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Skelettmontagekonstruktion für mehrgeschossige Gebäude Die Erfindung
betrifft eine Skelettmontagekonstruktion für mehrgeschossige Gebäude mit waagerecht
liegenden Tragwerken, welche am Boden hergestellt und nachträglich in ihre endgültige
Lage gehoben und an durchgehende Stützen befestigt sind.
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Bekanntlich werden Skelettmontagekonstruktionen f:ir mehrgeschossige
Wohn-, Büro-, Fabrik- und andere Gebäude in zunehmenden Maße angewendet. Klan hat
bereits mehrstöckige Produktionsgebäude aus Stahlbetonfertigteilen ausgeführt,
wobei auch besonders auf eine möglichst kurze Bauzeit, einen niedrigen Beton-
und Stahlbedarf, ein geringes Elementesortiment und eine einfache Ausbildung der
Knotenpunkte geachtet wurde.
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Eine bekannte Skelettmontagekonstru :tion für Produktionsgebäude aus
Stahlbetonfertigteilen besteht aus geschoßweise montierten Stützen und in einer
Richtung angeordneten einfachen oder doppelten Balken, die biegesteif oder gelenkig
mit den Stützen verbunden sind. In anderer Richtung sind einfache Bglken angeordnet,
die ebenfalls biegesteif oder gelenkig mit den Stützen verbunden sind. Das Deckentragwerk
dieser bekannten Konstruktion kann nicht in Erdbodennähe hergestellt werden und
bereitet aus konstruktiven und bautechnologischen Gründen Schwierigkeiten, die Spannbetonbauweise
anzuwenden. Außerdem ist diese Konstruktion in der Geschoßzshl und in der Gebäudetiefe
an die verfügbaren Ausladungen und Hubhöhen der Hebezeuge gebunden und die Größe
der Elemente durch die verhältnismäßig geringe Tragfähigkeit des Montagekranes bei
seiner maximalen Ausladung begrenzt, da die Elemente für diesen Montagezustand
entwickelt werden müssen.
Ferner ist eine Konstruktion bekannt,
bei welcher durchgehende Stützen verwendet werden und die horizentalen Konstruktionsteile
in Erdbudennähe hergestellt werden. Bei dieser Konstruktion werden die waagerechten
Konstruktionsglieder, wie z. B. Decken und Dachkonstruktionen für alle Geschosse
aufeinander als Platten hergestellt.
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Nach Erhärten wird die zuletzt hergestellte Platte zuerst mit Hilfe
von hydraulischen Pressen und Hubstangen oder ähnlichen Vorrichtungen an den tragenden
Säulen auf ihre endgültige Lage gehoben und mit den Stützen durch Sehreißen oder
Verkeilen und Verbolzen biegefest verbunden. Diese Deckenkonstruktion ist insbesondere
für Produktionsgebäude nicht geeignet, weil infolge der vielfältigen Aggregate und
Einrichtungen z. T. große Deckendurchbrüche erforderlich sind, die bei den monolithischen
Platten in
größerem Umfang nicht durchführbar sind. Außerdem wird oft infolge
Veränderung der Produktionstechnologie eine nachträgliche Veränderung der Deckenteile
erforderlich. Weiterhin ist durch die Baustellenherstellung der Decken-
tragwerke
der Mechanisierungs- und Komplettierungsgrad beschränkt und eine universelle Anwendbarkeit
durch die Typisierung aller Tragßerksteile sehr erschwert. Außerdem ist der für
die Stützenmontage erforderliche Kran für die weiteren Arbeiten nicht voll einsetzbar,
was sich in vielen Fällen nachteilig im Bauablauf auswirken kann. Bekannt
ist weiterhin, daß das Skelett, welches aus mitein-ander verbundenen Stützen
und Riegeln besteht, vorher errichtet wird, dann die Deckenplatten der einzelnen
Geschosse am Boden übereinander hergestellt werden und nach ihrem Ab-
binden
mit jeweils der obersten Platte beginnend an der Konstruktion mittels Hebezeugen
in ihre endgültige Lage hochgezogen und befestigt werden. Die Deckenplatten haben
eine
Größenausdehnung, welche etwa den lichten Abmessungen eines durch Riegel
verbundenen Säulengevierts ent-
spricht, so daß diese Platten beim
Hochziehen durch die Öffnungen aller Geschosse befördert werden können.
Da
die Platten etwas kleiner sind als die lichten Öffnungen der Felder,
ist es erforderlich, nachträglich Auflagerungsmäglichkeiten zu schaffen, die bei
Stahlbeton- oder Spannbetonriegeln schwierig durchzuführen sind. Ein
wei-
terer Nachteil dieser Konstruktion ist die Notwendigkeit, die Riegel
für das gesamte Skelett in ihrer endgültigen Lage zu montieren, wofür Hebezeuge
mit entsprechender Ausladung und Hubhöhe erforderlich sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei mehrgeschossigen Gebäuden
in Skelettmontagebauweise für das
horizentale Tragwerk die Spantibetoabauweise
aus Fertigteilen in einfacher Weise zu ermöglichen und die Decke gleichzeitig so
auszubilden, das große Deckendurchbrüche und nachträgliche Veränderungen möglich
sind. Außerdem soll die Geschoßzahl, die Gebäudetiefe und die Form des Gebäudegrundrisses
unabhängig von der Hubhöhe und der Ausladung der Hebezeuge sein. Insbesondere soll
durch die erfindungsgemäßeLci.sung die Montage und die Knotenpunktausbildung der
Fertigteile vereinfacht, die Anzahl der Fertigteile verringert und der Stützenabstand,
die Elemeateabmessungen und die Laststufe gegenüber der zuerst genannten
bekannten Konstruktion vergrößert werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die horizentalen
Tragwerke des Skeletts aus sich kreuzenden und die Stützen umfassenden Hauptbalkenpaaren
bestehen, welche in Erdboden- oder Kellerfußbodennähe aus Fertigteilen zusammengespannt
und nachträglich in bekannter Weise
gehoben und an durchgehende Stützen befestigt
sind.
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Der Querschnitt des Einzelbalkens eines Hauptbalkenpaares
kann aus einem, zwei oder mehreren Stegen bestehen, die durch Querrippen oder Platten
miteinander verbunden sein
können. Die beiden Einzelbalken können
ebenfalls durch Querrippen oder Platten miteinander zu einem Hauptbalkenpaar verbunden
sein.
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Bei großem Stützenabstand kennen zusätzliche Nebenbalken vorgesehen
werden, die entweder zusammen mit den Hauptbalken montiert und vorgespannt oder
nachträglich ohne Yorspannung verlegt werden. Die Deckenplatten können vor dem Zusammenspannen
des Balkenrostes verlegt werden. Für das Abdecken eines durch den Balkenrost gebildeten
Feldes können eine, zwei oder mehrere Platten oder Nebenbalken mit platten verwendet
werden, die entweder vierseitig, dreiseitig oder zweiseitig aufgelagert sind. In
diesem Falle wird nach Bereitstellung der für das jeweilige Geschoß benötigten weiteren
Ausbauelemente bzw. Komplettierung des betreifenden Geschosses der ganze
Deckenabschnitt nach dem bekannten Verfahren auf seine endgültige Lage gehoben und
in bekannter Weise, wie z: B. durch Schweißen oder Verkeilen,.Yerbolzen und
Ausbetonieren des Zwischenraumes, mit den Stützen verbunden. Die für den Hubvorgang
erforderlichen Hubstangen werden mit ihren unteren Enden durch die in der Nähe der
Stütze befindlichen Balkenteile geführt und unterhalb des Balkens in bekannter Weise
durch Muttern befestigt.
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Es ist aber auch möglich, den Balkenrost ohne Deckenplatten zu heben
und in der endgültigen Lage mit den Stützen so zu verbinden, daß für den weiteren
Bauvorgang ein ausreichend standsicheres Skelett entsteht. Die Deckenplatten können
in Bodennähe her- oder bereitgestellt werden und sind mit Hilfe von Hebezeugen,
die an den Balkenrosten befestigt werden können, in die .einzelnen Geschosse zu
befördern. Die Platten werden um die Aufla gerflächen größer als die lichten Abmessungen
der durch die Balkenroste gebildeten Felder hergestellt. Damit das Hindurchführen
der
Einzelplatten durch mehrere Geschosse möglich wird, sind in diesem Falle die Felder
als Rechtecke auszuführen und für je ein Feld mindestens zwei Platten vorzusehen.
Die lichte Länge eines Feldes muß größer sein als die Länge einer Einzelplatte und
die lichte Breite größer als die Breite einer Einzelplatte.
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]Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Deckentragwerkes ergibt
sich eine sehr geringe Anzahlverschiedenartiger Fertigteile und nur eine einzige
einfache Knotenausbildung. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, den Balkenrost
auf verschiedene Art in Einzelelemente aufzugliedern und damit die gewünschte Laststufe
der Fertigteile auch bei großen Stützweiten einzuhalten, ohne das erfindungsgemäße
Deckentragsystem zu verändern. Dadurch, dass das Deckentragwerk in Erdbodennähe
zusammengespannt werden kann, gestalten sich die Spannarbeiten einfach und ohne
Gerüste über mehrere Geschosse. Weiterhin ist es möglich, jeden Deckenabschnitt
sofort nach dem Zusammenbau zu heben, so daß die weiteren Arbeiten einschließlich
des Ausbaus ohne Unterbrebhung durchgeführt werden können, wodurch eine äußerst
kurze Bauzeit erzielt werden kann. Außerdem besteht die Möglichkeit, auch mehrere
Deckenabschnitte aufeinander herzustellen und erst dann mit dem Heben zu beginnen.
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Dadurch, daß die Montage auf der untersten Ebene stattfindet, welche
durch Hebezeuge befahrbar gemacht werden kann, ist es möglich, das. Gebäude auf
engstem Raume in der erfindungsgemäßen Montagebauweise zu errichten.
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Die erfindutßsgemäße Anordnung der sich kreuzenden liauptbalkenpaare
auch am Rande des Gebäudes und am Rande des Gebäudeabschnittes ergibt den Vorteil,
daß die Fassadenelemente auf dem Randbalken bequem und einfach befestigt werden
können, ein Zwischenraue zwischen der Außenwand
und den Stützen
zur Durchführung von Installationsleitungen verbleibt und die Randbalken aus gleichartigen
Fertigteilen bestehen.
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Soll der Gebä uderand einen größeren Abstand von der äußersten Stützenreihe
besitzen, so können die Hauptbalkenpaare verlängert werden. Auf diese Weise entsteht
ein auskragender Balkenrost, an dessen Rand nötigenfalls ein Randnebenbalken zur
Aufnahme der Fassadenelemente angeordnet werden kann. Der Zwischenraum zwischen
zwei Gebäudeabschnitten wird dadurch geschlossen, daß zwischen den Randbalken Fertigdeckenplatten
oder Nebenbalken und Platten eingesetzt werden.
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Bei Produktionsgebäuden mit hohen Nutzlasten, großen Stützweiten,
großen Deckendurchbrüchen und veränderlicher Produktionstechnologie werden z. Zt.
StahlskelEttkonstruktionen gegenüber Stahlbetonskelettkonstruktionen bevorzugt.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Skelettmontagekonstruktion kann der vorgespannte
Balkenrost für die ungünstig ten Laststellungen bemessen werden und liefert bei
geringstem Stahlbedarf die gleichen Vorzüge wie es der Stahlskelettbau ermöglicht.
Weiterhin besteht die ökonomische Bedeutung der Erfindung auch darin, daß durch
die gekennzeichnete Konstruktion der bauliche Teil geplant und ausgeführt werden
kann, bevor die Einzelheiten des technologischen Teiles erarbeitet sind, wenn die
Hauptabmessungen. des Balkenrostes und die Hauptlasten bekannt sind.
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Dadurch kann bei mehrgeschossigen Gebäuden die Zeit vom Beginn der
Planung'bis zur Inbetriebnahme des Gebäudes wesentlich verkürzt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
Es zeigens Fig. 1 eine isometrische Darstellung eines
Kreuzungspunktes des Balkenrostes ohne Abdeck -platten, Fig. 2 einige Querschnittsausbildungen
des Hauptbalkenpaares, Fig. 3 einen waagerechten Schnitt durch ein mehrgeschossiges
Gebäude mit der erfindungsgemäßen Skelettmontagekonstruktion, Fig. 4 den Schnitt
A--B nach Fig. 3.
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Fig. 1 stellt einen Kreuzungspunkt des Balkenrostes dar, bei dem eine
Stütze 1 mit dem Balkenrost verbunden ist. Der Balkenrost besteht aus sich kreuzenden
und die Stützen 1 umfassenden Hauptbalkenpaaren, deren Einzelbalken 2 aus einem,
zwei oder mehreren Stegen 3 bestehen können, welche miteinander durch Querrippen
4 oder mit Platten 5 verbunden sein kmnnen. Neben den Hauptbalkenpaaren können bei
größeren Stützweiten auch Nebenbalken 14 angeordnet werden. Die Stütze 1-geht, ohne
Unterbrechung durch die horizontalen Tragglieder, über sämtliche Geschosse und kann
aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein, die in beliebiger Höhe miteinander
verbunden werden können. Der Stützenquerschnitt kann auf verschiedene Weise
ausgebildet werden, beispielsweise als Stahlbetonvoll- oder Hohlquerschnitt, Stahlhohlqeurschnitt,
dernachträglich mit Beton ausgefüllt wird, usw.
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Die Hauptbalkenpaare können auf verschiedene Weise in Einzelelemente
mit beliebiger Länge aufgegliedert werden. Nach dem Zusammenspannen wirken sie wie
ein einheitliches Tragwerk.
Zur Befestigung und Hindurchführung
der Hubstangen werden in den Balken in Stützennähe zwei Löcher 6 angeordnet.
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Nachdem das Deckentragwerk auf die endgültige Lage gehoben ist, wird
die Stütze 1 mit dem Balkenrost in bekannter Weise verbunden und der Zwischenraum
ausbetoniert.
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In Fig. 2 sind einige Beispiele für die Querschnittsausbildung eines
Hauptbalkenpaares dargestellt. In den Stegen 3 der Einzelbalken 2 sind Spannkanäle
8 vorgesehen, in welche die Spannglieder zum Zusammenspannen der Einzelelemente
des Hauptbalkenpaares eingeführt werden.
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Aus Fig. 3 und 4 ist es ersichtlich, wie die durchgehenden Stützen
1 und die sich kreuzenden Hauptbalkenpaare ein biegesteifes Skelett bilden. Die
Felder 9 können je nach Bedarf als Deckendurchbrüche dffenbleiben oder ganz oder.t
eilweise mit Platten 1o bia 13 und Nebenbalken 14 abgedeckt werden.
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Der Zwischenraum 15 zwischen zwei Tragwerksabschnitten 16 kann ebenfalls
mit Deckenplatten 1o bis 13 und Nebenbalken 14 abgedeckt werden. Am Gebäuderand
kann entweder ein Einzelbalken 21 des Hauptbalkenpaares oder bei einer @uskragung
ein Randnebenbalken 141 angeordnet werden.
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Die Montage geht folgendermaßen vor siohs Zunächst werden die
Stützen 1 in die dafür vorgesehenen Fundamente eingesetzt, ausgerichtet und ausbetoniert.
Dann wird die Montageebene hergerichtet, worauf die einzelnen Elemente der Hauptbalkenpaare
versetzt werden. Für den weiteren Montageablauf bestehen zwei Varianten.
Nach
der ersten Variante werden nach dem Verlegen der Einzelelemente der Hauptbalkenpaare
und dem Ausbetonieren der Fugen 17 die Felder 9 mit den Deckenplatten 1o bis 13,
und falls erforderlich unter Verwendung der Nebenbalken 14, abgedeckt und die Spannglieder
in die Spannkanäle 8 eingefädelt. Nach dem Vorspannen des gesamten Balkenrostes,
dem Auspressen der Spannkanäle 8 mit Einpreßmörtel und dem Erhärten des Einpreßmdrtels
kann der Tragwerksabschnitt 16 auf die endgültige oder vorübergehende Höhe gehoben
und der Balkenrost an den Stützen befestigt werden. Mit dem Tragwerksabschnitt 16
können auch die notwendigen Ausbauelemente und Materialien mitgehoben werden, oder
es kann auch auf dem betreffenden Deckenabschnitt däs Geschoß vor dem Heben weitestgehend
komplettiert werden. Nachdem die oberste Geschoßdecke befestigt ist, werden die
zweite und die nachfolgenden in gleicher Weise gehoben. Die Stützen können für die
einzelnen Bauzustände durch geeignete Hilfsvorrichtungen stabilisiert werden, wenn
die Einspannung in den Fundamenten allein keine ausreichende Knicksicherheit gewährleistet.
Nach der zweiten Variante werden die Felder 9 freigelassen und der Balkenrost Hie
vor hergestellt. Gleich danach wird er auf die w rgesehene Höhe gehoben und an den
Stätzen befestigt. Nachdem die Balkenroste aller Geschosse montiert sind, werden
die Plattenelemente 1o bis 13 und falls erforderlich mit den Nebenbalken 14 inBodennähe
und unterhalb der jeweiligen Felder her- oder bereitgestellt. Für ein Feld 9 werden
in diesem Falle Plattenelemente
11, 12 oder 13 vorgesehen. Mit
Hilfe von Hebezeugen, die an den Balkenrosten befestigt sind, werden die Platten
11, 12 oder 13 in die einzelnen Geschosse befördert, wo sie mit geeigneten Vorrichtungen
verfahren und in das betreffende Feld 9 abgesetzt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit,
die Deckenplatten 1o bis 13 und den Nebenbalken 14 im Bereich des Zwischenraumes
15 zwischen zwei Tragwerksabschnitten in Bodennähe her- oder bereitzustellen und
die Hebezeuge ebenfalls an dieser Stelle einzusetzen. Der Zwischenraum 15 muß hierbei
eine größere Breite haben als die Platte log 11, 12 oder 13.