des restlichen Anteils
der Druckkräfte vorgesehen werden. Besonders bevorzugt
nimmt der Edelstahlträger neben den Zugkräften
auch die sonstigen auftretenden Kräfte vollständig
auf und überträgt diese auf das Gebäude.
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Im
Fall, dass der Edelstahlträger sämtliche auftretenden
Kräfte aufnimmt, brauchen keine zusätzlichen Druck-
und/oder Querkraftmittel zur Aufnahme von Druck- und/oder Querkräften
vorgesehen werden. Für den Fall, dass der Edelstahlträger
die genannten Kräfte aber nicht vollständig aufnimmt, können
zusätzliche Druckmittel zur Aufnahme von Druckkräften
und/oder zusätzliche Querkraftmittel zur Aufnahme von Querkräften
vorgesehen werden.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst insbesondere Bauelemente zur Verbindung
von zwei Bauteilen, insbesondere zur Verbindung eines Gebäudes und
eines Außenbauteils, bei denen ausschließlich Edelstahlträger
zur kraftschlüssigen Anbindung des Außenbauteils
vorgesehenen sind. Von dem Edelstahlträger werden in diesem
Fall sämtliche auftretenden Kräfte vollständig
aufgenommen und auf das Gebäude übertragen. Je
nach Größe des Außenbauteils werden mehrere
Edelstahlträger zum Anschluss an das Gebäude eingesetzt,
es sind aber keine anderen Mittel zur Aufnahme von Zug-, Druck-
oder Querkräften vorgesehen.
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Grundsätzlich
kann der Edelstahlträger einen beliebigen Querschnitt aufweisen.
Beispielhaft seien die dem Fachmann bekannten U-Träger
und Z-Träger genannt. Es sind aber auch beliebige asymmetrische
Querschnitte möglich wie beispielsweise ein Doppel-T-Träger,
bei dem einer der beiden Flansche eine größere
Ausdehnung aufweist als der andere. Außerdem sind Trägerformen
denkbar, bei denen der Steg nicht mittig von den Flanschen ausgeht, sondern
einen oder beide Flansche in zwei verschieden große Abschnitte
unterteilt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Edelstahlträger
aber um einen Doppel-T-Edelstahlträger wie zum Beispiel
einen IPB-Träger aus Edelstahl.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
handelt es sich bei dem Edelstahlträger um einen geschweißten Edelstahlträger
oder um einen gewalzten Edelstahlträger. Gewalzte Edelstahlträger
werden industriell nach der jeweiligen Norm in Größenstufen
hergestellt. Gewalzte Edelstahlträger sind daher relativ preisgünstig,
weisen aber den Nachteil auf, dass sie nicht immer maßgenau
an die jeweilige Bausituation adaptiert werden können.
Im Gegensatz dazu werden geschweißte Edelstahlträger
maßgenau passend für die jeweilige Bausituation
hergestellt, also mit passendem Querschnitt, passender Länge,
usw. Diese maßgenaue Konfektionierung bringt andererseits
allerdings höhere Kosten mit sich.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
weist der Edelstahlträger zumindest eine Aussparung auf.
Im Falle eines Doppel-T-Edelstahlträgers ist diese Aussparung
im Bereich des vertikalen Stegs des Trägers vorgesehen.
Eine Aussparung bringt Vorteile im Hinblick auf die Wärmedämmung,
da die Wärmeleitung durch die Aussparung unterbrochen und
damit deutlich herabgesetzt wird.
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Die
Lage der Aussparung im Steg des Edelstahlträgers bestimmt
außerdem den Verlauf der Kräfte in diesem Bereich.
Wird das Außenbauteil in die Decke des Gebäudes
eingehängt, dann kann der Steg des Edelstahlträgers
im Bereich der Dämmung durch einen ausgehend von der Gebäudeseite
von oben diagonal nach unten in Richtung zur Außenbauteilseite
verlaufenden Steg gebildet werden. Wird das Außenbauteil
oder der Edelstahlträger auf eine gebäudeseitige
Stütze aufgelegt, dann kann der Steg des Edelstahlträgers
im Bereich der Dämmung durch einen ausgehend von der Gebäudeseite
von unten diagonal nach oben in Richtung zur Außenbauteilseite
verlaufenden Steg gebildet werden.
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Grundsätzlich
kann der Edelstahlträger mit und ohne Verstärkung
eingesetzt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich
bei dem Edelstahlträger um einen Edelstahlträger
mit zumindest einer Verstärkung. Bei der Verstärkung
handelt es sich um an den Edelstahlträger angeschweißte
Metallteile. Durch diese Metallteile kann eine maßgenaue
Anpassung an die jeweilige bauliche Situation vorgenommen werden.
So können beispielsweise gewalzte Edelstahlträger
mit Hilfe von Verstärkungen maßgenau angepasst
werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
weist das Bauelement zusätzlich einen wärmedämmenden
Isolierkörper mit beliebiger Dicke auf, wobei der Edelstahlträger
den Isolierkörper durchsetzt. In den bekannten Kragplattenanschlusselementen
ist ein Isolierkörper mit einer Dicke von 8 cm vorgesehen.
Bei diesen thermisch getrennten Anschlüssen sind die Querschnitte
und die Lage der die Isolierung durchdringenden Stäbe genau
auf eine Dämmung mit einer Dicke von 8 cm abgestimmt. Es
kann also nicht unter Beibehaltung der Zug-, Querkraft- und Druckelemente
einfach eine dickere Dämmung eingebaut werden. Vielmehr
müssen die Querschnitte und Lagen der Stäbe an
die neue Dämmungsdicke angepasst werden, was einen neuen
Standsicherheitsnachweis erforderlich macht. Durch den erfindungsgemäßen
Einsatz eines Edelstahlträgers kann eine Wärmedämmung
beliebiger Dicke, insbesondere mit einer Dicke von 10 cm verwendet
werden. Der Edelstahlträger besitzt zumindest im Bereich
der Dämmung einen konstanten Querschnitt, was eine unproblematische Vergrößerung
der Dicke der Dämmung möglich macht, ohne dass
dazu eine neue Zulassung durch das Institut für Bautechnik
erforderlich wird.
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Grundsätzlich
kann sich der Edelstahlträger in das Außenbauteil
wie auch in das Gebäude in beliebiger Form fortsetzen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist der Edelstahlträger aber
einen sich verjüngenden Querschnitt auf. Der Edelstahlträger
kann sich dabei sowohl in dem Bereich des Außenbauteils wie
auch im Bereich des Gebäudes verjüngen. Durch die
Verjüngung kann eine Materialersparnis bei trotzdem ausreichender
Festigkeit und Tragfähigkeit erreicht werden.
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Das
erfindungsgemäße Bauelement mit Edelstahlträger
behebt alle Nachteile der herkömmlichen Anschlüsse.
Das Bauelement kann im Hochbau wie auch im Ingenieurbau eingesetzt
werden. Der Edelstahlträger des erfindungsgemäßen
Bauelements kann als Kragträger, Einfeldträger
oder Mehrfeldträger eingebaut werden.
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Das
erfindungsgemäße Bauelement wird bevorzugt zum
Anschluss von Vordächern in Gewerbe- und Industriegebäuden,
bei der Herstellung nicht wärmegedämmter Übergänge
zwischen Gebäuden, bei Anschlüssen nicht wärmegedämmter
Bauwerke an Bauwerke mit Wärmedämmung, bei der
Balkonplattenherstellung und bei Außentreppen verwendet.
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Das
erfindungsgemäße Bauelement wird bevorzugt im
Ortbetonbau, Fertigteilbetonbau, Stahlbau und Holzbau eingesetzt.
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Erwähnt
werden soll an dieser Stelle, dass das erfindungsgemäße
Bauelement selbstverständlich auch in Kombination mit einem
konventionellen Kragplattenanschluss eingesetzt werden kann. Eine solche
Lösung wird sich insbesondere bei einer großen
Auskragung des Außenbauteils anbieten.
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Zudem
ist darauf hinzuweisen, dass bei der Herstellung einer auskragenden
Platte an einer Gebäudeecke bei einer Kombination von erfindungsgemäßem
Bauelement und konventionellem Kragplattenanschluss keine Sonderanfertigung
des konventionellen Kragplattenanschlusses erforderlich ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert
werden. Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich
schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen
entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
Es zeigen
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1 im
vertikalen Schnitt senkrecht zur Gebäudewand eine schematische
Darstellung eines Kragplattenanschlusselements des Standes der Technik,
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2 im
vertikalen Schnitt einen Edelstahlträger gemäß der
vorliegenden Erfindung in Form eines Doppel-T-Trägers,
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3 im
vertikalen Schnitt senkrecht zur Gebäudewand ein erfindungsgemäßes
Bauelement, wobei der Edelstahlträger in Blickrichtung
A-A der 2 dargestellt ist,
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4 im
vertikalen Schnitt senkrecht zur Gebäudewand ein erfindungsgemäßes
Bauelement mit einem Edelstahlträger mit Aussparungen,
wobei der Edelstahlträger in Blickrichtung A-A der 2 dargestellt
ist,
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5 schematisch
den Kräfteverlauf im Edelstahlträger gemäß 4,
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6 im
vertikalen Schnitt senkrecht zur Gebäudewand ein erfindungsgemäßes
Bauelement angeschlossen an eine Stahlbetonfertigteilstütze
bzw. Stahlstütze, wobei der Edelstahlträger in
Blickrichtung A-A der 2 dargestellt ist,
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7 im
vertikalen Schnitt senkrecht zur Gebäudewand ein erfindungsgemäßes
Bauelement mit einem Edelstahlträger mit Aussparungen,
wobei der Edelstahlträger in Blickrichtung A-A der 2 dargestellt
ist,
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8 schematisch
den Kräfteverlauf im Edelstahlträger gemäß 7,
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9 im
horizontalen Schnitt ein erfindungsgemäßes Bauelement.
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Wege zur Ausführung
der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Bauelement kann zur Verbindung
eines Gebäudes und eines Außenbauteils eingesetzt
werden. Es weist zumindest einen Edelstahlträger auf, von
dem zumindest die auftretenden Zugkräfte aufgenommen werden.
In 2 ist im vertikalen Schnitt ein Edelstahlträger 6 gemäß der
vorliegenden Erfindung gezeigt, der die Form eines Doppel-T-Trägers
aufweist. Diese Art von Edelstahlträger 6 mit
Flanschen 15 und Steg 14 ist dem Fachmann aus
dem Stand der Technik bekannt.
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In 3 ist
im vertikalen Schnitt senkrecht zur Gebäudewand ein erfindungsgemäßes
Bauelement 13 dargestellt, wobei der Edelstahlträger 6 in Blickrichtung
A-A der 2 gezeigt ist. Durch die seitliche
Blickrichtung wird deutlich, dass der Steg 14 des Edelstahlträgers 6 keine
Aussparungen aufweist. Mit dem Bezugszeichen 7 sind die
beiden Schweißnähte bezeichnet, durch die eine
in das Außenbauteil bzw. in das Gebäude ragende
Armierung an den Edelstahlträger 6 des erfindungsgemäßen
Bauelements 13 kraftschlüssig angeschlossen werden kann.
Der Edelstahlträger 6 kann aber auch eine größere
Länge aufweisen und selbst als Armierung in das Außenbauteil
und/oder in das Gebäude ragen.
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4 zeigt
eine der 3 entsprechende Ansicht eines
erfindungsgemäßen Bauelements, das zur Verwendung
für den Fall vorgesehen ist, dass das Außenbauteil
in die Decke des Gebäudes eingehängt wird. Der
Edelstahlträger 6 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwei Aussparungen 9 im Bereich der Dämmung 1 auf.
Die Aussparungen 9 befinden sich im Bereich des Stegs 14 des
Doppel-T-Edelstahlträgers 6. Der Edelstahlträger 6 bildet
also im Bereich der Dämmung 1 einen ausgehend
von der Gebäudeseite von oben diagonal nach unten in Richtung
zur Außenbauteilseite verlaufenden Steg.
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Die
Lage der Aussparungen im Steg 14 des Edelstahlträgers 6 bestimmt
den Verlauf der in diesem Bereich auftretenden Kräfte.
In der 5 ist der Kräfteverlauf im Edelstahlträger 6 des
in der 4 dargestellten Bauelements 13 gezeigt,
wobei Z1 die Richtung der Zugkraft, Z2 die Richtung der Aufhängezugkraft
und D1 die Richtung der Druckkraft angeben.
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6 zeigt
wiederum eine der 3 entsprechende Ansicht eines
erfindungsgemäßen Bauelements 13. Das
Bauelement 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel
an eine Stahlbetonfertigteilstütze 11 angeschlossen.
Durch die seitliche Blickrichtung wird deutlich, dass der Steg 14 des
Edelstahlträgers 6 keine Aussparungen aufweist.
Auf die auskragende Platte 3 ist ein Außenbauteil 16 wie
beispielsweise eine Wand, eine Stütze oder ein Treppe aufgestellt.
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7 zeigt
ebenfalls eine der 3 entsprechende Ansicht eines
erfindungsgemäßen Bauelements für den
Anschluss an eine Stahlbetonfertigteilstütze bzw. Stahlstütze
(nicht gezeigt). Das Außenbauteil oder der Edelstahlträger
werden in diesem Fall auf die gebäudeseitige Stütze 11 (siehe 6) aufgelegt.
Der Edelstahlträger 6 weist in diesem Ausführungsbeispiel
zwei Aussparungen 9 im Bereich der Dämmung 1 auf.
Die Aussparungen befinden sich im Bereich des Stegs 14 des
Doppel-T-Edelstahlträgers 6. Der Edelstahlträger 6 bildet
in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Dämmung
einen ausgehend von der Gebäudeseite von unten diagonal
nach oben in Richtung zur Außenbauteilseite verlaufenden
Steg.
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Die
Lage der Aussparungen 9 im Steg 14 des Edelstahlträgers 6 bestimmt
den Verlauf der in diesem Bereich auftretenden Kräfte.
In der 8 ist der Kräfteverlauf im Edelstahlträger 6 des
in der 7 dargestellten Bauelements 13 gezeigt,
wobei Z1 die Richtung der Zugkraft, D1 die Richtung der Druckkraft und D2 die Richtung der Abstützdruckkraft angeben.
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9 zeigt
im horizontalen Schnitt das in 3 bereits
gezeigte erfindungsgemäße Bauelement 13.
Dargestellt sind in diesem Fall auch die Umrisse der auskragenden
Platte 3 und der Gebäudedecke 4. Das
Bauelement 13 mit dem Edelstahlträger 6 sorgt
für einen kraftschlüssigen Anschluss der Platte 3 an
das Gebäude 4.
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- 1
- Dämmung
- 2
- Zugstab
- 3
- Kragplatte
- 4
- Deckenplatte
- 5
- Querkraftstab
- 6
- Edelstahlträger
- 7
- Schweißnaht
- 8
- Druckelement
- 9
- Aussparung
- 11
- Stahlbetonfertigteilstütze
bzw. Stahlstütze
- 13
- Bauelement
- 14
- Steg
- 15
- Flansch
- 16
- Außenbauteil
- Z1
- Zugkraft
- Z2
- Aufhängezugkraft
- D1
- Druckkraft
- D2
- Abstützdruckkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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