DE69002434T2

DE69002434T2 - Fertigbauteil zur Verwendung als Keller.

Info

Publication number: DE69002434T2
Application number: DE90870183T
Authority: DE
Inventors: Gerdy Vankeirsbilck
Original assignee: Olivier Betonfabriek en Funderingstechnieken BVBA
Current assignee: Oliver Betonfabtik Roeselare/rumbeke Be
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1990-10-12
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2010-10-13
Also published as: EP0423105A1; ES2044541T3; DE69002434D1; BE1003521A3; ATE92134T1; EP0423105B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Bauelement aus armiertern Beton zur Bildung eines Kellers, wobei das Bauelement aus einem Körper aus armiertem Beton in einer beliebigen Form und beliebigen Dimensionen besteht, der eine Bodenplatte und vertikale Wände aufweist und ggf. mit einer Deckplatte versehen ist, die mit einer Zugangsöffnung für eine Treppe versehen ist.
Das wasserdichte und mit armiertem Beton hergestellte vorgefertigte Bauelement ist hauptsächlich dazu bestimmt, als Keller für herkömmliche Wohnhäuser und für kleine und mittlere Gewerbegebäude verwendet zu werden. Zusätzlich kann das vorgefertigte Bauelement verschiedene weitere Funktionen ausüben, nämlich die eines in den Boden eingegrabenen oder auf die Bodenoberfläche aufgebrachte tragenden Fundamentelements, wie Keller, Schacht, Speicherbehälter, Maschinengestell und Bunker.
Durch das Dokument FR-A 2 589 899 ist ein derartiger Keller bekannt, der dazu bestimmt ist, in den Boden eingegraben zu werden. Es handelt sich dabei um ein vorgefertigtes Bauelement aus armiertem Beton, das aus wenigsten drei vertikalen, in einem geschlossenen Vieleck angeordneten Wänden, einer mit den vertikalen Wänden fest verbundenen Bodenplatte und einer Decke besteht, die auf den oberen Rändern der vertikalen Wände befestigt ist.
Das Einbringen dieses vorgefertigten bekannten Bauelements erfordert im allgemeinen keine Absenkung der wasserführenden Schicht, es sei denn, durch diese werden Schwierigkeiten verursacht.
Das Ausgraben eines Loches erfordert keine besondere Aufmerksamkeit, da aufgrund der Herstellung des Loches in einer sehr kurzen Arbeitszeit keine besondere Gefahr besteht.
Sobald das vorgefertigte Bauelement in das frisch gegrabene Loch eingebracht worden ist, werden die Wandzwischenräume des Loches um das vorgefertigte Bauelement herum mit Kies oder stabilisiertem Sand aufgefüllt. Eventuell wird das vorgefertigte Bauelement mit Wasser gefüllt, um zu vermeiden, daß es aufschwimmt.
Die hauptsächlichen Nachteile des bekannten vorgefertigten Bauelements sind die folgenden:
Die Gesamtheit des vorgefertigten Elements erlaubt, abgesehen von der normalen Aufschüttung um das Loch herum, keine äußere Belastung, die von dem Gebäude ausgeht, das zu dem vorgefertigten Bauelement gehört.
Das bedeutet, daß:
- alle Fundamentplatten seitlich von dem und um das vorgefertigte Bauelement zur Bildung des Keller herum wenigstens bis zur Tiefe des Kellers ausgebildet sein müssen;
- ein Boden und/oder getrennte Ausmauerungen über der Abdeckplatte realisiert sein können, die alle entstehenden Kräfte, die von dem Bauwerk resultieren, auf Fundamentelemente neben dem vorgefertigten Bauelemt übertragen (was manchmal schwierig, wenn nicht unmöglich ist).
Die Realisierung dieser Konstruktionen zur Aufnahme von Kräften oberhalb der vorgefertigten Bauelemente zur Bildung eines Kellers erfordern eine vorbestimmte Höhe der Konstruktion, die die Anordnung des vorgefertigten Bauelemts in einer größeren Tiefe - und damit tiefere Gründungen - erforderlich macht, um über das vorgefertigte Bauelement hinausragende zusätzliche Spannungskonzentrationen aufzunehmen.
Das Dokument FR-A-1510032 beschreibt eine Gründung für Eigenheime oder Gemeinschaftshäuser, die um vorgefertigte, transportable Kellerelemente herum konstruiert sind. In allen diesen Fällen ist der äußere Umfang der Gründung kleiner als der des Hauses, so daß nur eine überkragende oder bedingte Abstützung der Massen des Hauses sichergestellt ist.
Ebenso beschreibt das Dokument GB-A- 1205 497 eine monolithische, dreidimensionale Gebäudestruktur aus armiertem Beton und ein Verfahren zu ihrer Herstellung mit Hilfe einer aus inneren und äußeren Platten bestehenden Verschalung, die so voneinander beabstandet sind, daß sie zwischen sich die Wände oder Decken mit einer gewünschten massiven Stärke definieren. Darin wird die Verwendung von expansiblem Beton beschrieben, jedoch weder ein Mittel noch irgendeine Lösung zur Überwindung des erheblichen statischen Drucks des Mörtel beschrieben, um den Mörtel über die gesamte Höhe der Verschalung einzufüllen, wenn der Beton in einem einzigen Schritt eingefüllt wird.
Zur Erhöhung der Tragfähigkeit des vorgefertigten Kellerelements wird durch die vorliegende Erfindung ein vorgefertigtes Bauelement der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bodenplatte über die vertikalen Wände hinausragt.
Die Herstellung eines derartigen vorgefertigten Bauelemts wird dadurch möglich, daß man eine Gießform in eine umgekehrte Position bringt, bevor eine Verstärkungsbewehrung eingeführt und der noch nicht ausgehärtete Beton eingefüllt wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die vertikalen Wände des vorgefertigten Bauelements nach unten konisch erweitert, um die Entformung des vorgefertigten Bauelemts in seiner Gesamtheit zu erlauben.
In einer speziellen Ausführungsform können in das vorgefertigte Bauelemt Konstruktioselemente, wie Säulen und/oder Fundamentträger eingefügt sein, die mit Hilfe von Verankerungsmitteln, insbesondere Knopfankern, mit den Wänden derart verbunden sind, daß sie mit dem Keller und dem Bauwerk eine monolithische Anordnung bilden.
Alle normalen und herkömmlichen Tätigkeiten können unmittelbar nach dem Einsetzen des vorgefertigten, als Keller vorgesehenen Bauelements durchgeführt werden (Einsetzen benachbarter Gründungen, Auffüllung usw.), auch ohne die Anbringung einer Schutzplatte oder die Durchführung einer Abstützung.
Die Wände ermöglichen die Aufnahme linienförmiger Spannungen, die parallel oder senkrecht zu den Wänden verlaufen, und von punktuellen Spannungen oder Belastungen, die durch Säulen übertragen werden, ohne besonderen Vorsichtsmaßnahmen zur Verteilung der Belastungen in den Wänden.
Die Breite der sich auf den Boden abstützenden Mauern erlaubt, alle Möglichkeiten der Abdeckung vorzusehen, die zu dem übrigen Gebäude in Beziehung stehen können.
Tragende Mauern können direkt auf den Wänden errichtet werden. Diese und andere Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der beigefügten Zeichnungen, die in schematischer und nicht einschränkender Weise eine Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Es zeigen:
Figur 1 einen vertikalen Schnitt durch ein vorgefertigtes, als Keller vorgesehenes erfindungsgemäßes Bauelement für eine tragende Funktion,
Figur 2 einen horizontalen Schnitt durch das in Figur 1 dargestellte vorgefertigte Bauelement,
Figuren 3 - 10 schematisch die verschiedenen Herstellungsschritte für das in den Figuren 1 und 2 dargestellte vorgefertigte Bauelement,
Figuren 11 - 15 das Einbringen des vorgefertigten Bauelementes in eine Ausschachtung und
Figuren 16 - 20 schematische Darstellungen anderer Realisierungsmöglichkeiten des als Keller vorgesehenen vorgefertigten Bauelemts.
In den verschiedenen Figuren sind für identische oder ähnliche Elemente dieselben Bezugsziffern verwendet.
Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, besteht das zur Verwendung als Keller vorgesehene vorgefertigte Bauelement 1 aus einem Betonkörper, der in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist und eine Bodenplatte 3 und im rechten Winkel dazu stehende vertikale Wände 4 aufweist.
Der Körper 2 ist gegebenenfalls mit einer Abdeckplatte 5 versehen, die eine Zugangsöffnung 6 für eine Treppe aufweist.
Um die Tragkraft des vorgefertigten Bauelements 1 zu erhöhen, steht die Bodenplatte 3 über die vertikalen Wände 4 vor.
Das vorgefertigte Bauelement 1 wird aus hochwertigem Beton hergestellt, einer mechanischen Vibration unterworfen und mit Stahldrähten armiert (Härte nach 28 Stunden = 60 N/mm²). Die Armierung wird aus kalt gezogenen und gegen Korrusion geschützten Stahldrähten mit umgebogenen Enden gebildet, die eine Zugkraft von 1100 N/mm² aufweisen. Der Mindestanteil der Verstärkung mit Stahldrähten ist 30 kg pro Kubikmeter Beton. Er kann in Abhängigkeit von bestimmten Zwecken berechnet erhöht werden.
Falls erforderlich oder falls entsprechend berechnet kann die Bodenplatte mit zusätzlichen Betonbalken oder einem geschweißten Gitter BE 500 verstärkt werden. Die Betonzusammensetzung kann durch Additive zur Verbesserung der Handhabung oder der Dichte des Betons ergänzt werden. Alle Teile des vorgefertigten Bauelements, die sich in Kontakt mit dem Boden befinden, sind mit zwei unter Druck aufgesprizten Firnisschichten auf der Basis von Teer und Bitumen beschichtet.
Zum Zwecke der Information wird die Normalzusammensetzung des Beton pro Kubikmeter wie folgt angegeben:
750 l Feinkies 7/14
500 l Grobsand 0/5
380 l Zement P40
30 kg Stahlfaser.
Der Beton wird in einer genauen Zusammensetzung und ständig kontrolliert in der Fabrik selbst hergestellt, insbesondere immer mit demselben Wasseranteil in der Mischung.
Während des Mischens wird die erforderliche Menge an korrosionsfesten Stahlfasern der Mischung hinzugefügt, um diese zu verstärken. Eine Gießform 7 für das vorgefertigte Bauelement besteht aus verstärkten Metallplatten und bildet eine stabile und nicht verformbare Konstruktion, an der mit der Form 7 befestigte Vibratoren 8 angebracht werden können. Die gereinigte und mit einem Entformungsöl bestrichene Form wird in eine umgekehrte Position gebracht.
Das Einbringen des Betons in die umgekehrte Form 7 findet in den drei nachstehenden statt:
- der frische Beton wird mit Hilfe eines pyramidischen Rumpfes zwischen die Wände der auf den Kopf gestellten Form 7 gegossen, während die an der Form befestigten Vibratoren 8 eine vollständige Kompaktierung des Betons gewährleisten (Figur 3).
Nach der Betonierung der Wände 4 wird der verteilrumpf entfernt, ggf. die Verstärkungsarmatur für die Betonplatte 3 montiert und der Beton zur Bildung der Betonplatte 3 eingeschüttet (Figur 4).
Nach einer Vibration wird die Oberfläche der gesamten Anordnung perfekt geglättet (Figur 5). Über der randvoll gefüllten Form 7 wird eine Schutzplatte für die Anordnung mit Hilfe eines Befestigungsbügelsystems fest angebracht (Figur 6).
Das Herstellungsverfahren wird mit Hilfe einer schweren Schwenkmaschine durchgeführt, die für die Erfindung speziell entwickelt wurde und auf Räder montiert ist und über die Form gebracht wird. Die Anordnung wird mit Hilfe einer Drehkrone 12 angehoben, die mit Hydraulikmotoren angetrieben wird, und in die Arbeitsposition gedreht (Figur7). Die Schwenkmaschine bringt dann die Form in ein Zwischenlager, wo die Form abgestellt wird (Figur 8).
Nach einer Entriegelung der aufgeklipsten Bodenplatte wird die Form leicht angehoben, um das auf der Schutzplatte bis nach der Aushärtung ruhende vorgefertigte Bauelement zu entformen.
In einer möglichen Variante mit einer Abdeckplatte 5 kann die Abdeckplatte an Ort und Stelle in der genannten Position über dem vorgefertigten Bauelement gegossen werden, wobei eine Zugangsöffnung für eine Treppe 6 ausgespart wird (Figur 10).
Das vorgefertigte Bauelement wird mit Hilfe eines Schwertransporters zur Baustelle transportiert.
Das Loch 13 wird maschinell gegraben. Unter normalen Umständen ist in Anbetracht der kurzen Herstellungszeit eine vorherige Absenkung des Grundwassers nicht erforderlich. Durch eine ausgeklügelte Meßeinrichtung wird sichergestellt, daß der Boden der Ausschachtung für die gewünschte Gründung ausreichend eben ist. Mit Hilfe eines ausreichend starken Krans 14 wird der vorgefertigte Keller stoßfrei auf dem Boden des Loches abgestellt (Figur 11).
Sofort anschließend wird der Beton bis zu einer gewünschten Höhe mit Hilfe eines vergüteten oder nicht vergüteten Materials auf gefüllt (Figur 12). Eine teilweise Auffüllung des als Keller vorge fertigten Bauelements mit Wasser ist nur erforderlich, wenn das Gewicht des vorgefertigten Bauelements und der statische Druck des am übertragenden Rand des vorgefertigten Bauelements anliegenden Bodens nicht groß genug sind, um zu verhindern, daß das Bauelement auf dem Grundwasser aufschwimmt. Im Fall einer Grundwasserabsenkung kann eine vorherige Auffüllung des vorgefertigten Bauelements mit Wasser unterbleiben.
Falls die Tragkraft des Bodens auf der Höhe der Bodenplatte des Kellers nicht ausreicht, kann dieser eventuelle mit Hilfe von Fundamenten auf dem Boden stabilisiert werden (Figuren 13 und 14).
Der vorgefertigte Keller ist ein Bauelement, das ein integraler Bestandteil des gesamten Gebäudes wird.
Die vertikalen Wände 4 sind konisch erweitert, um die Entformung des gesamten Kellers zu ermöglichen.
Die Bodenplatte 3 steht vorzugsweise 20 cm über die Wände 4 hinaus. Sie dient als Fundamentplatte für das Eigengewicht des Kellers, für Anbauten und für auf den Keller wirkende, vom Gebäude ausgehende Lasten (Figur 15). Alle Lasten, die sich auf dem vorgefertigten Bauelement abstützen oder auf es wirken, einschließlich dem Eigengewicht, werden ohne Verformung der Bodenplatte 3 auf den darunter liegenden tragenden Boden übertragen.
Das vorgefertigte Baue1ement kann Lasten übertragen, die von oberen Decken 18, tragenden Mauern 19, freitragenden Mauern 20 (Figuren 16 bis 18), Punktlasten o.ä. auf die Bodenplatte 3 des Kellers direkt entlang der Wände verursacht werden.
Dadurch werden zusätzliche Fundamente unterhalb des Kellers überflüssig (ausgenommen bei nichttragendem Boden).
Große Punktlasten und/oder Säulen können realisiert werden, ohne daß auf Konstruktionen zur Verteilung der Belastung zurückgegriffen werden muß.
Bauelemente wie Säulen 21 und/oder Fundamentträger 16 können an den Mauern mit Hilfe von Verankerungsmitteln, insbesondere Verankerungsköpfen oder chemischen Verankerungen 17, befestigt werden, um so einen integralen Bestandteil des Kellers und des Gebäudes zu bilden.
Aufgrund seiner Zusammensetzung und seiner besonderen Herstellung in einem Schritt ist der hergestellte Keller vollständig wasserdicht, wodurch eine Abdichtung mit Hilfe von Dichtungen überflüssig wird. Etwaige Zwischenwände können jederzeit in den Keller eingebaut werden, ohne eine Abdichtung zu benötigen.
Aufgrund der integrierten, einstückigen Konstruktion des erfindungsgemäßen vorgefertigten Elements hat die etwaige Befestigung verschiedener Elemente keinen nachteiligen Einfluß auf die Beibehaltung einer vollständigen Dichtigkeit.
Wegen der Kompaktierung des Betons in der Masse verursacht die Befestigung von Gestellen, Rohren u.ä. direkt an den Wänden 4 praktisch keinen Wassereintritt an den Verankerungspunkten. Die Breite der Wände ermöglicht die Plazierung aller tragenden Decken und es können sogar tragende Mauern dort erstellt werden, die viel breiter als die Wände des vorgefertigten Elements selbst sind (Figur 18).
Die über die Mauern hinausragende Bodenplatte 3 vermindert aufgrund des zusätzlichen Gewichts der Auffüll-Bodenmasse um das den Keller bildende vorgefertigte Bauelement herum wesentliche die Gefahr des Aufschwimmens des Kellers unter einem unter Umständen sehr großen Wasserdruck.
Das vollständig vorgefertigte und vollendete Bauelement erlaubt eine schnelle Aufstellung, durch die:
- in der Mehrzahl der Fälle eine Absenkung des Wasserspiegels mit Ausnahme von außergewöhnlichen Fällen vermieden werden kann. Wenn sich Absenkung dennoch als völlig unvermeidlich herausstellt, kann diese unmittelbar nach dem Einbringen des vorgeferigten Bauelements und einer teilweisen Auffüllung mit Wasser beendet werden.
- die Baugrube um das vorgefertigte Bauelement sofort aufgefüllt werden kann, wodurch Erdrutsche und etwaige spätere Einstürze ausgeschlossen werden.
Nach dem Einbringen und der Auffüllung der Baugrube können alle Tätigkeiten ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen durchgeführt werden.
Das vorgefertigte Bauelement vereinigt alle Vorteile eines an Ort und Stelle realisierten Kellers (tragende Funktion, Integration in die Gesamtheit der Konstruktion des Gebäudes) wie auch die eines bisher bekannten vorgefertigten Kellers (niedriger Preis, schneller Aufbau) und fügt zahlreiche weitere Vorteile hinzu, unter anderem
- eine Absenkung des Grundwassers kann entfallen oder ist zeitlich beschränkt
- verminderte Risiken durch die Baugrube
- keine Wartezeit für die Weiterführung der Bautätigkeiten
- garantierte haltbare Dichtigkeit
- günstige Kosten für ein benachbartes Fundament
- die Möglichkeit, verschiedene Belastungen und Bauelemente ohne besondere Vorsichtmaßnahmen aufzunehmen
- die Benutzung der Bodenplatte als Fundamentplatte und
- die Möglichkeit der Benutzung verschiedener Fundamentsysteme.
Die Realisierung dieses vorgefertigten, monolithischen Bauelements mit tragender Funktion ist nützlich und preiswert. Sie stellt einen technischen Fortschritt für die Bauindustrie dar.

Claims

1. Vorgefertigtes Bauelement aus armiertem Beton zur Bildung eines Kellers, bestehend aus einem Körper (2) aus armiertem Beton in einer beliebigen Form und in beliebigen Dimensionen, der eine Bodenplatte (3) und vertikale Wände aufweist und ggf. mit einer Deckplatte (5) versehen ist, die mit einer Zugangsöffnung (5) für eine Treppe (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (3) über die vertikalen Wände hinausragt.

2. Vorgefertigtes Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Wände (4) nach unten konisch erweitert sind, um die Entformung des vorgefertigten Bauelements in seiner Gesamtheit zu erlauben.

3. Vorgefertigtes Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (3), die wenigstens 20 cm über die Wände (4) hinaussteht, eine Fundamentplatte ist, die das Eigengewicht des vorgefertigten Bauelements (1), des Zubehörs und das auf das vorgefertigte Bauelement (1) wirkende Gewicht aufnehmen kann.

4. Vorgefertigtes Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte eine derartige Fundamentplatte ist, daß alle auf das vorgefertigte Bauelement wirkende Belastungen, einschließlich des Eigengewichts, ohne Deformation der Bodenplatte (3) auf den anschließenden tragenden Untergrund übertragen werden.

5. Vorgefertigtes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bauelemente wie Säulen und/oder Träger (16) einfügbar sind, die mit Hilfe von Verankerungsmitteln (17) an den Wänden derart befestigt sind, daß sie mit dem Keller und dem Bauwerk eine monolithische Anordnung bilden.

6. Vorgefertigtes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es monolithisch und nahtlos ausgebildet ist, so daß es vollständig wasserdicht ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines vorgefertigten Bauelements nach Anspruch 1 durch Eingießen von vorbereitetem Beton in eine Gießform (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (7) in eine umgekehrte Position gebracht wird, wobei darauf geachtet wird, daß die Bodenplatte (3) über die vertikalen Wände (4) hinaussteht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen pyramidenförmigen Verteilkegel (9) zum Einschütten des vorbereiteten Betons in die in umgekehrte Position gebrachte Gießform benutzt und den Beton der Einwirkung eines Vibrators (8) unterwirft.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die den frischgegossenen Beton enthaltene Gießform (3) mit Hilfe einer mit einem Hydraulikmotor und einem Drehkranz (12) versehenen Hebe- und Verschwenkmaschine (11) anhebt und verschwenken läßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebe- und Varschwenkmaschine (11) auf Rädern montiert ist und die Gießform (3) in ein Lager transportiert, wo sie abgesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man nach einer Entriegelung der aufgeklippsten Schutzplatte (10) die Gießform (3) durch langsames Anheben entfernt, um so das vorgefertigte Bauelement, das auf der Schutzplatte (10) aufliegt, unmittelbar nach der Aushärtung freizusetzen.