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"Vorgefertigtes transportables Raumelement zur Herstellung von Bauwerken"
Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes transportables Raumelement zur Herstellung
von Bauwerken. Solche z. B. aus den britischen Patenten 1019628,1 1 027 241, 1 027
242, 1 034 101 und 1 068 172 oder dem österreich ischen Patent 257 11 5 bekanntgewordenen
Raumelemente sind an den Längsseiten offen und bestehen aus mindestens einer bewehrten
Bodenplatte mit an deren Kopfenden vorgesehenen Wandteilen oder Stützen, die mit
der BodenplaFte starr verbunden sind. Solche Raumelemente werden in der Fabrik vorgefertigt
und völlig ausgebaut d. h. mit Zwiscehenwänden, Fenstern, Türen, sanitären und elektrischen
Installationen sowie Fußboden und Wandbekleidung versehen und als ganzes zur Baustelle
fransportiert, um dort mit ähnlichen Raumelementen zu dem gewünschten Bauwerk zusammengesetzt
zu werden. Der Vorteil dieser Raumelementbauweise liegt darin, daß der auf der Baustelle
aufzubringende Arbeitsaufwand auf ein Minimum eingeschränkt und damit das Bauwerk
in kürzester Zeit bezugsfertig wird.
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Ein Mangel dieser bekannten Raumelemente liegt darin, daß sie sich
aus Gründen des Transports nur bis zu einer gewessen Gesamtlänge herstellen lassen,
aber andererseits die gewünschten Bauformen größere Ldngenmaße zwecknzcißig erscheinen
lassen, Aus fertigungstechnischen Gründen ist es nicht verfretbar, längere Raumelemente
durch Aneinandersetzen kürzerer Bodenplattenteile zu erstellen. Beim Übergang auf
größere Längen mußten aus Festigkeitsgründen stärkere Dickenabmessungen in Kauf
genommen werden, die das Gewicht des einzelnen Raumelementes erheblich vergrößern
oder es traten beim Transport oder dem Aufeinandersetzen der Raumelemente unzulässige
Durchbiegungen oder Verformungen der Bodenplatte auf, die nur durch erhebliche Sicherungsmaßnahmen
oder spätere Nacharbeit umgangen werden, konnten Aufgabe der Erfindung ist es, die
Mängel der bekannten Raumelemente zu beseitigen und Raumeiemente zu schaffen, die
wirtschaftlich zu fertigen und nach vollstöndigem fabrikseitigem Ausbau und auch
bei relativ großer Boulänge sich ohne Schwierigkeit anheben, transportieren und
zu den verschiedensten Bauwerken zusammensetzen lassen, ohne daß Verformungen und
sonstige Schäden in Kauf genommen werden mUssen.
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Dies wird erfindungsgemd.J3 dadurch erreicht, daß die Bodenplatte
außer ihrer Bewehrung mit zusätzlichen, sie zwischen den Kopfenden aus der Ebene
herausdruckenden Spannelementen versehen ist. Zweckmäßig sind die Spannelemente
so angeordnet oder geführt, daß sie die Bodenplatte etwa in ihrer Mitte aus ihrer
Ebene nach oben drücken.
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Durch die Erfindung ist es erstmak möglich geworden, Raumelemente
in größerer Lange als bisher wirtschaftlich herzustellen. Die Spannelemente haben
die Aufgabe, die Bodenplatte in einer Weise vorzuspannen, die der Lastrichtung beim
Transportieren oder beim Anheben und Aufeinandersetzen der Raumelemente entgegengerichtet
ist. Sie verhindern eine unzulössige Durchbiegung der Bodenplatte bzw. ein Verwinden
derselben
Vorzugsweise sind die Spannelemente lösbar bzw. nachstel
Ibar und / oder entfernbar. Dabei weist die Bodenplatte zweckmäßig der Länge nach
durchgehende Führungen zur Aufnahme der bpannelemente auf. Diese sind aus der Lange
nach durch die Bodenplatte lose hindurchgeführten und nachtraglich unter Lanspannung
gebrachten Drähten, Seilen oder dgl.
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gebildet.
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Die Spannelemente, die in der beliebigsten Anordnung und Zahi Anwendung
finden können, tragen an ihren Enden Verankerungen zum Festhalten in oder an der
Bodenplatte und mindestens eine Nochspannvorrichtung.
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Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Spannelemente bei oder nach
der fabrikseitigen Fertigung des Raumelementes in Wirkung zu setzen um damit den
reibungslosen Transport und die weitere Handhabung zu ermöglichen. Nachdem die einzelnen
Raumelemente an der Baustelle zum Bauwerk zusammengesetzt bzw. übereinandergesetzt
sind und sich das Bauwerk damit selbst trägf, kann die Spannung der Spannelemente
verringert oder völlig aufgehoben werden. Es ist dabei möglich, die Spannelemente
in ihrer gelösten Stellung zu belassen oder gänzlich zu entfernen, damit sie erneut
für andere Raumelemente Verwendung finden können. Vorzugsweise sind die Spannelemente
mit ihren Enden an oder nahe dem Ende der Bodenplatte etwa in gleicher Höhe verankert
und ihrem mittleren Teil ueber ein außerhalb der Verbindungslinie der Verankerungspunkte
liegendes Auf lager hinweggeführt.
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Der Erfindungsgedanke läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten
zu. Einige davon sind in der anliegenden Zeichnung dargestellt und in der folgenden
Beschreibung erläutert. Es zeigen: Figuren 1 und 2 schematische Peerspektivische
Darstellungen zweier verschiedener Ausführungsformen von Raumelementen im Rohbauzustand,
Figuren 3 und 4 Seitenansibht und Draufsicht des Raumelementer gemaß Fig. 1 zwecks
Darstellung der Spannelemente,
Figuren 5 und 6 Seitenansicht und
Draufsicht eines Raumelementes mit entfernbaren Spannelementen Figuren 7 bis 14
verschiedene Einzeldarstellungen Uber die Verankerung und blachspannung der Spannelemente
und Figuren 15 bis 18 schematische Darstellungen der Momentenlinie in verschiedenen
Zuständen eines Raume lementes.
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Das Raumelement besteht im wesentlichen aus einer Bodenplatte 1 die
vorzugsweise mit einer Bewehrung versehen und in sich völlig steif ist. An ihren
Kopfenden sind Stützen 2 oder Rahmenteile 3 angesetzt die fest und dauerhaft mit
der Bodenplatte verbunden sind, so daß damit schon ein in sich starres verwindungssteifes
Raumelement gebildet ist, welches mit anderen gleichartigen Raumelementen zu einem
Bauwerk zusammengesetzt werden kann. Selbstverstöndlich wird jedes solches Raumelement
fabrikseitig mit allen erforderlichen Innenausbauten fenstern, TUren, sowie sanitären
und elektrischen Installationen ausgestattet, wobei die einzelnen Raumelemente zweckmäßig
an den Langsseiten offen sind, um sie zu größeren Räumen zusammenzusetzen.
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Bei der Ausführungsform des Raumelementes gemäß Figur 1 sind zwischen
den Kopfenden auf die Bodenplatte noch weitere Stützen oder Tragsäulen 4 bzw. Rahmen
5 fest oder lösbar aufgesetzt. Bei der Anordnung gemäß Figur 2 besteht die Bodenplatte
aus den beiden Plattenteilen 1 a und 1 b.
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zwischen die der Rahmen 5 fest eingesetzt ist. Die Verbindung der
Teile 1 a, 1 b und 3 und 5 ist wiederum fest und dauerhaft, so daß ein verwindungssteifer
Körper gebildet ist.
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Vorzugsweise soll die Gesamtldnge eines solchen Raumelementes etwa
in der Größenordnung von 12 Metern liegen und die Breite etwa 2,4 bis 3 Meter und
die Höhe etwa 3 Meter betragen. Ein Raum wird aus mehreren Raumelementen gebildet,
die nebeneinander aazuordnen sind. Dabei ergibt
sich die Gesamtlänge
des Raumes als ein vielfaches der Breite eines einzelnen Raumelementes. Werden vier
Raumelemente nebeneinander gesetzt, so ergibt dies einen Raum von quadratischer
Grundfläche.
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Die beiden Raumelementen verwendete Bodenplatte bzw. die Teilpiatten
könen aus armierten oder zusätzlich vorgespannten Beton vorgefertigt sein, wobei
aus Gewichts- und Festigkeitsgründen jeweils längs- oder Querrippen oder andere
Versteifungselemente vorgesehen sein können, wie es in den verschiedenen Darstellungen
gestrichelt angedeutet ist.
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Desgleichen können auch die Tragsäulen oder Tragrahmen- und Stützen
aus armierten Beton gefertigt sein0 Auf jeden Fall sind die an den Kopfenden der
Bodenplatte vorgesehenen Stützen oder Rahmen dauerhaft und starr mit der Bodenplatte
verbunden. FOr die Anbringung der Zwischen den Kopfenden vorzusehenden Tragsäulen
oder Stützen können in der Bodenplatte Durchbrechungen, Vertiefungen oder sonstige
Anschlußstellen vorgesehen sein, die auch eine starre und dauerhafte Verbindung
mit der Bodenplatte ermöglichen bzw. können die mittleren Saulen auch nur lose und
auswechselbar auf die Bodenplatte aufgesetzt sein0 Nachdem die ursprünglich zweckmäßig
getrennt vorgefertigten Teile zu einem Raumelement starr und dauerhaft miteinander
verbunden sind und nachdem das Raumelement fabrikseitig nahezu bezugsfertig ausgebaut
wurde, indem beispielsweise die Außenwände, TUren, Fenster, Zwischenwände sowie
sanitäre und elektrische Installationen eingebaut wurden, wird die Bodenplatte mit
Hilfe der noch zu beschreibenden Spannelemente vorgespannt, um Unzulässige Durchbiegungen
während des Transportes und während des Errichtens des Bauwerkes zu vermeiden.
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Diese Spannelemente sind aus zweckmäßig der Länge nach durchgehenden
Drahtseiten 6 oder Drähten 7 bzw0 Seil- oder Drahtbündeln gebildet, die an den Kopfenden
bzw. im Bereich der Kopfenden der Bodenplatte
in oder an dieser
verankert sind.
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Bei der Anordnung gemaß Figuren 3 und 4 liegt ein Spannelement 7 jeweils
an jeder Längsseite der Bodenplatte 1. Da die Durchbiegung der Bodenplatte in der
Mitte am größten ist, erfolgt die Verankerung der Spannelemente 7 etwa in Höhe der
Bodenplattenoberflache. In der Plattenmitte sind die Spannelemente Uber ein nach
unten vorspringendes Auf lager 9 hinweggeführt. Wenn die Spannelemente 7 unter Längsspannung
gesetzt werden, so versuchen die SpanneIemente eine Schräglage einzunehmen und die
Bodenplatte nach oben durchzudrUcken. Dabei ist es möglich, die Spannelemente als
sogenannte "verlorende Spanner" fUr dauernd in der Bodenplatte zu belassen oder
es gelangen wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 und 6 entfernbare Spannelemente
zur Anwendung. In diesem Falle sind zweckmaßig in der Bodenplatte 1 bzw. in deren
Rippen FUhrungen 8 zur Anwendung, durch welche die Spannelemente 6 bzw. 7 lose hindurchgeführt
werden können. Dabei ist es auch möglich, wie in Figur 8 zu verfahren, mehrere Spanndstihte
7 übereinander vorzusehen, die selbstversndlich aber auch fest in der Bodenplatte
verbleiben können.
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An den Kopfenden weist die Bodenplatte zweckmdßig Vertiefungen 10
auf, in die die Spannelemente 6, 7 hineinreichen. Sie tragen an ihren Enden fest
aufgesetzte Widerlager 11. Am anderen Ende des jeweiligen Spannelementes ist eine
nicht dargestellte Nachspannvorrichtung anzusetzen, mit deren Hilfe das Spannelement
in eine vorausberrchnete Längsspannung gesetzt wird. Nachdem diese Spannung erreicht
wird, ist auch vor die Nachspannvorrichtung auf das Spannelement ein entsprechendes
Widerlager aufzusetzen, so daß beim Abnehmen der Nachspannvorrichtung, die Längsspannung
erhalten bleibt.
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Es können auch mehrere Spannelementteile hintereinander vorgesehen
und die einzelnen Teile durch Kupplungselemente gemäß Figuren 12 bis 14 miteinander
verbunden werden. Im wesentlichen gelangt dabei eine Büchse 12 zur Anwendung mit
sie konischen Ausdrehungen 13, in die sich die an den Spannelementteilen 7 sitzenden
kegeligen Widerlager 14 einlegen. Die Kupplung fdr die Spannelemente kann auch gemäß
Figur 11 ersetzt sein durch eine nachstellbare Spannvorrichtung 15, etwa in Form
eines sogenannten Spannschlosses, fur dessen Unterbringung dann in der Bodenplatte
1 an der entsprechenden Stelle eine Aussparung 16 vorzusehen ware. Die Anwendung
solcher zwischengeschalteter Nachspannvorrichtungen hat dan großen Vorteil, daß
sich von Fall zu Fall die Spannung der zustitzlichen Spannelemente verandern oder
notfalls auch ganz aufheben läßt. Solche Spannelemente können sowohl bei verlorendn
Spannungen alsauch bei entfernbaren Spannelementen Anwendung finden.
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Bei der Anordnung gemäß Figur 9 ist Spannelement 7 wie gestrichelt
angedeutet, mit seinem Ende nach Innen verlagt, damit die Tragsaule 2 im Eckbereich
der Bodenplatte 1 gut aufgesetzt werden kann.
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Bei der Anordnung gemäß Figur 10 ist in der Vertiefung 10 der Bodenplatte
zunachst eine konische Buchse 17 eingelassen, wo hingegen das Widerlager 11, welches
auf das Spannelement 7 aufgesetzt wird, aus mehreren sich in den Konus 17 einpassenden
und mit Zahnen in die Spannelemente 7 eindrUckenden Teilen gebildet, so daß es möglich
ist, auf das Ende des Spannelementes 7 die Nachspannvorrichtung aufzusetzen und
laufend die Spannung zu verändern, wobei sich die Widerlagerteile 11 in der jeweiligen
Stellung zwischen der Büchse 17 und dem Spannelement 7 verteilen.
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Mit den gezeigten Spannelementen, Nachstellmiteln und Verankerungen
ist es möglich, das Raumelement bzw. dessen Bodenplatte in jede gewünschte Vorspannung
zu bringen, die notwendig ist, um beim Transport des
Raumelementes
auftretenden Beanspruchungen zu widerstehen. Nach dem Zusammenbau der Raumelemente
zu dem gewünschten Bauwerk können die Verspannungen gelöst oder auch beibehalten
werden, jeSachdem, wie es die Baustatik erfordert. Die Spannelemente können in den
Bodenplatten verbleiben oder entfernt werden, wobei es auch möglich ist, die Spannung
nur einzelner Spannelemente aufzuheben und bei einem anderen Teil wieder ganz oder
teilweise zu belassen.
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Normalerweise treten beim Transport, insbesondere eines relativ lagen
Raumelementes beachtliche Beanspruchungen auf, wie sie beispielsweise der in Figur
15 dargestellten Momentenlinie entsprechen. Es muß clfifür Sorge getragen werden,
daß diese beim Transport auftretenden Belastungen unterhalb der Festigkeitsgrenzen
des bewehrten Betons liegen. Zu diesem Zweck wird das Raumelement in der erfindungsgemößen
Weise vorgespannt.
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Diese Vorspannung ergibt die in Figur 16 wiedergegebene Momentenlinie,
die sich mit der gemäß Figur 15 überlagert, woraus sich die in Figur 17 dargestellte
Momentenkurve ergibt. Hieraus ist deutlich zu erkennen, daß damit die auftretenden
Belastungen innerhalb der Festigkeitesgrenzen der Bodenplatte liegen.
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Wenn das Raumelement mit der vorgespannten Bodenplatte in seiner endgültigen
Stellung an dem zu errichtenden Gebäude abgesetzt ist, ergibt sich zunächst ein
Verlauf der Momentenlinie, wie er etwa in Figur 18 wiedergegeben ist.
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Es könnte eine Spannungsspitze auftreten, die die Festigkeit der Bodenplatte
übersteigt. Eine solche kurzzeitige Überbelastung des Werkstoffes kann in Kuaf genommen
werden, wenn bald nach Dem Aufsetzen des Raumelementes die Vorspannung der zusätzlichen
Spannelemente abgebaut wird, um die in Figur 18 ersichtliche Spannungsspitze in
die Grenzen der Werkstoffestigke it zurückzubringen. Zweckmäßig ist dabei die Vorspannungum
ein gewisses Maß zu verringern, welches proportional dem in Figur 18 eingezeichneten
Maß X ist. Anstelle der Reduzierung der Vorspannung kann diese aber auch gänzlich
abgebaut werden, beispielsweise durch Entfernen der Spannelemente aus der
Bodenplatte.
Es ergibt sich dann der in Figur 19 dargestellte Verlauf der Momentenlinie. Damit
ist der Zustand erreicht, für den die Bodenplatte bzw. das Raumelement ausgelegt
wurde. Während des Abbaus der Vorspannung legt sich die Bodenplatte in ihrem Mittleren
Bereich auf entsprechend vorzusehende Tragsäulen des darunter befindlichen Raumelementes
auf, so daß neben den kofpseitigen Abstützungen auch noch eine Abstützung etwa in
der Mitte der Bodenplatte erfolgt.
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Es ist möglich, in zweierlei Weise zu arbeiten. Nach dem ersten Verfahren
werden bei der Vorfabrikation der Bodenplatte in diese lediglich Kanäle und Führungen
für die Spannelemente eingearbeitet. Diese sverden erst eingebracht und unter Vorspannung
gesetzt, nachdem das Raumelement fabrikseitig vollständig ausgebaut werden ist.
Diese Methode hat den Vorteil, daß die Form und die Maße der Bodenplatte genau mit
den Maßen übereinstimmen, die das Raumelement bzw. die Bodenplatte nach der Errichtung
des Bauwerkes einnimmt. Damit ist es möglich, die Bodenplatten in engeren Maßtoleranzen
innerhalb der Fabrik herzustellen.
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Nach dem Aufbringen der Vorspannung läßt sich der Transport des Raumelementes
zur Baustelle in der üblichen Art und Weise durchführen und nachdem das Raumelement
im Bauwerk seinen gewünschten Platz eingenommen hat, die Vorspannung vollständig
abbauen.
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Andererseits ist es aber auch möglich, die Vorspannung in der Bodenplatte
durch die Spannelemente schon während deren Vorfabrikation aufzubringen.
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Solche Raumelemente können dann wie üblich, transportiert und eingebaut
werden. Nach dem Absetzen im Bauwerk wird die Vorspannung wie bereits früher beschrieben
ganz oder teilweise aufgehoben.