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Verfahren zur Herstellung von Gebäuden aus Eisenbeton-Fertigteilen
Diese Erfindung hat ein Bausystem für Gebäude mit fertig hergestellten Hauptelementen zum
Gegenstand.
Gemäss der Erfindung wird die Struktur des Gebäudes durch hohle Pfosten ausgeführt, welche Kragsteine tragen, auf die sich die Haupt- tragebalken stützen. Auf diesen Balken werden sekundäre Balken befestigt, welche die Zwischen- decke und den Fussboden tragen. Alle diese
Elemente sind-teils wegen ihres Herstellungs- materials, teils auf Grund des Bauverfahrens- äusserst leicht im Verhältnis zu ihrer Wider- standsfähigkeit und sind daher unschwer zu transportieren. Die Montage ist, wie man im folgenden sehen wird, ebenfalls sehr einfach, so dass weder zahlreiche noch spezialisierte Bauarbeiter nötig sind.
Die Wände werden aus Elementen zusammengefügt, die ebenfalls im voraus angefertigt und so angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein Raum frei bleibt, der mit beliebigem Material ausgefüllt wird, z. B. auch mit Abbruchmaterial, verbunden mit Mörtel. Die Wandelemente sind vorzugsweise innen hohl und können aus leichtem, isolierendem Material sein. Die Pfosten sind vorzugsweise aus einem Stück für die ganze Höhe des Gebäudes, in welchem Falle die Kragsteine auf ihnen von oben oder von unten eingefügt werden.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind als Beispiele in den anliegenden Zeichnungen mit folgenden Figuren illustriert : Fig. 1 ist ein senkrechter Teilschnitt von einem Gebäude, gemäss der Erfindung ; Fig. 2 ist die Perspektive eines Knotenpunktes zwischen Pfeilern und Balken, die alle anliegenden Elemente zeigt, teilweise ausgeschnitten, um alle Elemente des Bauverfahrens klar aufzuzeigen ; Fig. 3 ist ein halbsenkrechter Ausschnitt eines Kragsteines wie in Fig. 2, mit seinem Pfosten zusammengekoppelt ; Fig. 4 ist ein schematischer Teilausschnitt des Grundrisses des Kragsteines ; Fig. 5 ist eine Ansicht des Verbindungsstückes zwischen Kragstein und Balken ; Fig. 6 ist eine schematische, teilweise ausgeschnittene Perspektive von einem Knoten, konstruiert gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung ;
Fig. 7 ist ein senkrechter, schematischer Halbschnitt durch einen Kragstein wie in Fig. 6, mit seinem Pfosten zusammengekoppelt ; Fig. 8 ist ein Grundriss mit Teilausschnitt des Kragsteines ; Fig. 9 ist ein senkrechter Halbschnitt eines Knotenpunktes gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 10 ist ein Grundriss von einer besonderen Schelle, eigens entworfen für die Ausführung des Knotens nach Fig. 9, wo er in Seitenansicht gezeigt ist ; Fig. 11 ist ein Querschnitt durch diese Schelle ; Fig. 12 ist eine Ansicht von oben der Verbindung zwischen Haupt-und Nebenbalken gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 13 ist ein Durchschnitt derselben zufolge Linie IX-IX von Fig. 12 ; Fig. 14 ist ein Ausschnitt des Grundrisses einer Wand gemäss der Erfindung.
Unter Bezug auf die Zeichnungen, und wie man in Fig. 1 und 2 sieht, setzen sich die Hauptelemente
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Kragsteine gestützt, Sekundärbalken 5, welche die Zwischendecke, bestehend aus Hourdissteinen 6 und aus einer Betondecke 7, tragen, und äusseren Wänden 8. Die anderen Teile des Gebäudes, wie die inneren Wände, das Dach, die Treppen und die letzten Ausführungen bieten keinerlei Schwierigkeiten und werden daher nicht im einzelnen beschrieben.
Die Pfeiler 1 bestehen aus hohlen Pfosten aus einem Stück mit geringster Wanddicke und bilden die senkrecht tragende Gliederung des Gebäudes. Man verwendet mit Vorliebe hohle Pfosten aus zentrifugiertem Eisenbeton derselben Art wie z. B. für elektrische Leitungen, mit eventuellen Änderungen in bezug auf den Betonquerschnitt oder die Trageisen, um den Belastungsbedingungen zu entsprechen, denen sie unterworfen sind. Bei mehrstöckigen Gebäuden ist es ratsam, den Pfeiler nach der Montierung mit Beton auszufüllen, was bekanntlich keine Schwierigkeiten bietet. Am Bauplatz sind Pfeiler aus Mauerwerk oder Beton vorbereitet mit Grundsteinen, deren Grösse der Natur des Baugeländes angepasst ist ; in diese Pfeiler werden die Pfosten hinuntergelassen und mittels flüssigem Beton befestigt.
Die Kragsteine sind, gemäss einer ersten Ausführungsform, in ihren Einzelheiten in Fig. 3 und 4 und in ihrer Anwendung in Fig. 2 dargestellt. Sie bestehen aus einem Polygonal-
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teil 9 mit Mittelloch 10 und einigen stark armier- ten Trägern welche eine Stützfläche 12 für die Hauptbalken und eine Aushöhlung 13 für die Verbindungselemente dieser letzteren haben. Wie Fig. 4 zeigt, sind die Trageisen derart gefügt, dass sie Raum frei lassen für das Loch 10 und die Aushöhlung 13. Zur grösseren Klarheit sind die Trageisen alle mit vollen Strichen gezeichnet worden, ausschliesslich hinweisend und nicht in ihrer wirklichen Stellung.
Die Montierung kann durch Auflegung der Kragsteine und ihre Einfügung in den Pfosten erfolgen, in welchem Falle das Mittelloch 10 denselben Durchmesser wie der Pfosten im Verhältnis zur Höhe der verschiedenen Stockwerke haben müsste ; oder das Mittelloch der Kragsteine kann denselben Höchstdurchmesser haben wie der Pfosten, und in diesem Falle schüttet man Beton in das Loch und ergänzt mit Trageisen 14 das Trageisen des Kragsteines, der aus den Erweiterungswänden herausragt. Man erzielt so einen Keil des in Fig. 10 dargestellten Profils, der nach Erhärtungsende-auch wenn sich nicht eine enge Vereinigung der Teile erreichen liess-durch seine Form eine absolute Gewähr für den festen Sitz des Kragsteines bietet.
Im Falle von starker Überlastung sind verschiedene Mittel zur Vermeidung des Abgleitens der Kragsteine denkbar, wie z. B. Abstufungen in der Aussenfläche des Pfostens im Verhältnis zu den verschiedenen Stockwerken, Anschrauben des Pfostens und der Kragsteine usw.
Um den Kragstein mit den Hauptbalken zu verbinden, sind bei dem ersten eine Stützfläche 12 und bei den letzteren entsprechende Flächen vorgesehen.
Die Längsverbindung wird erreicht mittels eines Beton-Keilelementes mit doppeltem Schwalbenschwanz (bezeichnet mit 15 in Fig. 5), der stark armiert ist, um den Scherkräften Widerstand zu leisten. Dieses Element wird an Ort und Stelle nach Montierung der Balken eingeschüttet.
Gemäss einer ersten Abänderungsform sieht man in 41 der Fig. 6 einen Teilschnitt des Stützpfostens aus zentrifugiertem Eisenbeton, der auf einer kurzen Strecke ausgemeisselt ist, die der Höhe des Kragsteines entspricht, um die Trageisen blosszulegen ; durch diese Eisen werden die Trageisen 42, 43, 44 des Kragsteines (nur indikativ und nicht in ihrer wirklichen Lage angegeben) geführt. 45 ist ein Pfropfen, z. B. aus Papier, mit dem das Mittelloch des Pfostens zugestopft wird. 46 ist der vorgefertigte Kragstein, von dem die Sohle im Schnitt und eine der Flanschen 48 im Aufriss in Fig. 6 gezeichnet und die Spitzen der Flanschen 48 in Fig. 8 sichtbar sind.
Immer in Fig. 6 ist 47 ein Durchschnitt des Balkens, der sich auf den Kragstein 46 stützt mit seinen Verstärkungen 49, die das zur Aufnahme der Sekundärbalken 61 bestimmte Fenster 60 umgeben ; die Balken werden in dem entstehenden Raum mittels Betoneinschüttung befestigt.
Aus den oben genannten drei Figuren ergibt sich klar die Montierung der vorgefertigten Kragsteine gemäss der beschriebenen Abänderungsform ; die Kragsteine haben statt starker, den Pfosten umgebender Trageisen nur die zur Sicherung während des Transportes nötigen Trageisen.
Der Kragstein wird erst nach Ausmeisselung des Pfostens an der gewünschten Stelle und nach Blosslegung der bezüglichen Eisenträger in seine genaue Lage auf dem Pfosten gebracht ; nach Einlegung des Pfropfens 45 führt man die Trageisen 42, 43, 44 durch den Pfosten hindurch, in Anzahl und Durchmesser je nach den gegebenen Kräften ; dann nachdem der Kragstein in seine definitive Lage gebracht
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worden ist, schüttet man-mit dem Hauptbalken 47 und dem entsprechenden symmetrischen Balken schon an Ort und Stelle-den Füllkern der U-Form des Kragsteines und der Balken in den Raum zwischen der Verstärkung des Sekundärbalkens 49 und seiner zum Pfosten symmetrisch liegenden Verstärkung ein, wobei man sich genau versichert, dass der Raum zwischen den blossgelegten Eisenstangen des Pfostens und der ganzen Höhlung des besagten Pfostens ausgefüllt wird.
Die Vorteile, die das gegenwärtige Verfahren bietet, sind offensichtlich, und zwar : a) man erzielt einen wirklich kontinuierlichen Balken, mit einem Knoten zwischen Balken und Pfosten, dem man die gewünschte Festigkeit durch die passende Wahl des Umfanges der Eisenstangen geben kann ; b) man vermeidet eine übertriebene Verdickung des Kragsteines im Verhältnis zu dem Teil, der den Pfosten umschliesst, indem man, wie klar in Fig. 6 bezeichnet ist, den Kragstein in einer zum Balken identischen Breite ausführen kann mit demzufolge grösserer Einfachheit der Montage der Mauern ; c) man kann leichter die gleichen Kragsteine den verschiedensten Belastungen anpassen, indem man einfach die Trageisen des am Platze eingeschütteten Kernes verändert ;
d) andererseits verschlechtert man die Ausführungsbedingungen im Hinblick auf die Zeitdauer der Montierung nicht, weil es auch bei der in der ersten Abänderungsform vorgesehenen Ausführung nötig war, den Kragstein für eine gewisse Zeit zu stützen, nachdem der ringförmige Befestigungskeil eingeschüttet war.
Eine weitere Abänderungsform ist unter Fig. 9, 10 und 11 berücksichtigt, in denen jedoch die Ausführung des ganzen Kragsteines am Platze vorgesehen ist ; dies geschieht durch geeignete Schellen aus Schmiedeeisen, Gusseisen, gepresstem Eisen oder aus irgendeinem beliebigen anderen Material (bezeichnet mit 52), in zwei Hälften geteilt, die Ohrenklemmen 53 tragen und die durch Schrauben 54 an den Pfosten 55 geklemmt werden können. Jede der beiden Schellenhälften trägt eine halbe Lade 56, ent-
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sprechend derart profiliert, dass die beiden vereinigten Hälften der Schelle eine angemessene Stützfläche bilden für die Aufschüttung des Kragsteines 57 (wie auch immer die Breite des Pfostens in der gewünschten Höhe sei) und für eine gewisse Länge das Aufstützen der Trageisenenden 56 gestatten.
Die Schellen können natürlich jede beliebige andere für den Zweck geeignete Form haben.
Durch diese besondere Abänderung erzielt man vor allem den Vorteil, den Kragstein merkbar abkürzen und die fertig hergestellten Balken praktisch von der gleichen Länge wie die frei Breite zwischen den Pfosten, wie man aus Fig. 9 klar ersieht, ausführen zu können. Die Menge der am Platz vorgenommenen Aufschüttung ist
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aber man hat den weiteren Vorteil, den Kragstein ausserdem noch in seiner Breite verkleinern zu können bis schliesslich eine Breite erreicht wird, die praktisch derjenigen des Pfostens in der
Höhe des Knotens gleichkommt. Die Aufschüttung wird wie vorhergehend ausgeführt, d. h. nach Blosslegung der Trageisen.
Es ist klar, dass die Kragsteine 3 auch in Eisen ausgeführt werden können, indem man sie in gleicher Weise mit den Betonpfosten und-balken zusammenkoppelt ; die Pfosten können auch eiserne und der Rest betoniertes Material sein.
Die Hauptbalken bestehen, wie die Fig. 12 und 13 zeigen, aus der Kupplung von zwei Balken, die aus vibriertem Höchstqualitätszement erzeugt und mit vorher gespannten Stahldrähten armiert sind. Man erzielt so einen Balken im U-Schnitt, in dessen Sohle 16 die Armatur 18 eingegliedert ist, während sich die Armatur 19 an den Spitzen der beiden Flanschen 17 befindet.
Die Zwischendecke besteht aus den genannten Balken gleichen Querschnittes, welche entsprechend der Breite der Räume verteilt sind.
Auch diese Balken haben eine Sohle 20 mit Armierung 22 und eine Flansche 21 mit Armierung 23. Für ihre Montierung kann man bei der Herstellung der Hauptbalken Fenster in diese einlassen, entsprechend geformt zum Schnitt der Sekundärbalken, so dass deren Enden in die Fenster eingelassen werden können. Diese Fenster berühren nicht, wie Fig. 13 zeigt, den armierten Teil der Balken. Eine andere beliebte Montierungsform ist schon weiter oben unter Fig. 6 beschrieben. Auf die Sekundärbalken stützen sich die Hourdissteine 24, wie in Fig. 2 angedeutet, die die Betondecke des Fussbodens tragen.
Die in Fig. 14 illustrierten Aussenwände bestehen aus Elementen 25, von der Höhe eines halben Stockwerkes, aus leichtem Material, z. B. aus Beton mit kleinkörnigem Bimsstein, Zelluloid u. a. ; sie sind dreieckig und werden längsweise in zwei Reihen in den Raum zwischen Pfosten und Balken eingebaut, wie in Fig. 2 dargestellt.
Die Entfernung zwischen den beiden Reihen entspricht der Mauerdicke, so dass man sowohl für aussen als für innen zwei durch den Charakter ihres Materials vollkommen isolierende Wände erzielt. Gleichzeitig erhält man, ohne die Notwendigkeit von Verschalungen oder anderem, einen Raum, der mit billigem Material, wie z. B. auch Abrissmaterial, ausgefüllt werden kann, wie 28 in Fig. 2 und 14 zeigt. Die beiden Reihen von Bauelementen werden gegeneinander versetzt montiert und lassen so zwischen sich einen freien Raum in Zickzackform.
Man kann auch, an Stelle von sehr langen Teilen aus Leichtmaterial, die bekanntlich zu teuer sind, kürzere Hohlziegelelemente verwenden, deren Länge von der Herstellungsmöglichkeit bestimmt wird. Solche Bauelemente sind viel wirtschaftlicher und sichern dem Bau eine längere Lebensdauer. Die Montierung solcher Elemente und der Aufbau der entsprechenden Wände bieten keinerlei Schwierigkeiten, da bekannte und geeignete Mittel zur Ausführung der Arbeiten angewandt werden können.
Für die Tür-und Fensternischen verwendet man besondere Elemente, z. B. von dem mit 26 und 27 in Fig. 14 bezeichneten Typ. Für die Anpassung um die Pfosten 1 und im allgemeinen für alle Einzelheiten der Mauern verfährt man durch Zerlegung der Elemente 25 wie bei Ziegeln üblich. Um die Elemente während der Füllung am Platz festzuhalten, kann man Holztafeln verwenden, wie mit 30 in Fig. 2 bezeichnet, die einfach an den Pfahl durch Eisendraht angebunden oder durch Knaggen gestützt werden.
Die vorliegende Erfindung ist zeichnerisch dargestellt und textlich beschrieben in einigen Ausführungsformen, aber es versteht sich, dass Konstruktionsänderungen praktisch vorgenommen werden können, ohne dass damit das Schutzgebiet für dieses Patent verlassen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Gebäuden aus Eisenbeton-Fertigteilen, gekennzeichnet dadurch, dass man am Bauplatz Pfeiler mit Grundsteinen vorbereitet, in diese hohle Pfosten von geringer Wanddicke einführt, auf diesen Pfosten Kragsteine befestigt, auf die sich die Tragbalken für Decke und Fussboden stützen und sodann die Aussenwände mit einer isolierenden Hülle und einer Füllung von Leichtmaterial ausbaut.