DE3933615A1 - Stahlbetonraumzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahlbetonraumzelle aus Großtafeln von konstruktivem Beton mit innenliegender Bewehrung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stahlbetonraumzellen gemäß der Erfindung eignen sich einzeln als Gebäude für unterschiedliche Zwecke. Ins­ besondere kommen sie als Fertiggaragen in Betracht, welche im Fertigteilewerk zusammengebaut und kompletiert sowie schließlich schlüsselfertig aufgestellt werden. Andererseits eignen sich erfindungsgemäße Stahlbeton­ raumzellen für die sogenannte Raumzellenbauweise, die vor allem im Hochbau zur Erstellung von Wohnungen und Eigenheimen angewandt wird. Solche Stahlbetonraumzellen eröffnen im Vergleich mit dem konventionellen Bauen, insbesondere dem Bauen in Ortbeton erhebliche Ein­ sparungen an der Baustelle durch Verlagerung in eine industriealisierte Fertigung.

Die erfindungsgemäßen Stahlbetonraumzellen unterscheiden sich von monolithischen Raumzellen durch eine verein­ fachte Schalungstechnik, weil sie aus Großtafeln zusammengesetzt werden, die nach ihrer Endschalung dauerhaft miteinander z. B. durch Verschweißen von Stahlplatten verbunden werden, welche im Beton ver­ ankert sind. Großtafeln lassen sich auf Paletten liegend oder in Batterieschalungen aufrechtstehend einzeln oder zu mehreren gleichzeitig fertigen, ohne daß komplizierte Schalungstechniken für den Innenraum der Raumzelle ange­ wandt werden müssen. Insbesondere nutzt die Erfindung die Großtafeltechnik für die Fertigung von Raumzellen, denen einzelne oder mehrere Wand-, Decken- oder Boden­ scheiben fehlen. U. a. lassen sich in Gebäuden aus mehreren Raumzellen auf diese Weise unterschiedliche Grundrißlösungen verwirklichen. Ferner können die erfin­ dungsgemäßen Stahlbetonraumzellen Aussparungen, insbe­ sondere in den Wandscheiben aufweisen, die als Tür- oder Fensterdurchbrüche Verwendung finden.

Die Erfindung setzt derartige Stahlbetonraumzellen als bekannt voraus. Hierbei sind die Großtafeln dünnschalig. Die Bewehrung besteht deswegen aus Baustahlmatten. Der konstruktive Beton hat durch Sand- und Kieszuschläge eine verhältnismäßig große Festigkeit. Fertigungs­ technisch lassen sich die Dünnschaligkeit und die Zusammensetzung des konstruktiven Betons zwar durch eine Schnellhärtung mit Hilfe von Dampf zur Beheizung der Schalungstechnik ausnutzen. Nachteilig wirkt sich aber das hohe Gewicht derartiger Stahlbetonraumzellen aus. Einerseits erzwingt es die relativ komplizierte Bewehrung, andererseits begrenzt es die Größe der Raumzelle auf Gewichte, die mit den vorhandenen Transporttechniken noch bewältigt werden können. Den Möglichkeiten einer Schnellhärtung in einer vergleichs­ weise komplizierten Schalungstechnik stehen auch physikalische Nachteile gegenüber. Insbesondere be­ dürfen beheizbare Gebäude einer besonderen Wärmeiso­ lierung durch Kalt- oder Warmfassaden. Im Ganzen ergibt sich für die bekannten Stahlbetonraumzellen ein ver­ gleichsweise bescheidener Vorteil durch die industrieali­ sierte Fertigung gegenüber dem konventionellen Bauen, insbesondere in Ortbeton.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stahlbeton­ raumzellen der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die einen vergrößerten Verwendungsbereich ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird durch die Verwendung eines Leichtzuschlages aus geschäumtem Polystyrol in Form einzelner Partikel, insbesondere in Kugelform und einer Faserbewehrung die konstruktive Eigenschaft des Betons, d. h. sein Vermögen, Kräfte zu übertragen, beibehalten, jedoch erfindungsgemäß noch erheblich verstärkt. Das geringe Gewicht eines derartigen konstruktiven Betons wird erfindungsgemäß zur Vergrößerung der Wandstärken der Decken-, Boden- und der Wandscheiben, soweit im Einzelfall vorhanden, ausgenutzt, ohne daß dadurch bereits das volle Gewicht der vorbekannten Raumzellen schon wieder erreicht würde. Die Vergrößerung der Wand­ stärken wird vielmehr erfindungsgemäß nur so weit getrieben, daß eine vereinfachte Bewehrung Verwendung finden kann. Sie besteht erfindungsgemäß aus einzelnen Trägern, d. h. aus Profilabschnitten, vorzugsweise aus Stahl. Die Abstände zwischen den Trägern werden durch die konstruktiven Eigenschaften des erfindungsgemäßen Leichtbetons überbrückt.

Fertigungstechnisch hat die Erfindung den Vorteil, daß sie stark vereinfachte Schalungstechniken ermöglicht, wobei die schalungsglatten Flächen, z. B. anstelle der Stahlblechkonstruktionen mit Stahlbetontafeln abgeschalt werden können, da eine Schnellhärtung des Leichtbetons infolge des Wärmedämmvermögens geschäumter Polystyrol­ kugeln nicht in Frage kommt. Ferner kann die vergrößerte Wandstärke der Großtafeln, aus denen die erfindungsge­ mäße Stahlbetonraumzelle zusammengesetzt ist für zahlreiche Einbauten genutzt werden, die bislang in den Wänden bzw. Boden- oder Deckenscheiben von Stahlbeton­ raumzellen nicht untergebracht werden können. Dazu gehören größere, insbesondere rohrförmige, d. h. vorzugsweise mit einem zylinderischen Querschnitt ver­ sehene Aussparungen zur Fortleitung von Kühl- oder Heizmedien.

Bauphysikalisch ergibt sich durch das hohe Wärmvermögen von geschäumtem Polystyrol eine Wärmedämmung, die in der Regel besondere Fassadentechniken überflüssig macht und dadurch den Nachteil der mangelnden Möglichkeiten zwischen Schnellhärtung des konstruktiven Betons aus­ gleicht bzw. überkompensiert. Dazu kommt die erhebliche Gewichtseinsparung. Sie gestattet den problemlosen Transport von Raumzellen mit den bekannten Rauminhalten mit Hilfe der bekannten Transporttechniken bzw. deren Ausnutzung für Raumzellen mit erheblich vergrößertem Rauminhalt. Das läßt sich bei Einzelaufstellung erfin­ dungsgemäßer Raumzellen, z. B. für Großgaragen nutzen, kann aber in der Raumzellenbauweise ebenfalls erhebliche Vorteile bei der Lösung eines gegebenen Grundrisses er­ geben.

Vorzugsweise werden mit den Merkmalen des Anspruches 2 erfindungsgemäß die Spannweiten zwischen den Trägern der dicken Scheiben vergrößert, ohne daß eine zusätz­ liche Bewehrung zwischen den Trägern erforderlich ist. Gewölbedecken dieser Art sind leicht und wenden vor­ zugsweise Profile an, die im Anspruch 3 beschrieben sind.

Vorzugsweise werden die parallelen Träger der Decken­ scheibe quer zur längeren Dimension der Decke ange­ ordnet, sofern die Raumzelle einen im wesentlichen rechteckigen Grundriß aufweist. Mit den Merkmalen des Anspruches 4 lassen sich dann die senkrechten Träger der Wandscheiben, soweit vorhanden, zur Unterstützung der Deckenträger verwenden. Mit den Merkmalen des Anspruches 5 werden senkrechte Träger in den Wand­ scheiben verwendet, die ein verhältnismäßig großes Trägheitsmoment aufweisen und daher knicksicher sind.

Während die beschriebenen Träger in den Wand- und Deckenscheiben erfindungsgemäßer Raumzellen im wesent­ lichen aus Stahlprofilen bestehen, die verzinkt sein können, sieht die Erfindung für die Bodenscheibe eine vereinfachte Trägerkonstruktion vor. Sie ist Gegenstand des Anspruches 6. Hierbei bilden die Träger eine biege­ steife Rahmenkonstruktion, die auch aus Stahlbeton­ rahmengliedern aufgebaut sein kann. Mit Hilfe derartiger Rahmenkonstruktionen werden hohe Festigkeiten erzielt, die sich für entsprechende Belastungen vorteilhaft verwenden lassen. Insbesondere sind derartige Boden­ scheiben befahrbar.

Die Einzelheiten, weitere Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Ausführungsformen anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 perspektivische Darstellung einer Stahlbeton­ raumzelle gemäß der Erfindung,

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

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 4 und

Fig. 4 eine Bodenscheibe für eine Raumzelle gemäß der Erfindung in Draufsicht.

Die allgemein mit (1) bezeichnete Stahlbetonraumzelle hat gemäß der Darstellung der Fig. 1 eine durchgehende Deckenscheibe (2), der im Grundriß eine durchgehende Bodenscheibe (3) entspricht. Außerdem hat die Raumzelle Längswände (5) sowie Querwände, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Wie am Beispiel der Längswand (4) bei (6′) dargestellt ist, können einzelne oder alle Wände Durchbrüche aufweisen, die als Fenster oder Tür­ öffnungen nutzbar sind. Die beschriebenen Decken-, Boden- und Wandscheiben bestehen aus einem Leichtbeton. Dieser ist eine Mischung aus Zement B4-50, Sand- und Zu­ schlägen. Hauptsächlich besteht der Zuschlag aus aufgeschäumtem Polystyrol in Form kugelförmiger Partikel, kann aber auch einen vorzugsweise aus Asche bestehenden Granulatzusatz enthalten. Der Beton ist konstruktiv und enthält zu diesem Zweck alkalische Glasfasern, welche dem Beton die Fähigkeit verleiht, Kräfte zu übertragen.

Die beschriebenen Scheiben sind außerdem mit Hilfe von Trägern bewehrt. Die Träger unterscheiden sich nach Material und Profil voneinander.

Die Längswände enthalten die Träger (7 und 8), wie am Beispiel der Längswand (4) dargestellt ist. Sie bilden Stützen, die gemäß dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel aus verzinkten Rohren bestehen. Diese sind im Querschnitt der Großtafel untergebracht, welche die betreffenden Wandscheiben (4, 5) bildet. Sie verlaufen parallel zu den senkrechten Tafelseiten und reichen über die volle Höhe der Großtafel.

Die Träger (8 bis 10) der Deckenscheibe (2) (Fig. 2) sind I-Profile. Sie ruhen mit beiden Enden auf Kopf­ platten (9′ bzw. 10′) (Fig. 1) der Stützen bzw. Träger (6, 7), der Wände (4, 5). Sie verlaufen quer zur längeren Seite des Grundrisses der Stahlbetonraumzelle (1) . Die Abstände zwischen den Trägern (8 bis 10) sind mit Leichtbetongewölben (11, 12) ausgefacht. Auch die Träger (8 bis 10) sind im Querschnitt der Deckenscheibe untergebracht.

Die Bodenscheibe (3) (Fig. 3 und 4) besteht aus einem Stahlbetonrahmengeviert, welches dementsprechend parallele und längere Rahmenglieder (14, 15) sowie dazu senkrecht verlaufende Rahmenglieder (16, 17) aufweist, die in den Ecken des Rahmengeviertes biegesteif mit den Trägern (14, 15) verbunden sind. Gemäß dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist das Rahmengeviert mit weiteren Rahmengliedern, nämlich einem Längsrahmenglied (18) und Querrahmengliedern (19 und 20) ausgesteift. Der beschriebene Rahmen wird mit dem Leichtbeton ausgefüllt, wodurch sich Ausfachungen ergeben, die in Fig. 3 beispielsweise mit (21 und 22) bezeichnet sind.

Im Gegensatz zu den Trägern (6, 7 bzw. 8, 10) sind die Rahmenglieder (14 bis 20) Stahlbetonträger, wobei der ganze Rahmen monolithisch gefertigt ist.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist die Bodenscheibe parallele und zylinderische Aussparungen (24) auf, welche zur Ein- und Fortleitung eines Heizmediums dienen. Dadurch entsteht eine Fuß­ bodenheizung in der Raumzelle (1). Auch die Decken­ scheibe kann für einen darüberliegenden Raum mit der­ artigen Aussparungen wie bei (23) gezeigt versehen werden, so daß das Heizmedium auch diesen Raum beauf­ schlagt.

Die Decken-, Boden- und Wandscheiben (2 bis 5) bildenden Großtafeln werden in einer Schalung gefertigt. Die Schalung kann aus Stahl bestehen, ist aber vorzugsweise mit Stahlbetonplatten verwirklicht. Für den beschrie­ benen Leichtbeton kann Styroporabfall verwendet werden. Vorzugsweise liegt der Mischung jedoch ein aufge­ schäumtes Polystyrol zugrunde, welches in Kugelform vorliegt. Die Kugeln liegen in einem bestimmten Körnungs­ spektrum mit einem maximalen Durchmesser von vorzugs­ weise 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 stapelfasern 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.

Dieser Beton wird nach einem Eingießen in die Schalung ohne Zusatzwärme gehärtet.

Claims (8)

1. Stahlbetonraumzelle aus Großtafeln von konstruktivem Beton mit innenliegender Bewehrung, gekennzeichnet durch die Ver­ wendung eines Leichtzuschlages aus ge­ schäumtem Polystyrol und einer Faserbe­ wehrung des konstruktiven Betons zur Ver­ größerung der Wandstärke der vorhandenen Decken-, Boden- und Wandscheiben (2 bis 5) und durch deren Nutzung mindestens für die Unterbringung von Trägern (6, 7; 8 bis 13; 14 bis 20), die als Bewehrung dienen.

2. Stahlbetonraumzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenscheibe zwei parallele Träger (8 bis 10) aufweist, zwischen denen der konstruktive Beton (11, 12) Gewölbe bildet.

3. Stahlbetonraumzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Träger (8 bis 10) der Decken­ scheibe (2) I-Stahlprofilabschnitte sind.

4. Stahlbetonraumzelle nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandscheiben (4, 5) senkrechte Träger (9, 10) zur Unter­ stützung der Deckenträger (8 bis 10) auf­ weisen.

5. Stahlbetonraumzelle nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Träger (7, 8) der Wandscheiben (4, 5), die zur Unterstützung der Deckenträger (8 bis 10) dienen Rohrprofilabschnitte sind.

6. Stahlbetonraumzelle nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenscheibe mit Trägern (16 bis 20) bewehrt ist, welche eine biegesteife Rahmenkonstruktion bilden, die mit konstruktivem Beton ausgefacht ist.

7. Stahlbetonraumzelle nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die biegesteife Rahmenkonstruktion (16 bis 20) der Boden­ scheibe (3) aus monolithischem Stahlbeton besteht.

8. Stahlbetonraumzelle nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand-, und/oder die Decken- oder die Bodenscheibe für eine Wand- und/oder eine Fußbodenhei­ zung mit Aussparungen (22, 24) versehen ist.