DE3918130A1 - Stahlbetonraumzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahlbetonraumzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Stahlbetonraumzelle gemäß der Erfindung ist so ausgebildet, daß sie mit Großgeräten gefertigt und transportiert sowie aufgestellt werden kann. Sie ist deswegen monolithisch in dem Sinne, daß mindestens ihre Längswände, eine Querwand voll­ ständig und eine Toröffnung, sowie eine Decke eine Baueinheit bilden, die mit einer vorgefertigten Bodenplatte vereinigt ist. Bei der erfindungsgemäßen Fertiggarage können jedoch auch alle Scheiben des Baukörpers einschließlich des Bodens eine Baueinheit und den Monolithen bilden.

Diese Bauweisen von Stahlbetonraumzellen sind insbe­ sondere bei Stahlbetonfertiggaragen bekannt. Bei Stahlbetonraumzellen mit den Abmessungen von Einzel­ garagen oder entsprechend dimensionierten, in der Form abweichenden Gebäudezellen dienen zur Fertigung in der Regel Stahlschalungen, in denen die Baueinheiten monolithisch hergestellt werden bzw. in denen ein Monolith mit der Bodenplatte vereinigt wird. Transport und Aufstellung dieser Stahlbetonraumzellen erfolgen in der Regel mit Hilfe von Lkw, die mit einem Aufbau zum Anheben für das Aufladen bzw. Absenken der Raum­ zelle auf vorbereitete Fundamente versehen sind. Zu den Großgeräten gehören außer diesen Fahrzeugen auch Tieflader und Kräne, mit denen Stahlbetonraumzellen auf- und abgeladen sowie aufgestellt werden können, die Sonderbauformen darstellen. Auf dem Gebiet der Stahlbetonraumzellen handelt es sich u.a. um so­ genannte Großgaragen z.B. für Traktoren, Trailer und entsprechende Fahrzeuge, aber auch um Doppel­ parker, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind.

Diese erfindungsgemäßen Stahlbetonraumzellen können bis auf die Einfahrt d.h. in der Regel fünfseitig geschlossen sein, wobei jedoch in den Seitenwänden Öffnungen vorgesehen werden können, die für die Zellen­ bauweise erforderlich sind. Derartige Öffnungen können sich in benachbarten Raumzellen ergänzen oder mit Türen bzw. Toren verschlossen werden.

Die vorbekannten Stahlbetonraumzellen bestehen aus einem konstruktiven Beton, d.h. aus einem Beton bestimmter Tragfähigkeit, so daß der Beton Druckkräfte aufnehmen kann und die Bewehrungen Schub- und Zug­ spannungen erträgt. Dabei ist es bekannt, sogenannten Leichtbeton an Stelle von Normalbeton oder Schwer­ beton zu verwenden. Leichtbeton hat eine Dichte von ca. 2,0 t/cbm, während Normal- und Schwerbeton Dichten zwischen 2,0 bis 2,8 t/cbm und mehr aufweisen. Im allgemeinen sind mit Großgeräten transportable Stahl­ betonfertiggaragen zur Gewichtsverminderung dünnscha­ lig und deswegen häufig aus einem schweren Beton gefer­ tigt. Leichtbeton bekannter Art wird durch Zuschläge z.B. in Form von Bimsstein oder Blähton bzw. Blähschiefer hergestellt, enthält jedoch außerdem erhebliche Mengen Sand und gegebenenfalls noch weitere Zuschläge, um die erforderliche Dichte zu erreichen.

Die Herstellung von Stahlbetongaragen ist insofern ein Problem, als insbesondere bei den monolithischen Stahl­ betonraumzellen Risse im erhärteten Beton auftreten, die in der Endfertigung geschlossen werden müssen. Dazu sind verschiedene Maßnahmen geeignet, jedoch verteuern diese durchweg die Herstellung, weil sie zusätzliche Arbeit und Material verlangen. Ein weiteres Problem ergibt sich aus dem erheblichen Gewicht selbst dünn­ schaliger Stahlbetonraumzellen, weil hierdurch die zulässigen Höchstlasten der Transportfahrzeuge er­ reicht und in Fällen ungenauer Fertigung leicht über­ schritten werden, insbesondere wenn die Stahlschalungen nicht ausreichend maßhaltig sind.

In den meisten Fällen benötigen Stahlbetonraum­ zellen eine aufwendige Dacheindeckung, um das Ein­ dringen von Regenwasser zu verhindern. Diese Dach­ entwässerung gibt häufig auch die Form der Stahl­ betonraumzelle, insbesondere bei der Fertiggarage mindestens des Daches vor, wobei man Pultdächer bevorzugt und eine Innen- oder eine Außenentwässerung vorsieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher auftretenden Hauptprobleme von Stahlbetonraum­ zellen, d.h. die Bildung von Rissen beim Härten des Betons, die erforderliche Dachabdichtung und die Gewichtsprobleme beim Transport und bei der Aufstel­ lung solcher Stahlbetonraumzellen zu beseitigen und die sich hieraus ergebenen Vorteile zu nutzen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird die Festigkeit des Betons herabgesetzt, erreicht aber Werte von ca. 15 bis 18 kN/m³, so daß ein konstruktiver Boden vor­ liegt, der mit der üblichen Bewehrung einen Verbund eingeht. Der Beton ist jedoch erheblich leichter infolge des Verzichts auf schwere Zuschläge, insbesondere in Form von Kies, aber auch von Sand und deren Substitution durch granulierten Kunststoff aus aufgeschäumtem Polystyrol. Zur Steigerung der Dichte dient einerseits der Leichtzuschlag, dessen Menge jedoch ausreichend ist und durch den zugesetzten Zement mit den Kunststoffpartikeln verkittet wird. Den Zusammenhalt gewährleistet die Bewehrung aus Textil­ faser. Das Fließmittel hält den Frischbeton in gieß­ fähigen Zustand durch Herabsetzung der Oberflächen­ spannung.

Dadurch können die erfindungsgemäßen Stahlbetonraum­ zellen, insbesondere Fertiggaragen monolithisch und vorzugsweise wie bekannt senkrecht oder horizontal mit vorgefertigtem Boden durch Eingießen des Betons in eine Stahlschalung, Rütteln der Schalung, gege­ benenfalls Beheizen der Schalung und Härten innerhalb und außerhalb der Schalung gefertigt werden. Diese Raumzellen erreichen nach dem Entschalen Rohdichten von ca. 12 kN/m³, die bei der Härtung auf die ange­ gebenen Endwerte ansteigen.

Es ist zwar bekannt, einen Beton für Bauzwecke aus auf­ geschäumten Polystyrolpartikeln, Sand und Zement herzu­ stellen (EU-PA 0 60 950), doch handelt es sich hierbei nicht um einen konstruktiven Beton, sondern um einen Baustoff mit ungleichmäßiger Verteilung der Kunststoff­ partikel und unzureichender Festigkeit infolge zu geringer Haftung zwischen Zement und Kunststoff. Des­ halb ist versucht worden, die Festigkeit und die Haftung dadurch zu verbessern, daß man die Kunststoffpartikel mit einer wäßrigen Lösung vorbehandelt und mit Zement überzieht, bevor man sie mit dem Zement und dem Anmach­ wasser vermischt. Aber auch einem solchen Beton fehlen wegen seines zwischen 60% bis 70% betragenden Kunst­ stoffanteils die Voraussetzungen eines konstruktiven Betons mit den für die Fertigung von Stahlbetonraum­ zellen entscheidenden Verarbeitungsmöglichkeiten.

Auch der ebenfalls vorbekannte Vorschlag (EU-PA 0 31 365), die Kunststoffpartikel mit einem ein bituminöses Binde­ mittel enthaltenden Bindemittel zu überziehen, um einer­ seits die Haftung des Zementes an den Kunststoffparti­ keln zu verbessern, andererseits aber das Zusammenpacken der Kunststoffpartikel zu vermeiden, ist für die Her­ stellung von Stahlbetonraumzellen ungeeignet, weil sich daraus nur Gegenstände herstellen lassen, deren Form durch Druck von außen gewonnen werden kann. Die Fertigung von Raumzellen aus Stahlbeton ist auf diese Weise nicht durchführbar.

Monolithische Stahlbetonraumzellen gemäß der Erfindung weisen trotz ihres hohen Kunststoffanteils alle Eigen­ schaften eines konstruktiven Leicht- oder Schwerbetons auf, besitzen jedoch ein erheblich geringeres Gewicht, das kaum mehr als 50% beträgt.

Es hat sich überraschend herausgestellt, daß der­ artige Stahlbetonraumzellen, deren Beton eine Roh­ dichte von nur etwa ca. 12 kN/m³ beträgt, bei der Härtung des Betons keine Risse bilden. Im Gegensatz zu Leicht- und Normalbeton sind derartige Raumzellen aber absolut wasserdicht und bedürfen daher keiner besonderen Dacheindeckung. Da sie erheblich leichter, nämlich nur etwa halb so schwer wie die bisher üblichen Raumzellen aus Leichtbeton sind, lassen sich bis zu doppelt so große Stahlbetonraumzellen mit den Großgeräten transportieren und aufstellen, die bisher nur für Normalzellen einsetz­ bar sind.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die meisten der eingangs geschilderten Probleme konventioneller Stahlbe­ tonraumzellen mit der Erfindung beseitigt sind. Die er­ findungsgemäßen Stahlbetonraumzellen bieten darüberhinaus auch ökologische Vorteile. Sie besitzen hohe Wärme- und Schalldämmwerte. Sie können Polystyrolabfälle, welche in erheblichen Mengen in der Verpackungsindustrie anfallen und schwer zu entsorgen sind, einer sinnvollen Verwendung zuführen. Sie ermöglichen eine vereinfachte Fertigung und erlauben wegen ihres geringen Gewichtes den Transport mit Hilfe leichter Transportfahrzeuge dort, wo bisher schweres Gerät erforderlich war. Da das Dach völlig wasserdicht ist, braucht die bisherige Pult­ dachform nicht angewandt zu werden. Die Festigkeit des für den vorzugsweise monolithischen Körper der Stahl­ betonraumzelle, der beispielsweise aus dem Dach und den Seitenwänden gebildet wird verwendeten Betons liegen bei LB 15 bis 18 und reichen in aller Regel auch aus, um die Belastungen zu ertragen, denen z.B. der Garagenboden unterliegt.

Mit den Merkmalen des Anspruches 2 wird ein Leichtzu­ schlag vorgeschlagen, welcher gegenüber anderen Leicht­ zuschlägen häufig leichter verfügbar ist und bei latent hydraulischen Eigenschaften geeignet ist, den Zement­ anteil zu senken.

Dieser Zementanteil entspricht zweckmäßig der im Anspruch 3 angegebenen Größenordnung, wobei die niedrigen Werte bevorzugt werden, weil Zement maßgeb­ lich die Kosten bestimmt.

Die Ausführung der Textilfaser nach Anspruch 4 bedient sich einer Kunststoffaser, welche die Rißbildung ver­ hindert. Sie hat zweckmäßig eine Stapellänge von 24 mm.

Die Alternativen des Anspruches 2 sind für solche Fälle gedacht, wo mit höheren Belastungen zu rechnen ist und deshalb die Bodenplatte aus einem Beton höherer Festigkeit bestehen muß.

Die Fertigung der neuen Stahlbetonraumzellen in solchen Stahlschalungen hat bereits bei den bislang benutzten Leicht-, Normal- und Schwerbetonen Entmischungs­ erscheinungen vor allem in den unten liegenden Teilen des Baukörpers zur Folge, wo ein Ausbluten des Betons, d.h. ein Verlust an Zementschlempe auftritt. Um solchen Erscheinungen entgegenzuwirken, kann es sich empfehlen, dem Beton geringe Mengen von Sand zuzusetzen, der jedoch das Gewicht nicht wesentlich erhöht. Diese Ausführungs­ formen der Erfindung sind Gegenstand des Anspruches 6.

Die durch den Beton gegebene Wasserdichtigkeit des Bau­ körpers ermöglicht eine vereinfachte Ausführungsform der Stahlbetonraumzellen gemäß der Erfindung zur Abführung des Regenwassers, welche Gegenstand des Anspruches 7 ist.

Die Ausnutzung der Vorteile der erfindungsgemäßen Stahl­ betonraumzelle muß sich nicht darauf beschränken, etwa das Gewicht einer Stahlbetonfertiggarage herabzusetzen. Vielmehr ist diese Gewichtsverminderung bei den Normal­ abmessungen von Raumzellen und Garagen und deren Sonder­ anfertigungen so groß, daß sie eine Gewichtsvermehrung im Interesse anderer Vorteile zuläßt. Eine dieser Ausführungsformen der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 8. Sie bezweckt, den Bauherren die bislang nur an Ort und Stelle mögliche Bepflanzung zusammen mit der Stahlbetonraumzelle zu liefern bzw. die Liefe­ rung mit den hierfür erforderlichen Grundvorausset­ zungen vorzunehmen, wozu vor allem der Pflanzboden gehört. Eine solche durch Bepflanzung ökologische Raum­ zelle, insbesondere Fertiggarage läßt sich in sehr vielen Fällen nicht von oben regelmäßig bewässern, so daß die Pflanzen längere Trockenperioden vor allem im Sommer überstehen können. Abhilfe schaffen dann die Merkmale des Anspruches 9.

Das für die Bewässerung zur Erhaltung des Pflanzen­ wachstums notwendige Wasser läßt sich durch eine Ein­ richtung bereithalten, welche dem Bauherren zusammen mit der Fertiggarage zugeliefert wird und mit dieser verbunden ist. Die Merkmale des Anspruches 10 bezeich­ nen eine derartige Stahlbetonraumzelle. Hierbei kann das für die Bewässserung der Bepflanzung erfor­ derliche Wasser aufgefangenes Regenwasser des Daches sein oder auch Brauchwasser, das in den Tank einge­ füllt wird.

Die Zuführung des Wassers zu den Pflanzen kann sich einer Technik bedienen, welche die Oberflächenspannung des Wassers zur Erzeugung seiner Fortbewegung nutzt. Dazu dienen die Merkmale des Anspruches 11, die ein weitgehend automatisches Bewässerungssystem ergeben, das sich durch Absperrventile zu- und abschalten läßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus­ führungsbeispieles anhand der Figuren in der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Innen­ ansicht der Stahlbetonfertiggarage gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1 und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung im wesentlichen längs der Linie IV-IV der Fig. 3.

Die Stahlbetonraumzelle gemäß dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist als sogenannte Normalgarage für einen Pkw ein Beispiel für eine Stahlbetonraumzelle gemäß der Erfindung. Sie besteht aus bewehrtem Beton. Die Bewehrung ist nicht dargestellt. Sie ist in den fünf zu einem Monolith vereinigten Scheiben des Baukörpers (1) vorhanden und zu einem Bewehrungskorb vereinigt. Der Monolith bildet einen quaderförmigen Hohlkörper mit einem Boden (2), Längswänden (3 und 4) sowie einer mit Ausnahme von Entlüftungsöffnungen (5, 6) geschlossenen Rückwand (7) und einer Decke (12). Ein Schwenktor (8) dient zum Verschluß der offenen Stirn­ seite (9). Zum Transport ist das Schwenktor (8) nach oben geklappt, wobei die Stahlbetonfertiggarage von einem Lkw aufgenommen, transportiert und abgesetzt werden kann. Zur Erhöhung der Festigkeit sind Vouten zwischen den Längswänden (3, 4) und dem Boden bei (10 und 11) vorgesehen.

Der beschriebene Baukörper (1) wird in einer Stahl­ schalung z.B. auf seiner Stirnseite mit der Rückwand nach oben als Monolith gefertigt. Er besteht aus einem Leichtbeton. Der Mischung liegt ein aufgeschäumtes Polystyrol zugrunde, welches in Kugelform vorliegt. Die Kugeln liegen in einem bestimmten Körnungsspektrum mit einem maximalen Durchmesser von vorzugsweise ca. 4,5 mm und in trockener, lockerer Schüttung vor. Auf 500 l dieser Mischung werden ca. 550 kg Zement, ca. 800 l Flugasche und ca. 700 g/cbm Polypropylen­ stapelfaser sowie 5,5 l/m³ Fließmittel bekannter Art eingesetzt. 230 l Wasser je cbm dienen zum Anmachen. Bei einer Stapellänge von 24 mm haben die Polypropylen­ fasern Faserstärken von 20-40 µ und Breiten von 100-300 µ. Sie weisen deswegen eine geringe Querkontraktion bei hoher Zugfestigkeit und großer Oberfläche auf.

Der Baukörper (1) nach Fig. 1 ist monolithisch und wie beschrieben senkrecht gefertigt. Im Gegensatz dazu kann er auch einen getrennt gefertigten Boden (2) aufweisen, wobei die Längswände (3, 4) und die Decke (12) eine Bau­ einheit umfassen und der spätere Monolith in einer horizontalen Schalung gefertigt wird. Hierbei kann die Bodenplatte (2) aus dem bekannten Schwer- oder Leichtbeton bestehen, deren Bewehrung mit der Bewehrung der Längswände (3, 4) sowie der Querwand (7) vor der Herstellung des Monolithen verbunden wird. Zweckmäßig ist dann eine Mischung wie oben angegeben, in der jedoch der Zementanteil auf 450-500 kg und der Flug­ ascheanteil auf 700 l gesenkt werden können.

Normalerweise enthält der Leichtbeton, aus dem der Bau­ körper (1) gefertigt wird, keine weiteren Zuschläge, d.h. insbesondere keinen Sand. Sand kann jedoch in geringer Menge zugesetzt werden, um die Verkittung der Zuschlagstoffe zu verbessern, ohne gleichzeitig das Gewicht des Baukörpers (1) wesentlich zu erhöhen.

Das Dach (12) (Fig. 2) hat einerseits eine geringe Neigung in Richtung der rückwärtigen Stirnwand (7). Es ist andererseits ausgehend von den Seitenkanten (14) in Querrichtung des Baukörpers auf dessen Oberseite konkav ausgenommen, wodurch sich eine Rinne (15) ergibt, in der Regenwasser nach hinten ablaufen kann.

Am tiefsten Punkt des Daches (12) befindet sich ein Ablauf (16) einer Innenentwässerung, welcher in einen Tank (17) mündet. Der Tank (17) enthält ein Überlauf­ rohr, das aus dem Boden des Tanks herausgeführt ist und einen Ablauf (18) bildet, der durch die rück­ wärtige Stirnwand (7) nach außen abgeleitet ist.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Dach (12) als Pflanzdach, welches bereits im Werk Pflanzerde erhält, die bei (19) in Fig. 4 dargestellt ist. Zur Durchwurzelung der Pflanzerde dienen napf­ förmige Aussparungen (20). Sie sind in zwei Längs­ reihen in gegeneinander versetzter Anordnung, wie bei (21 und 22) in Fig. 3 dargestellt, angeordnet. Zu jeder dieser Aussparungen führt eine Kapillare (23), die an den in Fig. 2 dargestellten Tank (17) angeschlossen ist. Dadurch ergibt sich eine auto­ matische Bewässerung der Aussparungen (20).

Die Form der napfförmigen Aussparungen (20) ist gemäß der Darstellung der Fig. 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (24) eine geringere Grundfläche als die obere Öffnung (25) aufweist und die Wände (26) kegelstumpf­ förmig verlaufen. Die Öffnung (27) der Kapillare (23) liegt im Innenraum des Napfes (20).

Ist das Dach (12) der Fertiggarage bereits bepflanzt worden, so sammelt sich das Regenwasser, welches nicht von dem Boden der Pflanzerde (19) aufgenommen wird, im Tank (17). Dieser kann bedarfsweise mit Brauchwassser gefüllt werden. Durch die Kapillaren (23) und ihre Öffnungen (27) gelangt das zur Feucht­ haltung der Pflanzerde (19) erforderliche Wasser unmittelbar in die die Wurzeln der Pflanzen aufneh­ menden Näpfe (20). Nicht dargestellte Sperrhähne ermöglichen eine Regulierung des jeweils zugeführten Wassers.

Claims (11)

1. Stahlbetonraumzelle, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens der aus Seitenwänden (3, 4), Rückwand (7) und Decke (12) bestehende Baukörper (1) aus einem kon­ struktiven Leichtbeton besteht, dessen Grundbestandteil granulierter Kunststoff aus aufgeschäumtem Polystyrol ist, dem Zement, ein gegenüber dem Zement und dem Kunststoff gewichtsmäßig geringerer Anteil eines Leicht­ zuschlages, eine alkalische Textilfaserbeweh­ rung, sowie ein Fließmittel zugesetzt sind.

2. Stahlbetonraumzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag aus Flugasche besteht, die ca. 800 kg je 500 cdm aufgeschäumtem Polystyrol zugesetzt sind.

3. Stahlbetonraumzelle nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementanteil zwischen 400 kg bis 500 kg, bevorzugt 450 kg je 500 cdm aufgeschäumten Polystyrol ausmacht.

4. Stahlbetonraumzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Textilfaser Poly­ propylenfaser dient.

5. Stahlbetonraumzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Baukörper (1) mono­ lithisch ist und sein Boden (2) aus Normal- oder Schwerbeton besteht, dessen Bewehrung an die Bewehrung des Monolithen angeschlossen ist, wobei der Zement- und Leichtzuschlag anteilmäßig vermindert sind.

6. Stahlbetonraumzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der konstruktive Leicht­ beton Sand enthält.

7. Stahlbetonraumzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach (12) eine eingeformte Vertiefung (15) aufweist, die als Dachentwässerung dient.

8. Stahlbetonraumzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach (12) als Pflanzdeck dient und mit einem vorgefertig­ ten aus Pflanzerde (19) bestehenden Wurzelboden besteht.

9. Stahlbetonraumzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzerde in napfförmige Aussparungen (20) untergebracht ist, die eine Bewässerung aufweisen, wobei Näpfe unten geschlossen und oben offen sind.

10. Stahlbetonraumzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewässerung ein eingebauter Tank (17) dient, welcher Brauchwasser und/oder Regenwasser aus der Dachentwässerung (15) enthält.

11. Stahlbetonraumzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewässerung der Näpfe (20) Kapillaren (23) dienen, welche die Näpfe (20) mit dem Tank (17) verbinden.