DE19620296C1

DE19620296C1 - Verbundsystem für Bauzwecke mit selbsttragenden Tafelelementen

Info

Publication number: DE19620296C1
Application number: DE19620296A
Authority: DE
Inventors: Adolf Imhoff
Original assignee: Adolf Imhoff
Current assignee: ThyssenKrupp Stahl Bauelemente Gmbh
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: DE59710490D1; EP0808959B1; ATE246290T1; EP0808959A2; GB2324545A; EP0808959A3; GB9703304D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundsystem für Bauzwecke mit selbsttragenden Tafelelementen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt, zur Schnellerrichtung von Gebäuden ganze Wände und Decken als Fertigteile zu verarbeiten. Bei der Herstellung derartiger Fertigteile im Werk werden diese entsprechend den durch die Gebäudearchitektur festgelegten Vorgaben produziert. Auch die Zusatzfunktionen betreffenden Maßnahmen wie der Einbau von Tür- und Fensteröffnungen werden bereits im Werk durch geführt. In größeren Serien lassen sich derartige Elemente preisgünstig herstel len, jedoch erfordern Anpassungen hinsichtlich Größe und Funktion des jewei ligen Elementes relativ aufwendige Änderungen im Herstellungsprozeß.

Aus dem DE-GM 90 16 771.6 ist ein selbsttragendes Tafelelement der ein gangs genannten Art bekannt. Diese solchermaßen hergestellten selbsttragen den Tafelelemente lassen sich zwar auf einfache Weise hinsichtlich Größe und Funktion an den jeweiligen Verwendungszweck anpassen, jedoch hat sich in der Praxis herausgestellt, daß die solchermaßen hergestellten Tafelelemente für den jeweiligen Verwendungszweck als Wand- oder Deckenelement nicht optimal ausgelegt sind, da die alle identisch hergestellten Tafelelemente bei diesem bekannten Bausystem so ausgelegt sein müssen, daß sie die bei Ge bäudewänden auftretenden Normalkräfte sowie die bei Decken auftretenden Biegemomente aufnehmen können. Somit sind diese Tafelelemente je nach Verwendungszweck als Wand- oder Deckenelement jeweils bezüglich einer Kraft- bzw. Momentenkomponente überdimensioniert. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß die Verbindung der einzelnen Tafelelemente untereinander sehr zeitaufwendig und somit kostenintensiv ist, da an den einzelnen Stoß- oder Auflageflächen Bolzenverbindungen notwendig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbundsystem für Bau zwecke mit selbsttragenden Tafelelementen zu schaffen, welches sich auch in kleinen Serien und bei individueller Bauweise hinsichtlich der bautechnischen Anforderungen einfach und kostengünstig produzieren läßt.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Ein nach dieser Weise aufgebautes Verbundsystem mit selbsttragenden Tafel elementen läßt sich auf einfache Weise hinsichtlich Größe und Funktion den jeweiligen Anforderungen angepaßt produzieren. Es ist daher insbesondere zur Herstellung kleiner Serien und für eine individuelle Bauweise geeignet. Preis lich vorteilhaft ist dabei insbesondere die individuelle Anpassung der Dichte und/oder Zusammensetzung der Kernschicht der Tafelelemente in Abhängig keit von dem Verwendungszweck dieser Tafelelemente als Gebäudeaußen wand-, Gebäude- bzw. Wohnungstrennwand- oder Deckenelement. Ein weiterer, die Kosten senkender Vorteil besteht darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verbundsystem spezielle Verbindungsprofile vorgesehen sind, die eine einfache und schnelle Verbindung der einzelnen Tafelelemente untereinander ermöglichen.

Durch die Unterteilung der Tafelelemente in mehrere, jeweils durch Tragwerk profile unterteilte Segmente ergibt sich insgesamt eine trag- oder ständerwerk artige Konstruktion, die durch entsprechende Wahl der Zahl und Größe der Segmente unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden kann. Innerhalb eines Tafelelementes können die einzelnen Segmente unterschiedlichen Funk tionen dienen. Im Normalfall erfüllen die Segmente ihre primäre Aufgabe als Wand- bzw. Deckenteile. In diesem Fall besteht die Kernschicht der Segmente aus Leichtbeton, wobei die Kernschicht eines als Gebäudeaußenwandelement verwendeten Tafelelements die geringste Dichte und die eines als Woh nungstrennwandelement verwendeten Tafelelements die größte Dichte auf weist. Ebenso können in den Segmenten beliebige Öffnungen für Türen, Fen ster und dergleichen angeordnet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Verbin dungsprofile zum Verbinden von Wandelementen und Deckenelementen als U-förmige Profile mit auswärts gebogenen Schenkeln ausgebildet, wobei der Abstand der Schenkel zueinander größer ist als die Breite der die Tafelele mente längsseits begrenzenden Rahmenprofile. Durch das feste Anordnen die ser Deckenverbindungsprofile mit den Deckenelementen sowie das feste Anordnen der Rahmenprofile mit den Wandelementen ist eine einfache und sichere Verbindung von Deckenelement und Wandelement dadurch möglich, daß das mit dem Deckenelement verbundene Deckenverbindungsprofil das Rahmenprofil eines Wandelementes übergreifend auf ein Wandelement aufge legt und/oder ein Wandelement mit seinem das Wandelement nach unten ab schließenden Rahmenprofil in ein solches U-förmiges Deckenprofil hereinge stellt wird.

Um einen sicheren und dauerhaften Halt zwischen dem jeweiligen Deckenver bindungsprofil und dem darin aufgenommenen Rahmenprofil eines Wandele mentes zu gewährleisten, ist zwischen dem Deckenverbindungsprofil und dem Rahmenprofil einer Decken-Wand-Verbindung eine Mörtelschicht angeordnet. Durch diese Mörtelschicht wird gewährleistet, daß das Rahmenprofil des Wandelementes und das Deckenverbindungsprofil des Deckenelementes sich nicht relativ zueinander verschieben können.

Um die als Deckenelement verwendeten Tafelelemente an die Aufnahme der auftretenden Biegemomente anzupassen, können die Stützräume eines jeden Tafelelementes mit Normalbeton als Füllmaterial ausgefüllt und vorspannbare Armierungseisen in den Stützräumen angeordnet werden.

Dahingegen ist es bei der Verwendung der Tafelelemente als Wandelemente ausreichend, die Stützräume eines jeden Tafelelements mit dem hinsichtlich Dichte und Zusammensetzung identischen Material zu verfüllen, aus dem auch die Kernschicht gebildet ist.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Stoßflächen zweier rechtwinklig miteinander zu verbindenden Wandelemente durch jeweils ein zur Stoßfläche hin offenes Tragwerkprofil gebildet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die freien Schenkel der zur Stoßfläche hin offenen Tragwerkprofile derart verkürzt, daß die in den Schenkeln ausgebildeten Ein formungen nur die dem Steg nahe Hinterschneidung aufweisen.

Zur rechtwinkligen Verbindung zweier Wandelemente wird vorgeschlagen, daß die zur Stoßfläche hin offenen Tragwerkprofile über jeweils zwei Klemmprofile miteinander verbindbar sind, von denen ein jedes die dem Steg nahen Hinter schneidungen der Einformungen der aneinander angrenzenden Schenkel der Tragwerkprofile hintergreift.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der im Bereich der Stoßfläche durch die einander zugewandten offenen Tragwerkprofile sowie die die Tragwerkprofile miteinander verbindenden Klemmprofile umgrenzte Raum mit dem Material ausfüllbar ist, das dem Material der Kernschicht entspricht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein Ausführungsbei spiel eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems für Bauzwecke mit selbsttragenden Tafelelementen dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht eines als Wandelement ausgebildeten selbsttragenden Tafelelementes mit nur teilweise dargestellter Deckschicht;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch ein als Deckenelement ausgelegtes selbsttragendes Tafelelement;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Wand-Decke-Wand-Verbindungs stelle;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer rechtwinkligen Wand-Wand-Ver bindungsstelle;

Fig. 6a einen Querschnitt durch ein Tragwerkprofil;

Fig. 6b einen Querschnitt durch ein Rahmenprofil;

Fig. 6c einen Querschnitt durch ein Deckenverbindungsprofil und

Fig. 6d einen Querschnitt durch ein Klemmprofil.

Das in Fig. 1 dargestellte selbsttragende Tafelelement 1 ist in insgesamt sechs rechteckige Segmente 2 unterteilt. Den oberen sowie den unteren Abschluß des Tafelelementes 1 bilden jeweils Rahmenprofile 3, die sich über alle sechs Segmente 2 durchgehend erstrecken. Die Rahmenprofile 3 sind, wie aus Fig. 4 und 6b ersichtlich, als U-förmige, d. h. an drei Seiten geschlossene Längsträ ger ausgebildet.

Die Unterteilung des Tafelelements 1 in die einzelnen Segmente 2 erfolgt durch Tragwerkprofile 4, die rechtwinklig zu den Rahmenprofilen 3 angeordnet und an diesen befestigt sind. Die Tragwerkprofile 4 bestehen jeweils aus im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen, dreiseitig geschlossenen Profilen, die die einzelnen Segmente 2 seitlich begrenzen. Wie aus Fig. 6a ersichtlich, be stehen die Tragwerkprofile 4 jeweils aus zwei seitlichen Schenkeln 5 und ei nem diese verbindenden Steg 6. Zwischen den benachbarten Tragwerkprofilen 4 mit einander zugewandten Schenkeln 5 befindet sich jeweils eine Kern schicht 7, deren Dicke dem Abstand beider Schenkel 5 eines Tragwerkprofils 4 entspricht. Eine besonders gute Wärme- und Schalldämmung bei einer gleichzeitig ausreichenden Formstabilität der aus den einzelnen Segmenten 2 gebildeten Tafelelemente 1 wird dadurch erreicht, daß als Material für die Kernschicht 7 ein offenporiger Leichtbeton verwendet wird. Die Dichte und/oder Zusammensetzung dieses Leichtbetons der Kernschichten 7 der Segmente 2 wird dabei an den Verwendungszweck der einzelnen Tafelele mente angepaßt. Da die Verwendung der Tafelelemente 1 als Gebäudeaußen wandelemente, Gebäude- bzw. Wohnungstrennwandelemente oder Deckenelemente verschiedene Anforderungen an die aufzunehmenden Kräfte oder Momente sowie die notwendige Wärme- und Schalldämmung stellt, ist die Dichte der Gebäudeaußenwände am geringsten, da hier insbesondere eine gute Wärmedämmung erforderlich ist. Die durch eine besonders großporige Ausgestaltung des Leichtbetons hervorgerufene geringe Dichte stellt eine besonders gute Wärmedämmung dar. Die im Inneren eines Gebäudes sowie beim Bauen Gebäudeaußenwand-an-Gebäudeaußenwand besonders wichtige Schalldämmung wird durch eine große Masse und somit eine hohe Dichte des Materials der Kernschicht 7 erreicht. Die Dichte des Materials der Kernschicht 7 der als Deckenelemente verwendeten Tafelelemente liegt zwischen der Dichte der Gebäudeaußenwandelemente und der der Gebäude- bzw. Wohnungstrennwandelemente.

Wie weiter aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Tragwerkprofile 4 zwischen jeweils zwei aneinandergrenzenden Segmenten 2 mit einander zugewandten Stegen 6 mit Abstand zueinander angeordnet, wobei zwischen den einander zugewand ten Stegen 6 der Tragwerkprofile 4 ein Stützraum 8 ausgebildet ist. Bei den insbesondere nur durch Normalkräfte belasteten als Wandelemente eingesetz ten Tafelelemente 1 wird als Material zum Ausfüllen der Stützräume 8 das gleiche Material verwendet, das auch zur Bildung der Kernschicht 7 herange zogen wird.

Aus Fig. 1 und 2 ist weiterhin ersichtlich, daß das Tafelelement 1 beidseitig mit einer Deckschicht 9 versehen ist, die neben einem Brandschutz eine wei tere Isolierwirkung aufweisen kann.

In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch ein als Deckenelement ausgebildetes Ta felelement 1 dargestellt. Da Deckenelemente insbesondere auf die Biegebean spruchung und somit einer Momentenbelastung ausgesetzt sind, kann die notwendige Formstabilität dieser Tafelelemente 1 bei der Verwendung von Leichtbeton als Material für die Kernschicht 7 dadurch erreicht werden, daß die Stützräume 8 mit Normalbeton ausgefüllt sind, in dem vorspannbare Ar mierungseisen 10 angeordnet sind. Ansonsten entspricht der Aufbau des als Deckenelement verwendeten Tafelelements 1 dem Aufbau des in Fig. 2 dar gestellten Tafelelements 1, das als Wandelement verwendet wird.

Der Aufbau eines Tragwerkprofils 4 ist besonders deutlich aus Fig. 6a ersicht lich. Mit dieser Abbildung ist insbesondere die Ausbildung des Tragwerkprofils 4 als dreiseitig geschlossenes U-förmiges Profil mit zwei Schenkeln 5 und ei nem diese Schenkel 5 verbindenden Steg 6 zu entnehmen. Das Tragwerkprofil 4 weist an den Schenkeln 5 und dem Steg 6 in den von den drei Seiten gebil deten Raum weisende Einformungen 11 auf, die beidseitig mit Hinterschnei dungen 12 versehen schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind.

Die Verbindung einzelner Tafelelemente 1 als Wand-Decke-Verbindungsstelle bzw. Wand-Wand-Verbindungsstelle erfolgt über Verbindungsprofile 13 und 14, wie diese den Abb. 4 und 5 zu entnehmen sind. Fig. 4 zeigt schematisch die Ausgestaltung einer Wand-Decke-Wand-Verbindungsstelle. Als Verbindungsprofil 13 dient das in Fig. 6c dargestellte U-förmige Profil, dessen Schenkel 13a auswärts gebogen ausgebildet sind und einen Abstand voneinander aufweisen, der größer ist als die Breite der die Tafelelemente 1 längsseits begrenzenden Rahmenprofile 3. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, erfolgt die Verbindung eines Deckenelements mit zwei Wandelementen dadurch, daß auf den gegenüberliegenden Seiten des Deckenelements jeweils ein Verbin dungsprofil 13 derart angeordnet wird, daß die freien Schenkel 13a von dem Deckenelement fortweisen. Die nach oben bzw. unten offenen Verbindungs profile 13 dienen zur Aufnahme der mit den Rahmenprofilen 3 abgeschlosse nen Wandelemente. Die Schenkel 13a bilden dabei eine seitliche Führung für die Rahmenprofile 3 der Wandelemente, die eine leichte Ausrichtung der Wandelemente bezüglich des Deckenelements ermöglichen. Zur Verbindung der Wandelemente mit dem Deckenelement sowie, um eine Relativbewegung der Rahmenprofile 3 zu dem Verbindungsprofil 13 zu verhindern, ist zwischen den Verbindungsprofilen 13 und den Rahmenprofilen 3 eine Mörtelschicht 15 angeordnet.

Die rechtwinklige Verbindung zweier als Wandelemente ausgebildeten Tafelelemente ist in Fig. 5 dargestellt. Die Stoßflächen der rechtwinklig miteinander zu verbindenden Wandelemente sind hierbei durch jeweils ein zur Stoßfläche hin offenes Tragwerkprofil 4 gebildet. Bei der in Fig. 5 dargestell ten Ausführungsform sind die freien Schenkel 5 der zur Stoßfläche hin offenen Tragwerkprofile 4 derart verkürzt ausgebildet, daß die in den Schenkeln 5 ausgebildeten Einformungen 11 nur noch eine Hinterschneidung 12, nämlich die dem Steg 6 nahe Hinterschneidung 12 aufweisen. Eine besonders haltbare Verbindung zweier rechtwinklig miteinander zu verbindenden Wandelemente erfolgt dadurch, daß neben dem Ausfüllen des durch die beiden offenen Tragwerkprofile 4 gebildeten Raums im Bereich der Stoßfläche mit Leichtbeton die Tragwerkprofile 4 über jeweils zwei als Klemmprofile ausgebildete Verbin dungsprofile 14 miteinander verbunden werden. Diese Verbindungsprofile 14 hintergreifen die dem Steg 6 nahen Hinterschneidungen 12 der Einformungen 11 der aneinandergrenzenden Schenkel 5 der Tragwerkprofile 4. Eine solche Ausgestaltung einer Wand-Wand-Verbindungsstelle ermöglicht eine exakte rechtwinklige Verbindung zweier Wandelemente und verhindert ein gegensei tiges Verschieben der solchermaßen miteinander verbundenen Wandelemente. Die Ausgestaltung eines Verbindungsprofils 14 ist besonders deutlich der Abbildung Fig. 6d zu entnehmen.

Ein solchermaßen ausgebildetes Verbundsystem für Bauzwecke mit selbsttra genden Tafelelementen 1 ermöglicht somit auf einfache und kostengünstige Weise eine an die jeweiligen Verwendungszwecke angepaßte Produktion der Tafelelemente 1, wobei neben einer Anpassung an die Größe und Funktion der einzelnen Tafelelemente 1 auch eine Anpassung hinsichtlich der erforderlichen mechanischen Belastung sowie Wärme- und Lärmdämmung möglich ist.

Bezugszeichenliste

1 Tafelelement
2 Segment
3 Rahmenprofil
4 Tragwerkprofil
5 Schenkel
6 Steg
7 Kernschicht
8 Stützraum
9 Deckschicht
10 Armierungseisen
11 Einformung
12 Hinterschneidung
13 Verbindungsprofil
13a Schenkel
14 Verbindungsprofil
15 Mörtelschicht

Claims

1. Verbundsystem für Bauzwecke mit selbsttragenden Tafelelementen, ins besondere zur Verwendung als vorgefertigte Wand- oder Deckenelemen te für Gebäude, wobei die Tafelelemente (1) durchgehende U-förmige Rahmenprofile (3) aufweisen, die den unteren sowie den oberen Abschluß des Tafelelementes (1) bilden, die Tafelelemente (1) durch winklig zu den Rahmenprofilen (3) angeordnete, im Querschnitt gesehen dreiseitig geschlossene Tragwerkprofile (4) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt in einzelne Segmente (2) unterteilt sind und jedes Segment (2) durch eine Kernschicht (7) gebildet ist, die zwischen jeweils zwei, mit den offenen Seiten zueinanderweisenden Tragwerkprofilen (4) angeordnet ist und jedes Tafelelement (1) beidseitig mit Deckschichten (9) versehen ist, wobei die Kernschicht (7) und die Deckschichten (9) aus einem oder mehreren dem Verwendungszweck des jeweiligen Tafelelementes (1) als Gebäudeaußenwand-, Gebäude- bzw. Woh nungstrennwand- oder Deckenelement bezüglich Dichte und/oder Zusammensetzung angepaßten Materialien bestehen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) die Tragwerkprofile (4) zwischen jeweils zwei aneinandergrenzenden Segmenten (2) sind mit einander zugewandten Stegen einen Stütz raum (8) bildend mit Abstand zueinander angeordnet;
b) der Stützraum (8) zwischen zwei Tragwerkprofilen (4) ist mit einem Füllmaterial ausgefüllt, wobei das Füllmaterial Normalbeton oder Leichtbeton ist,
c) die Tragwerkprofile (4) weisen allseitig in den von den drei ge schlossenen Seiten gebildeten Raum weisende, zweiseitig hinter schnittene Einformungen (11) auf und
d) zwischen miteinander zu verbindenden Tafelelementen (1) sind dem jeweiligen Verwendungszweck der Tafelelemente (1) als Wand- oder Deckenelemente angepaßte Verbindungsprofile (13, 14) angeordnet.

2. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht (7) aus Leichtbeton besteht, wobei die Kernschicht (7) eines als Gebäudeaußenwandelement verwendeten Tafelelements (1) die ge ringste Dichte und die eines als Gebäude- bzw. Wohnungstrennwandelement verwendeten Tafelelements (1) die größte Dichte aufweist.

3. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumin dest ein Segment (2) mit einem Fenster oder einer Tür versehen ist.

4. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver bindungsprofile (13) zum Verbinden von Wandelementen und Decken elementen als U-förmige Profile mit auswärts gebogenen Schenkeln (13a) ausgebildet sind und der Abstand der Schenkel (13a) zueinander größer ist als die Breite der die Tafelelemente (1) längsseits begrenzenden Rah menprofile (3).

5. Verbundsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenverbindungsprofile (13) fest mit den Deckenelementen und die Rahmenprofile (3) fest mit den Wandelementen verbunden sind.

6. Verbundsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Deckenverbindungsprofilen (13) und den Rahmenprofilen (3) einer Decken-Wand-Verbindung eine Mörtelschicht (15) angeordnet ist.

7. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung als Deckenelement die Stützräume (8) eines jeden Tafelele ments (1) mit Normalbeton als Füllmaterial ausgefüllt und verspannbare Armierungseisen (10) in den Stützräumen (8) angeordnet sind.

8. Verbundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung als Wandelement die Stützräume (8) eines jeden Tafelele ments (1) mit Leichtbeton ausgefüllt sind, wobei die Dichte dieses Füll materials der Dichte der Materials der Kernschicht (7) entspricht.

9. Verbundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßflächen zweier rechtwinklig miteinander zu verbindenden Wandele mente durch jeweils ein zur Stoßfläche hin offenes Tragwerkprofil (4) gebildet sind.

10. Verbundsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die frei en Schenkel (5) der zur Stoßfläche hin offenen Tragwerkprofile (4) derart verkürzt sind, daß die in den Schenkeln (5) ausgebildeten Einformungen (11) nur die dem Steg (6) nahe Hinterschneidung (12) aufweisen.

11. Verbundsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stoßfläche hin offenen Tragwerkprofile (4) über jeweils zwei als Klemmprofile ausgebildete Verbindungsprofile (14) miteinander verbun den sind, von denen ein jedes die dem Steg (6) nahe Hinterschneidung (12) der Einformung (11) der aneinandergrenzenden Schenkel (5) der Tragwerkprofile (4) hintergreift.

12. Verbundsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der zwischen den zur Stoßfläche hin offenen Tragwerk profilen (4) gebildete Raum mit Leichtbeton ausfüllbar ist.