DE2322920A1 - Fertigbauteil fuer die herstellung von gebaeuden - Google Patents

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys.Gerhard Lied! 8 München η Stemsdorfstr.21-22 Tel.298462

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H. H. BOOT & SONS PTY LIMITED 17 Bridge Street, PYMBLE , New South Wales / Australien

Fertigbauteil für die Herstellung von Gebäuden

Die Erfindung betrifft ein Fertigbauteil für die Herstellung von Gebäuden. Diese Fertigbauteile können hierbei die Form von Gebäudezellen, Boxen oder Modulen aufweisen (der Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung ständig von Fertigbauteilen gesprochen).

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Aus diesen Fertigbauteilen sollen eingeschossige oder mehrgeschossige Gebäude herstellbar sein. . _ ^J .

Die meisten Wohnhäuser werden noch nach herkömmlichen Verfahren gebaut. Während zwar die Bedürfnisse hierdurch Im allgemeinen befriedigt werden können, führt jedoch das ständige Anwachsen der Kosten beim Bauen, insbesondere aufgrund der Arbeltskosten, zu einer Situation, welche neue Verfahren bei der Herstellung von Gebäuden erforderlich macht. Bei der Herstellung von Holzhäusern beispielsweise Ist es In einigen Ländern gebräuchlich, einzelne Räume oder Gruppen von Räumen vollständig In einer Fabrik herzustellen und diese am Bauplatz zusammenzubauen, woraus ein hoher Wirkungsgrad und eine große Wirtschaftlichkeit erzielt wird.

Derartige Bauverfahren nun auch bei der Herstellung von Gebäuden aus Beton zu verwenden bzw. zu verbessern, ist Ziel der Erfindung. Beton Ist nämlich ein dauerhaftes Material und allgemein verwendbar, da es bei annehmbaren Kosten eine hohe Qualität aufweist. Es gibt jedoch noch kein Insgesamt befriedigendes Verfahren für eine Fertigung In der Fabrik.

Es Ist daher erwünscht, Individuelle Räume oder Raumgruppen als Fertigbauteile zu liefern, welche ganz oder Im wesentlichen In der Fabrik oder In einer fabrlkähnllchen Einrichtung hergestellt worden sind. Hieraus würde sich eine bessere Handhabung bei der Herstellung der Gebäude, eine Mechanisierung sowie eine verbesserte Qualltäts- und Quantitätskontrolle der Baustoffe ergeben. Es ergäbe sich eine verbesserte Kaufkraft sowie eine gesteigerte Produktivität der Arbelt bei niedrigeren Kosten. Insbesondere ergäben sich Vorteile bei der

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Herstellung von solchen Bereichen der Gebäude, welche stark beansprucht werden (service areas). Diese Gebäudeteile machen einen großen Teil der Kosten, welche auf eine Flächeneinheit anfallen, aus. Derartige Fertigbauteile könnten witterungsbeständig in der Fabrik hergestellt werden und dann auf den Bauplatz, wo das Gebäude errichtet werden soll, transportiert werden. Aus den vorstehenden Gründen ist es erwünscht, Gebäude aus mehreren Fertigbauteilen aus verstärktem Beton herzusteilen.

Die Verwendung von verstärktem bzw. Elsenbeton, der auf herkömmliche Welse hergestellt wurde, resultiert jedoch darin, daß die Fertigbauteile verhältnismäßig schwer sind und beispielsweise 20- 35 to wiegen. Hieraus resultiert ein äußerst beschwerlicher Transport und die Hübmittel, welche die Fertigbauteile von der Fabrik zur Baustelle bringen sowie die Hubmittel, welche zur Errichtung der Gebäude dienen, müssen besonders sorgfältig ausgearbeitet sein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Fertigbauteil für die Herstellung von Gebäuden zu zeigen, das nur aus Beton oder aus armiertem bzw. Eisenbeton besteht, jedoch ein genügend geringes Gewicht aufweist, so daß die Transportprobleme und die Probleme bei der Errichtung des Gebäudes vermindert werden können.

Die Aufgabe wird bei einem Fertigbauteil für die Herstellung von Gebäuden, welches einen oder mehrere Räume des Gebäudes oder Teile davon bildet und vier Innere, im wesentlichen ebene Wände, eine Decke und einen Boden aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die vier Wände und die Decke eine Einheit aus Beton bilden und der

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Boden hieran anbaubar Ist, daß die Dicke der Wände und der Überdachung, abgesehen von örtlichen Verdickungen, etwa im Bereich von 0,6 cm bis 5 cm liegt und daß die Decke eine Struktur eines doppelt bzw. räumlich gekrümmten, dünnen Schalengewölbes oder einer zylindrischen Schale, die an der oberen Kante der Wände ansetzt, aufweist.

Die Hauptverwendbarkelt des erfindungsgemäßen Fertigbauteiles liegt nun nicht darin, daß es als tragendes ,Bauteil ausgebildet Ist, sondern · es bildet eine Kapsel, die zur Umfassung bzw. zum Schutz des Anstriches bzw. der inneren Oberfläche eines Raumes oder von Räumen dient. Die Kapseln sind in einem Gebäude innerhalb einer getrennten, umfassenden Struktur angeordnet.

Die Bezeichnung "Gewölbe" (dorne) umfaßt ein sehr flaches Gewölbe, Im allgemeinen vielflächige bzw. polyedrlsche Gewölbe, die aus zwei oder mehreren, fest miteinander verbundenen dünnen Platten zusammengesetzt sind. Auch können darunter anisotrope Gewölbe und Gewölbe, welche Durchdringungen aufweisen, verstanden werden. Die Bezeichnung "zylindrische Schale" umfaßt sehr flache zylindrische Schalen, prismatische Schalen, welche aus zwei oder mehreren, fest miteinander verbundenen Platten zusammengesetzt sind, anisotrope zylindrische Schalen und zylindrische Schalen, welche Durchdringungen aufweisen.

Die Bezeichnung "Dicke der Wände und der Decke" Ist die gemessene Dicke In den Flächen, welche frei von Rippen oder anderen örtlichen bzw. lokalen Verdickungen sind.

Ein kleinerer oder größerer Teil einer oder mehrerer der Wände kann ausgespart sein, um Türen oder Fensteröffnungen vorzusehen.

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Auch können Aussparungen vorgesehen sein, um zwei Fertigbauteile nebeneinander anzuordnen und so einen großen Raum zu bilden. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Wände und der Decke des Fertigbauteiles etwa 1 cm (3/8") und etwa 4 cm (1 1/2"). Auch hierbei sind geringe Flächen, welche örtliche Verdickungen aufweisen, ausgenommen. Das Gefüge des Fertigbauteils kann durch Rippen in der Decke oder in der Wand örtlich verdickt sein. Auch kann eine Unterbrechung im Kurvenverlauf bzw. in der Krümmung der Decke beim Übergang von der Decke zu den Wänden oder an den Stellen, an denen eine rasche Änderung der Krümmung an der Umrandung der Decke auftritt, ein Ring oder ein System von Profilen, Rippen oder Verdickungen vorgesehen sein. Eine Verdickung kann ebenfalls an den Verbindungsstellen benachbarter Wände vorgesehen sein. Die Bezeichnung "Überdachung" ist nun nicht so gewählt, daß sie bei Ihrer Verwendung ungeschützt und bloß liegt, sondern es soll dadurch zum Ausdruck kommen, daß sie den oberen Teil des Fertigbauteils bildet und daß die untere Oberfläche der Überdachung eine Decke bildet. Bevorzugt wird ein armierter Beton verwendet, wobei die Armierung aus Stahl oder anderen geeigneten armierendem Material besteht.

Anhand der beiliegenden Figuren soll an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der fertig gegossenen Wände und der Decke als Komponenten eines Fertigbauteils und die Teile einer geöffneten und zurückgeschlagenen Gießform, aus welcher das Fertigbauteil entfernt ist;

Fig. la einen fertig gegossenen Boden, der an die aus den Wänden und der Überdachung bestehenden Einheit anbaubar ist;

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Fig. 2 das vollständige Fertigbauteil, bei dem der Boden mit den Wänden und der Überdachung verbunden ist;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer vergossenen Baueinheit aus Wänden und einer Überdachung, wobei vom äußeren Gestell der Gießform in gebrochener Ansicht noch Teile dargestellt sind, während die innere Gießform der deutlichen Darstellung wegen weggelassen ist;

Flg. 4 einen tellweisen Querschnitt in einer Ebene IV-IV der FIg. 3; Flg. 5 einen teilweisen Querschnitt in einer Ebene V-V der Flg. 3;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 5, jedoch sind die Teile der inneren und äußeren Gußform abgesetzt gezeichnet;

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Fertigbauteil;

Flg. 8 einen Querschnitt In Seltenansicht eines Teiles des Fertigbauteiles der Flg. 7 entlang der Linie VIII-VIII, wobei Einzelheiten der Anordnung von Armlerungselementen dargestellt sind;

Flg. 9 einen Querschnitt eines Teiles des Bodens des Fertigbauteiles;

Flg. 10 die Verwendung des Bodens des Fertigbauteiles im eingebauten Zustand;

FIg. 11 die Art und Welse, mit der die Böden von benachbarten Fertigbauteilen auf Pfeilern getragen werden;

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Fig. 12 die Anordnung von Böden benachbarter Fertigbauteile, welche von Zugkabeln, welche nachträglich auf dem Beton eine Spannung ausüben;

Fig. 13a in Draufsicht die Art und Weise, mit der größere Teile der Wände weggelassen sind, um mittels aneinander gebauter Fertigbauteile größere Räume zu bilden;

Fig. 14 einen Querschnitt durch einen Teil der "Überdachung zweier benachbarter Fertigbauteile entlang der Linien XIV-XIV in den Fig. 13a und 13b und

Fig. 15 die Art und Weise, mit der Entlüftungsleitungen, Installationen sowie elektrische Einrichtungen untergebracht sind, wobei die hierzu notwendigen Bauteile in den Zwischenräumen zwischen den Fertigbauteilen im Gebäude angeordnet sind.

Die Anwendung der Erfindung ermöglicht ein Gebäude, das Insbesondere wirtschaftlich aus einer Anzahl von einzelnen Fertigbauteilen, die aneinander gefügt sind, herstellbar ist. Die Fertigbauteile können so aneinander gefügt werden, daß beim fertigen Gehäuse die notwendigen Räume vorhanden sind und außerdem Durchgangsmöglichkelten von einem Raum In den anderen gegeben sind. Die Erfindung kann bei der Errichtung von eingeschossigen oder mehrgeschossigen Gebäuden zur Anwendung kommen. Bei letzteren Gebäuden werden die Fertigbauteile eines auf dem anderen angeordnet, wobei angemessene Trägermittel vorgesehen sind. Die Organisation bei der Herstellung der einzelnen Fertigbauteile ist daher darauf ausgerichtet, daß diese Vorteile erzielt werden. Ein einzelnes Fertigbauteil ist daher als vollständige Einheit aus-

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gebildet, das eine Komponente aufweLst, welche den Boden bildet und eLne Komponente aufweist, welche die Wände und die Überdachung bilden. Letztere Komponente Ist vorzugsweise aus einem Stück gefertigt. Bei den Fertigbauteilen können natürlich auch Teile oder ganze Abschnitte der Wände weggelassen sein, um Öffnungen für Türen und Fenster zu ermöglichen. Auch soll hierdurch der Zusammenbau von zwei Fertigteilen ermöglicht werden, wodurch ein großer Raum gewonnen wird. Im einzelnen wird dies noch welter unten beschrieben.

Die Fertigbauteile werden bevorzugt mittels welter unten beschriebener Verfahren aus Beton hergestellt, dessen Grundmasse zusammengesetzt ist aus gewöhnlichem Portland-Zement, Tonerde-Zement, Kunstharzen und/oder einer Zusammensetzung aus zementartigen Stoffen und geeigneten Zusätzen, welche strukturell beigemengt sind. Die Mischung kann natürlich oder synthetisch sein. Beispielsweise Ist ein geeignetes Material für einen Beton aus Portland-Zement, Sand und Wasser zusammen mit herkömmlichen Zusätzen hergestellt.

Jeder Fertigbauteil besteht aus zwei Komponenten, wie Im vorstehenden dargelegt wurde. Eine Komponente besteht aus den Wänden und der Überdachung, welche als Einheit gegossen sein kann. Die andere Komponente wird vom Boden gebildet, der vorzugsweise mit ebenen Oberflächen als Betontafel bzw. Betonplatte gegossen Ist und anschließend mit den Wänden verbunden wird, wie welter unten noch beschrieben wird. Andere Arten von Böden, beispielsweise Holz- oder Metallboden, -können zur Anwendung kommen, wobei diese jedoch nicht unbedingt bevorzugt sind.

Um nun den Transport und den Zusammenbau bzw. das Aufeinanderschichten der Fertigbauteile zu erleichtern, sind diese so leicht wie

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möglich hergestellt, wobei jedoch auf eine ausreichende Stabilität geachtet Ist. Die erflndungsgemäßen Fertigbauteile sind so kalkuliert, daß sie bei den großen Größen etwa 25% und bei den kleineren Größen etwa 33% des Gewichtes ähnlicher Fertigbauteile, welche zur Zelt In Anwendung sind, aufweisen. Hierin ist ein wesentlicher Fortschritt durch die Erfindung erzielt. Die Erfindung benutzt Fertigbauteile, deren Wände eine Dicke zwischen etwa 0,6 cm bis 5 cm (1/4" bis 2") aufweisen. Ein bevorzugter Dickenbereich liegt zwischen etwa 1 cm und 4 cm (3/8" und 1 1/2"). Bei diesen Diekenangaben sind jedoch Rippen oder lokale Verdickungen, insbesondere Verstärkungen, welche beispielsweise durch geeignete Armierungsmaterialien, wie z. B. Stahl, verstärkt sind, ausgenommen. Eine ähnliche Dicke ist für die Überdachung des Fertigbauteils vorgesehen. Wenn man jedoch bei einem herkömmlichen Fertigbauteil, das eine plattenförmige bzw. tafelförmige Überdachung aufweist, eine derart dünne Struktur wählen würde, würde diese relativ schwach und unstabil sein. Durch die Erfindung wird jedoch diese Schwierigkeit überwunden, indem die Überdachung zusammen mit den dünnen Wänden eine Gewöbestruktur aufweist, wie sie Im vorstehenden charakterisiert worden Ist. Die Überdachung Ist aus dünnem Beton hergestellt, vorzugsweise entweder mit im wesentlichen gleichförmiger Dicke oder mit einer Dicke, welche in Richtung zum Mittelpunkt abnimmt, und welche ein relativ niedriges Steigung-zu-Sehnen-Verhältnis von 1:10 bis 1: 60 auf- · weist. Die Überdachung ist bevorzugt monolytisch mit den Wänden vergossen bzw. krumm gezogen. Die Überdachung kann jedoch auch getrennt geformt sein und mit den Wänden dann verbunden sein, beispielsweise mittels eines Vergusses aus Baumaterial. Ein verstärkter Abschnitt entlang der Kanten der Abdachung, welcher einen Ring oder ein System von Profilen, Rippen, Verdickungen oder Verstärkungen zum

aufweist, Versteifen der Kanten der Abdachung/kann vorgesehen sein. Dieser

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verstärkte Bereich kann beispielsweise auch die Form eines Simses oder einer Randleiste, welche mit dem Baugefüge vergossen ist, haben. Wenn ein Profil oder ein Profilträger vorgesehen ist, so erstreckt sich dieser von der Verbindung zwischen der Überdachung und den Wänden nach unten.

In Verbindung mit dem Verhältnisbereich des Stelgung-zu-Sehnen-Verhältnisses, der oben angegeben ist, soll noch bemerkt werden, daß ein Steigung-zu-Sehnen-Verhältnis größer als 1:10 eine Krümmung aufweisen könnte, welche nicht besonders attraktiv aussieht und möglicherweise nicht akzeptabel ist. Es würde sich zwar dann auch die notwendige Versteifung ergeben. Andererseits kann es, wenn das Steigung-zuSehnen-Verhältnis 1:60 erreicht, notwendig werden, daß weitere Verstärkungen an den Kanten der Überdachung vorgesehen werden.

Sowohl die Wände als auch die Überdachung können mit einheitlichen äußeren Rippen versehen werden, wodurch eine geringere Dicke des Betons über die Hauptflächen hin ermöglicht wird. Hierdurch kann eine Reduzierung der Gesamtmenge des Materials bei einem speziellen Aufbau erzielt werden. Versuche haben gezeigt, daß mit Hilfe von äußeren Rippen in den Wänden des Fertigbauteils eine merkliche Erhöhung der Festigkeit ohne Anwachsen des Materialbedarfs erzielt werden kann.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein grundsätzliches Verfahren bei der Herstellung eines Fertigbauteils gemäß der Erfindung. In Flg. 1 ist eine Doppelgießform gezeigt, welche eine innere rechteckige Gießform 10 mit einem nach oben hin konvexen Oberteil 11 aufweist, das von vier nach außen hin !beweglichen bzw. zurückklappbaren Gießplatten 12 gebildet ist. Öffnungen für eine Tür und für ein Fenster sind mit 13 und 14 im vergossenen Wandelement bezeichnet. Auch die Überdachung 15 ist mitvergossen. Mittels eines

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Kranes oder mittels anderer geeigneter Hebewerkzeuge, welche nicht Im einzelnen dargestellt sind, ist die Einheit aus der Vergußform herausgehoben. Die Fig. la zeigt eine vergossene Bodenplatte 16 aus Beton, deren Aufbau im einzelnen welter unten beschrieben Ist. Die Fig. 2 zeigt die beiden Komponenten des Fertigbauteils, nämlich die als Einheit gebildeten Wände und die Überdachung 15 sowie die Bodenplatte 16, welche an den Wänden befestigt ist. Das Fertigbauteil ist somit für den Internen Einbau bereitgestellt.

Einzelheiten einer bevorzugten Gießform, welche beim Vergießen des Fertigbauteils gemäß der Erfindung verwendet wird, sind In den Flg. 3 bis 6 dargestellt. Bei diesem Gießverfahren werden zurückfahrbare innere Wandgießplatten 17 und vier entfernbare äußere Wandgießplatten 12 verwendet. Es ist notwendig, daß die inneren Wandgleßplatten zurückfahrbar sind, damit die monolytisch vergossene Wand- und Überdachungskomponente des Fertigbauteils aus der Gießform entfernt werden kann. Dies wird erzielt durch Einzelbauteile, welche In den Ecken vorgesehen sind und welche in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind. Diese Figuren zeigen zwei Innere Wandgleßplatten 17, welche mittels einer Eckenverbindung 18 während des Gießprozesses, wie in Fig. 5 dargestellt, verbunden sind. Die äußeren Wandgießplatten 12 sind im Abstand von den Inneren Wandgießplatten 17 in Abhängigkeit von der gewünschten Wanddicke angeordnet. Bei dieser Stellung der Wandgleßplatten wird der Vergießprozeß durchgeführt. Aus den Figuren ist ersichtlich, daß die Eckenverbindung an der Verbindungsstelle der beiden aneinander stoßenden Wandgleßplatten einen genauen rechten Winkel bildet. Die Eckenverbindung 18 besteht aus einem äußeren Eckenteil 19 und ein inneres Eckenteil 20, welche mittels einer Anzahl von Handschrauben 21 verbunden sind. Wenn die Eckenverbindung, so wie es in Fig. 5 dargestellt ist, angeordnet Ist, werden die beiden Teile der Vergußform In genauer Lage zueinander

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gehalten, so daß das Vergießen durchgeführt werden kann, Nachdem die Wand- und Überdachungskomponente vergossen ist, werden die Schrauben 21 und die inneren Eckenteile 20 entfernt, wodurch ermöglicht wird, daß die inneren Wandgießplatten 17, wie es in Fig. 6 dargestellt Ist, zurückgezogen werden können. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Wand- und Überdachungskomponente, nachdem auch die äußeren Wandgießplatten 12 entfernt worden sind, aus der Gießform herausgehoben werden kann.

Das Gießverfahren Ist Im einzelnen in der Fig. 4 dargestellt, in welcher das,Betoribaumaterial in den Raum zwischen den inneren und äußeren Wandgießplatten 17 und 12 eingegossen wird. Der Eingießpunkt ist nahe am Boden der Gießwände. Das Betonbaumaterial wird in einer relativ flüssigen Form eingepumpt und steigt im Zwischenraum zwischen den Gießplatten an, wodurch Luft ausgetrieben wird. Hierdurch wird vermieden, daß Einschlüsse, insbesondere Lufteinschlüsse, im Beton entstehen. Armierender bzw. verstärkender Stahl, welcher in Form von einer Schicht oder mehreren Schichten eines verschweißten Geflechtes vorliegt, ist um die inneren Wandgießplatten 17 angeordnet, noch bevor die äußeren Wandgießplatten aufgerichtet worden sind. Beim Vergießen steigt der Beton durch diese Einbettung an. Es können auch Fensterrahmen, Türrahmen oder wechselseitige Befestigungsarme und· Zwischenrahmen u.dgl. im Aufbau des Fertigbauteils eingeschlossen sein. Diese sind dann ebenfalls zwischen den Wandgießplatten angeordnet, wenn der armierende Stahl angebracht wird. Der Beton fließt dann beim Vergießen um diese Bauteile herum. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Korrekturblöcke zu verwenden, welche die gewünschten Öffnungen definieren. Zusätzlich zum armierenden Stahl und zu den Tür- und Fensterrahmen kann eine Vielzahl von anderen kleineren Bauteilen in vorteilhafter Weise vor dem Eingießen des Betons in der Gießform untergebracht werden. Derartige Dinge können beispielsweise Hebebügel, Be-

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festigungsarme, Ansätze und Stahlplatten sein. Stahlplatten werden im Boden der Wände vorgesehen, um die Wand- und Überdachungskomponente mit der Bodenplatte verschweißen zu können. Hierzu ist in der Bodenplatte eine entsprechende Stahlplatte vorgesehen.

Sobald der Beton zu seiner vollen Höhe zwischen den inneren und äußeren Wandgießplatten 17 und 12 angestiegen ist, wird der Beton auf das Oberteil der inneren Gießform als Schicht aufgebracht, damit das nach oben hin konvexe, rechtwinkelige Gewölbe der Überdachung gebildet wird. Während des Vergießens ist die Gießform in Vibration versetzt, so daß Einschlüsse im Beton vermieden werden und ein kompaktes Baumaterial sich ergibt. Die Überdachung kann ebenfalls armiert sein, vorzugsweise mit einem Stahlgeflecht in der gleichen Weise wie die Wände.

Aufgrund der dünnen Schalenstruktur ist es im allgemeinen notwendig, daß das Fertigbauteil gemäß der Erfindung durch Stahl oder andere geeignete armierende Stoffe verstärkt ist. Diese Verstärkung kann hierbei sowohl für die Wände als auch für die Überdachung notwendig sein. Wenn eine Stahlarmierung verwendet wird, wird in Abhängigkeit von der Größe und dem Aufbau des Fertigbauteils die Armierung höchstens bis zu 10% des Querschnittes des Betonkörpers ausmachen.

Eine Draufsicht auf das Fertigbauteil ist in Fig. 7 dargestellt. Durch die Konturlinien soll angedeutet werden, daß die Überdachung als Schalen-, gewölbe ausgebildet ist, welches an den Wänden ansetzt. Strichlierte Linien 22 deuten die Gestalt an, welche das Fertigbauteil bestrebt ist, anzunehmen. Dies wird jedoch durch die Versteifung, welche am Umfang der Überdachung vorgesehen ist, verhindert.

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Die Flg. 8 zeigt die Art und Weise, wie die Versteifung angebracht sein kann. Die Versteifung ist als Betongesimse angebracht, wobei das GesLmse vom inneren des Fertigbauteils aus sichtbar ist und ein architektonisches Merkmal desselben bildet. Die Figur zeigt ebenfalls die gewölbeartige Form der Überdachung.

Außerdem zeigt die Fig, 8 eine typische Anordnung einer Armierung in der Wand- und Überdachungskomponente, In den Flächen, welche mit M₁ bezeichnet sind, ist eine einzelne Lage eines verschweißten Stahlgeflechtes untergebracht. In den Flächen, welche mit M₀ bezeichnet sind, sind zwei derartige Lagen untergebracht. In der folgenden Tabelle sind einige typische Abmessungen, welche ein Fertigbauteil gemäß der Erfindung annimmt, dargestellt. Außerdem sind Abmessungen der Wände, der Überdachung und der Armierung eingetragen. In den Spalten t , t und t sind die Dicken an den Punkten, welche in der Fig. 8 bezeichnet sind, eingetragen. Die Dicke zwischen den beiden · Punkten t ist im wesentlichen konstant und wächst gleichförmig nach links vom Punkt t zum Punkt t , welcher eine lokale Verdickung darstellt, an.

Die Fig. 8 dient ebenfalls zur Veranschaulichung, was mit dem Anstieg und der Sehne der Schale der Überdachung gemeint Ist. In den meisten Fällen Ist die Kante der Schale genau definiert. L Ist auf die gerüigeren Abmessungen des Gesamtfertigbauteils angewendet. Die Steigung der Schale ist mit R bezeichnet. Da die Überdachung .und die Wand eine fortlaufende Fläche bilden, sind die Sehne und die Steigung über die mittleren 70% der Gesamtbreite des Fertigbauteils gemessen. Der Abstand zwischen dem links liegenden Punkt t und der Ecke bzw. der Kante der Wand beträgt 0,15 L.

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Tabelle

Raumabmessunge η in cm	*1 In cm	Ί in cm	•s in cm	R in cm	Beton- bzw. Bau- materialfestigkeit in kg/cm	Maschen M1 in cm /m	Maschen M2 zwei Lagen	Armierung in der j Kantenverstärkung in cm
20,32x20,32	0,95	2,5	2,5	10,16	281	0,63	0,63	3,2
25,40x30,48	1,27	3,20	2,5	12,70	281	0,63	1,26	5,1
25,40x38,10	1,90	3,8	3,2	15,24	281	0,63	1,7	6,4
38,1Ox 38,10	1,90	5,08	3,8	20,32	281	0,63	2,5	7,7
38,10x61,0	3,8	6,35	5,08	25,40	281	1,26	3,0	9,7
45,72x45,72	3,8	6,35	5,08	30,48	281	1,26	3,0	11,6

co O CD OO **· OO

CO

CD

CO

i\J CO

Die Bezugnahmen auf die Flächen sind die Querschnittsflächen des armierenden Materials.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Wand-Überdachungskomponente des Fertigbauteils besteht darin, Indem man nur eine einzelne Gießform verwendet, welche überzogen wird. In diesem Fall wird der Beton von Hand auf die Außenfläche der Inneren Gießform aufgebracht. Der Beton kann hierbei aufgesprüht werden oder mit einer Kelle aufgeworfen werden, nachdem der armierende Stahl, falls erwünscht, angebracht worden Ist. Diese Herstellung Ist jedoch weniger gut geeignet als die oben beschriebene. Der Arbeitsaufwand ist nämlich größer und es besteht die Gefahr, daß Einschlüsse Im Beton vorhanden sind. Jedoch sind die .Kosten der Gießform bedeutend niedriger.

Eine Möglichkeit besteht darin, die tJberdachung und jede Wand oder eine Kombination derselben getrennt herzustellen und dann dieselben zu einer Einheit zusammenzufügen. Wenn man dieses Verfahren anwendet, werden die Teile des Fertigbauteils an einer anderen Stelle als In der Fabrik, wo sie hergestellt worden sind, zusammengefügt.

Der Boden des Fertigbauteils kann in herkömmlicher Weise hergestellt werden. Ein Beispiel dieses Bodens ist in Fig. 9 dargestellt. Hierbei wird der Zement in ein Formwerkzeug gegossen, das Randformteile 24 und Schalenformteile 25 aufweist. Diese sind nach Art eines Waffelmusters angeordnet und werden mittels Kabel 26 miteinander verspannt. Vor dem Vergießen wird ein verstärkendes Geflecht 27 eingebracht. Sobald der Boden fertiggegossen ist und verfestigt ist, wird er mittels Verschweißen der Stahlplatten, welche an den Wänden und an dem Boden vorgesehen sind, mit den Wänden verschweißt.

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Nachdem der Boden mit der oberen Komponente des Fertigbauteils verbunden Ist, werden die Wände verputzt bzw. verspritzt oder abisoliert, soweit dies notwendig ist. Fehler im Fertigbauteil werden, soweit vorhanden, repariert und das Fertigbauteil ist dann zum endgültigen inneren Einbau bereitgestellt. Installationen, Rohre, Hähne, Abläufe u.dgl. werden installiert, und alle notwendigen vorläufigen elektrischen Handgriffe werden durchgeführt. Küchensehränke, Ausgüsse, Arbeitstische u.dgl. werden installiert und befestigt. Alle Ausrüstungsgegenstände und Einrichtungen, welche normalerweise in einem, herkömmlich aufgebauten Haus von einem Handwerker eingebaut werden müssen, werden bereits in der Fabrik in das Fertigbauteil eingebaut und die Inneneinrichtung eines jeden Fertigbauteils "kann vollständig bemalt, fertig bearbeitet und gegen den Einfluß des Wetters u. dgl. abgedichtet werden.

Die physikalischen Eigenschaften eines probeweise hergestellten Fertigbauteils gemäß der Erfindung, welches ein äußeres Aussehen wie in Fig. und ein Inneres Gesimse wie in FIg. 8 dargestellt, aufweist, sind die folgenden:

Innenabmessungen: -Breite etwa 2,7 m

Länge etwa 3,7 m

Höhe etwa 2,4 m bis zur Unterseite des Kranzgesimses

Höhe am Mittelpunkt der Überdachung etwa 2,6 m Wanddieke im unverdickten Bereich etwa 2,5 cm Gewicht der überdachungs- und Wandeinheit 2,9 to Gewicht des Bodens 1,9 to Gesamtgewicht 4,8 to

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Armierung:

Es wurde armierender Stahl in der gesamten Wand- und Überdachungeeinheit verwendet, und zwar auf der Basis einer Menge von 1,3% der Querschnittsfläche des Betons entsprechend einem Minimum von zwei Lagen von 5 cm χ 5 cm χ 10 Normendrahtlehre (2" χ 2" χ 10 S. W. G.) eines galvanisierten Stahlgeflechtes. Zusätzliches Stahlgeflecht wurde an kritischen Flächen, beispielsweise an verdickten und verstärkten Flächen vorgesehen. Solche verdickten und verstärkten Flächen wurden von dem Gesimse und von den benachbarten Flächen gebildet.

Im Gesimse waren 5x0,125 cm (5 χ 1/2") Durchmesser verstärkende Stäbe aus Stahl untergebracht.

Bodenplatte:

Diese war in herkömmlicher Weise als verstärkte Betonplatte mit Waffelstruktur hergestellt.

Überdachung:

Diese hatte an der kürzesten Spannweite eine Steigung von 6,35 cm (2,5"), gemessen zwischen den Kranzgesimsen und ein Steigen-zu-Sehnen-Verhältnls von etwa 40:1.

Sieben Tage nach dem Vergießen der Wand-Überdachungs-Einheit bzw. -Komponente des Fertigbauteils wurde auf die Spitze der Überdachung der freistehenden und ungestützten Einheit eine gleichmäßig verteilte Last

von 1,5 to (d.h. etwa 165 kg/m ) zur Einwirkung gebracht. In der Mitte des Gewölbes wurde eine Auslenkung der Überdachung nach unten von etwa 0,35 cm festgestellt. Nach zwei Stunden wurde die Last beseitigt und die Überdachung ging wieder voll in ihre Ausgangslage zurück.

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Es wurde ein identisches Fertigbauteil hergestellt, das zusätzlich auf der Überdachung drei Hippen aufwies. Eine der Rippen war quer über die Mittellinie der kürzeren Spannweite angeordnet, während die anderen zu beiden Selten der mittleren Rippe in einem Abstand von etwa 7 cm angeordnet waren. Jede Rippe ragte etwa 7,5 cm (3") über die obere Oberfläche der tjberdachung hinaus und hatte eine minimale Breite von etwa 5 cm (2") und abgeschrägte Seitenflächen. Die Rippen enthielten 2,5 cm χ 2,5 cm χ 10 Normendrahtlehre (1^H χ 1" χ 10 S. W. G.) galvanisiertes Stahldrahtgeflecht als Armierung. Das Geflecht war gefaltet und hatte die Querschnittsform eines spitzen Hutes. Im First verlief ein Stahlstab mit einem Durchmesser von etwa 1 cm (3/8") undan den beiden Basisselten der Armierung waren Stahlstäbe mit einem Durchmesser von etwa 0,6 cm (1/4") vorgesehen. Die Rippen erstreckten sich über die gesamte Spannweite von etwa 2,7 m (9,08 Fuß).

Dieser Fertigbauteil wurde in derselben Welse belastet wie im vorstehenden beschrieben. Die Abweichung betrug etwa 0,2 cm (0,08"). Der Schluß, welcher aus diesem Versuch gezogen wird, ist der, daß die Anwesenheit von Rippen eine Erhöhung der Stabilität der Überdachung bedeutet. Während nun bei dem untersuchten Fertigbauteil durch das Hinzufügen der Rippen keine nennenswerte Verstärkung feststellbar war, deutet der Versuch jedoch darauf hin, daß die Verwendung von Rippen von Bedeutung sein kann bei solchen Fertigbauteilen, welche unterschiedliche Größen und Gestaltungen aufweisen.

Die Betonmischung, welche bei der Herstellung des Im vorstehenden beschriebenen Fertigbauteils verwendet wurde, war folgende:

1 Teil Portland-Zement

1 1/4 Teile Sand

•herkömmliche Zusätze.

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Zur Mischung wurde Wasser hinzugegeben, damit ein Baustoff erzeugt wurde, dessen Viskosität zum Pumpen und einer Druckbelastung von

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mehr als 280 kg/cm an 28 Tagen geeignet war,

Zur Errichtung des Gebäudes werden die Fertigbauteile an den schon vorher hergerichteten Bauplatz transportiert und alle vorbereiteten Arbeite schritte, beispielsweise der Entwässerung und Kanallslerung u.dgl. sind bereits ausgeführt. Bei der Errichtung des Hauses können die Fertigbauteile mit den Böden der Fertigbauteile an Ort und Stelle vergossen werden, wie dies In Fig. 10 dargestellt ist. In diesem Fall ist der Bauplatz unter dem Gebäude gereinigt und eingeebnet und eine Schicht eines harten Kernes oder eines Schotterkörpers 28 ist verlegt, eingeebnet und verdichtet und der Boden an Ort und Stelle vergossen. Die Zellen bzw. die Fertigbauteile werden dann in ihre richtige Lage auf den Boden bzw. den vorhandenen Böden gebracht, wie es in Flg. dargestellt ist. Die Zellenwände 29 sind In einem Abstand voneinander von etwa 2,5 cm oder mehr angeordnet, damit ein genügender Zwischenraum zwischen benachbarten Zellen bzw. Fertigbauteilen zur Installation von elektrischen Leitungen und Installations röhren möglich ist. Wie aus dem linken Teil der Fig. 10 ersichtlich Ist, kann der Fundamentboden über die Zellenwand hinaus vorgesehen sein, so daß ein Raum bzw. ein Stand für eine äußere Wandverkleidung 30, beispielsweise für eine Ziegelwand, möglich Ist.

In manchen Fällen Ist der Bauplatz nicht geeignet für einen Fundamentboden. In diesen Fällen Ist es notwendig, Pfeiler 31, wie es Flg. 11 dargestellt,Ist, vorzusehen. Die Böden der einzelnen Fertigbauteile ruhen hierbei auf den Pfeilern, indem sie auf den Pfeilerspitzen befestigt sind. Die Wände benachbarter Fertigbauteile sind, wie oben beschrieben, aneinander angeordnet.

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In Flg. 12 Ist gezeigt, daß die mittlere Trageinrichtung weggelassen Ist und die Böden von benachbarten Zellen bzw. Fertigbauteilen von Kabeln 32, welche nachgespannt werden, getragen werden. Diese Kabel 32 sind durch Durchführungen, welche vorher In den Böden vorgesehen worden sind, hlndurchgeführt, so daß unter den Böden größere unbeelnträchtigte Flächen frei werden. Hierdurch wird es beispielsweise ermöglicht, unter dem Haus Garagen vorzusehen.

Türen und Türrahmen werden mittels Bolzen oder ähnlichen Befestigungsmitteln zwischen benachbarten Zellen bzw. Fertigbauteilen angeordnet.

Die Anordnung von Fertigbauteilen, welche das Haus bilden, ist mittels einer äußeren Wandverkleidung, welche beispielsweise eine Ziegelverkleldung (siehe Flg. 10) oder dünne vorgegossene oder angefertigte Bauteile sind, umgeben. Diese Wandverkleidung ist an den Fertigbauteilen befestigt oder hängt an den Fertigbauteilen, wobei zusätzliche vertikale und seitliche Trägerelemente außen an den Fertigbauteilen vorgesehen sind.

Im vorstehenden wurde schon erwähnt,· daß es möglich Ist, einen großen Teil einer Wand des Fertigbauteils auszusparen, um einen größeren Raum zu formen. Derartige Ausführungsformen sind in den Fig. 13a und 13b dargestellt. Diese Figuren zeigen zwei Räume, welche so entstanden sind. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß bei diesen Ausführungsformen die Kanten der Überdachungen der beiden benachbarten Fertigbauteile zusammenwirken, Indem sie einen starren und festen Aufbau bilden, unabhängig davon, daß ein wesentlicher Teil einer Wand bei jedem Fertigbauteil fehlt. Im einzelnen ist dies in der Fig. 14 dargestellt. Aus dieser Figur geht hervor, daß di.e benachbarten Überdachungen 33 in Gesimsen 34 enden. Die Teile der Wände der Fertigbauteile, welche

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sich unterhalb der Gesimse befinden, sind In der Figur weggelassen.. Die Gesimse können eine erhöhte Festigkeit aufweisen, falls dies notwendig ist, um die Öffnungen auszugleichen. Auch kann der Zwischenraum zwischen den Gesimsen ausgefüllt sein.

Ein mehrgeschossiges Gebäude, welches aus den Fertigbauteilen gemäß der Erfindung hergestellt Ist, kann dadurch erstellt werden, daß die einzelnen Fertigbauteile Seite an Seite und übereinander angeordnet werden. Aufgrund der konvexen Gestalt der Überdachungen der Fertigbauteile Ist es notwendig, entlang der Kanten der Böden der Fertigbauteile Füllungen vorzusehen. Der gesamte Aufbau kann dadurch verfestigt werden, indem vertikale und horizontale Aufbauelemente verwendet werden. Zusätzlich können verstärkend wirkende Betonsäulen vorgesehen sein, welche an den Stoßstellen der Fertigbauteile vorgesehen sind, damit eine Abstützung für die oberen Fertigbauteile gegeben ist.

In Fig. 15 sind BelUftungsleitungen 35 vorgesehen, welche Im Hohlraum zwischen zwei übereinander angeordneten Fertigbauteilen 36 und 37 vorgesehen sind. Eine elektrische Leitung 39 und Installationsleitungen sind zwischen in horizontaler Ebene benachbarten Fertigbauteilen 37 und 38 vorgesehen.

Wie im vorstehenden schon erwähnt, besitzt jedes Fertigbauteil seinen eigens zugeordneten Boden. Es können jedoch auch zwei obere Fertigbauteil-Komponenten an einer gemeinsamen Boden-Komponente teilhaben.. Dies wird jedoch nur dann von praktischer Bedeutung sein, wenn relativ kleine Räume Seite an Seite angeordnet sind, da sonst das Gewicht und die Größe des kombinierten Fertigbauteils das für den Transport und bei der Errichtung maximal erwünschte Gewicht und die maximal erwünschte Größe überschreiten könnte.

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Die vorstehenden Ausführungen sollen lediglich zum Verständnis der Erfindung dienen. Sie stellen natürlich keine erschöpfende Gebrauchsanweisung für die Herstellung eines Gebäudes dar. Hierzu sind noch eine Reihe von Bearbeitungsschritten herkömmlicher Art notwendig, die jedoch der Einfachheit halber nicht Im einzelnen beschrieben worden sind.

Wenn es aus bestimmten Gründen nicht erwünscht ist, den Boden an die Wand-Überdachungs-Komponente In der Fabrik anzufügen, kann es möglich sein, die Wandübe rdachungs- Komponente zum Bauplatz zu transportieren und dort auf einen an Ort und Stelle vergossenen Boden zu bauen. Die endgültigen Bearbeitungen an der Einrichtung können dann hier ausgeführt werden.

Bei mehrgeschossigen Gebäuden ist es möglich, die Überdachung eines oder mehrerer Fertigbauteile einzuebnen und zu verstärken und dann die oberen Wand-Überdachungs-Komponenten auf die eingeebnete Überdachung aufzubringen, so daß die eingeebnete Überdachungs-Komponente zum Boden für das obere Fertigbauteil bzw. für die obere Zelle wird.

Im vorstehenden wurde die Erfindung zwar in Verbindung mit der Fertigstellung von Häusern beschrieben. Es ist natürlich auch möglich, die Erfindung bei einer Reihe von anderen Typen von Gebäuden, beispielsweise Motels, Hotels, Arbeitsräumen von öffentlichen Gebäuden, Industriegebäuden, Lagerhäusern, beweglichen Häusern, Hospitälern u. dgl. anzuwenden. Die vorstehende Liste ist nicht vollständig, sondern soll lediglich das weite Anwendungsgebiet, auf welchem Fertigbauteile gemäß der Erfindung zur Anwendung kommen können, erläutern.

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Claims (13)

1. Patentansprüche

   ϊΛ Fertigbauteil für die Herstellung von Gebäuden, welches einen oder mehrere Bäume des Gebäudes oder Teile davon bildet und vier innere, im wesentlichen ebene Wände, eine Überdachung und einen Boden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Wände und die Überdachung eine Einheit aus Beton bilden und der Boden hieran anbaubar ist, daß die Dicke der Wände und der Überdachung, abgesehen von örtlichen Verdickungen, etwa im Bereich von 0,6 cm bis 5 cm (1/4" bis 2") liegt und daß die Decke eine Struktur eines doppelt bzw. räumlich gekrümmten, dünnen Schalengewölbes oder einer zylindrischen Schale, die an der oberen Kante der Wände ansetzt, aufweist.
2. 2. Fertigbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton mit einer zusätzlichen Armierung versehen ist.
3. 3. Fertigbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Wände und der Überdachung, abgesehen von örtlichen Verstärkungen, innerhalb eines Bereiches von etwa 1 cm bis 4 cm (3/8" bis 11/2") liegt,
4. 4. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß der Beton aus einer Mischung von Portland-Zement, Sand, Wasser und herkömmlichen Zusätzen besteht und daß die Armierung aus Stahl besteht.

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5. 5. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle der Überdachung mit den Wänden verstärkt und verdickt ausgebildet ist und an der Innenseite die Form eines Gesimses aufweist, welches als Einheit mit dem Aufbau vergossen ist.
6. 6. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände und die Überdachung einstückig bzw. monolytisch gegossen sind.
7. 7. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdachung die Form eines Gewölbes aufweist, das ein Steigung-zu-Sehnen-Verhältnis von nicht größer als 1:10 und nicht geringer als 1:60 aufweist.
8. 8. Fertigbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdachung die Form eines Gewölbes aufweist und das Steigung-zu-Sehnen-Verhältnis nicht größer als 1:15 und nicht geringer als 1:45 ist.
9. 9. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdachung mit einer oder mehreren äußeren Rippen versehen ist.
10. 10. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Wände mit einer oder mehreren äußeren Rippen versehen Ist.

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11. 11. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden als Platte ausgebildet Ist, die aus verstärktem Beton besteht und mit den Wänden durch Schweißungen verbunden Ist. .
12. 12. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als nicht belasteter Aufbau ausgebildet ist, welcher eine Kapsel bildet, die innerhalb eines umfassenden Aufbaues aufstellbar ist.
13. 13. Fertigbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung des Betons aus einem Stahldrahtgeflecht besteht.

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