AT16538U1

AT16538U1 - Holz-Beton-Verbundelement

Info

Publication number: AT16538U1
Application number: ATGM8015/2019U
Authority: AT
Inventors: -Htl-Ing Peter Schober Dipl
Original assignee: Holzforschung Austria Oesterreichische Ges Fuer Holzforschung
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2019-12-15
Also published as: AT518958A1; DE202017104238U1

Abstract

Bei einem Holz-Beton-Verbundelement mit einer vollflächigen Zwischenschicht als lastabtragendes Bauteil ist erfindungsgemäß die Zwischenschicht mindestens 3 mm dick und mit dem Holz verklebt. Die Zwischenschicht ist entweder auch mit dem Beton verklebt oder mit dem Beton durch direktes Aufgießen des Betons auf die Zwischenschicht verbunden. Die Übertragung von Kräften erfolgt dabei ausschließlich über die miteinander verbundenen Oberflächen von Zwischenschicht und Holz sowie von Zwischenschicht und Beton, sodass zusätzliche mechanische Verbindungsmittel wie Schrauben entbehrlich sind. Damit ausreichend hohe Schubkräfte übertragen werden können, soll die Zwischenschicht eine Schubfestigkeit von mindestens 0,5 N/mm2 haben. Durch die Zwischenschicht wird auch die Schalldämmung verbessert. Durch die relativ dicke Zwischenschicht können Toleranzen ausgeglichen werden, sodass eine vollflächige Verklebung gewährleistet werden kann. Zur Herstellung kann man die mit dem Holz verklebte Zwischenschicht mit unabhängig hergestellten Betonfertigteilen verkleben oder man kann auf sie Ortbeton aufbringen und dadurch den Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht herstellen.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Holz-Beton-Verbundelement mit einer vollflächigen Zwischenschicht als lastabtragendes Bauteil wie z.B. Wand, Decke, oder Dach.

[0002] Bauteile aus Holz sind seit langem bekannt. Bei Decken bis zu einer Spannweite von rund 6 m sind die Holztragelemente allein ausreichend tragfähig. Für größere Spannweiten muss man die Holztragelemente verstärken, was beispielsweise mit Beton erfolgen kann, den man auf die Oberseite der Holztragelemente aufbringt.

[0003] Dabei ist es wichtig, dass Schub- und Normalkräfte vom Beton auf die Holztragelemente übertragen werden; andernfalls würde der Beton die Steifigkeit der Holztragelemente kaum erhöhen. Bei herkömmlichen Bauweisen von Holz-Beton-Verbunddecken mit Ortbeton werden z. B. mechanische Verbindungsmittel, meist in Form von Metallschrauben, eingesetzt. Diese werden meist vor Ort in die Holztragkonstruktion unter Vorgabe eines bestimmten Rasters eingeschraubt. Die Aufbringung des Ortbetons erfolgt in nasser Form, was zu einem Feuchteeintrag in die Holz-Beton-Verbunddecke führt und das Risiko eines Feuchteschadens an der Holzkonstruktion erhöht. Durch die Aushärtezeiten des Aufbetons ist das System nicht unmittelbar belastbar.

[0004] In der EP 432484 A2 wurde vorgeschlagen, dass vor dem Eindrehen der Schrauben eine Folie (die man auch als Zwischenschicht bezeichnen kann) auf das Holz gelegt wird, um Feuchteschäden zu verhindern. Diese Trennschicht dient ausschließlich dem Feuchteschutz und ist nicht mit dem Holz oder Beton kraftschlüssig verklebt. Zusätzlich bleiben zwei Nachteile bestehen: das Anbringen der Schrauben ist zeitintensiv, und die Schubkraftübertragung erfolgt nur punktweise über die Schrauben, wodurch die Belastbarkeit des Systems verglichen mit einer vollflächigen Verbindung reduziert ist.

[0005] In DE 19729058 A1 wurde deswegen vorgeschlagen, auf das Holz einen Klebstoff aufzubringen und auf den noch frischen Klebstoff Ortbeton aufzugießen, sodass Klebstoff und Ortbeton gleichzeitig aushärten. Der Klebstoff ist dabei äußerst dünn (mindestens 0,1 mm), sodass hier wiederum das Problem von Feuchteschäden vorhanden ist. Bei dieser Ausführung handelt es sich um eine direkte Verklebung von Holz und Ortbeton.

[0006] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Holz-Beton-Verbundelement derart auszugestalten, dass eine dauerhafte kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Beton und dem Holztragelement erzielt werden kann und eine industrielle Vorfertigung im Falle der Verwendung von Betonfertigteilen oder Ortbeton im Werk möglich ist, wodurch die spezifische Montagezeit gering ist.

[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Verbundelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zwischenschicht mindestens 3 mm dick und mit dem Holz verklebt ist; dass entweder die Zwischenschicht auch mit dem Beton verklebt ist oder dass die Zwischenschicht mit dem Beton durch direktes Aufgießen des Betons auf die Zwischenschicht verbunden ist; und dass die Übertragung von Kräften ausschließlich über die miteinander verbundenen Oberflächen von Zwischenschicht und Holz sowie von Zwischenschicht und Beton erfolgt.

[0008] Solch ein Verbundelement besteht somit aus Holztragelementen, welche mit einem Betonfertigteil bzw. Ortbeton über eine mindestens 3 mm dicke Zwischenschicht verbunden sind. Die Übertragung von Schubkräften erfolgt ausschließlich über die miteinander verbundenen Oberflächen von Zwischenschicht und Holz sowie von Zwischenschicht und Beton, sodass also keine zusätzlichen mechanischen Elemente (wie beispielsweise Schrauben) notwendig sind. Dementsprechend gering ist die Montagezeit, und durch den Wegfall der mechanischen Elemente ergibt sich auch ein Kostenvorteil. Weiters kann die Übertragung von Kräften vollflächig erfolgen, wodurch die Steifigkeit des Verbundelements im Vergleich zu punktförmiger Übertragung gesteigert wird.

[0009] Durch die Zwischenschicht wird zumindest weniger Feuchtigkeit in das Holz eingebracht, /4

AT 16 538 U1 2019-12-15 österreichisches patentamt wenn Ortbeton aufgegossen wird; und die Zwischenschicht kann Unebenheiten ausgleichen, was besonders dann wesentlich ist, wenn Betonfertigteile aufgeklebt werden.

[0010] Damit die Zwischenschicht Schubkräfte ausreichend gut übertragen kann, soll sie eine Schubfestigkeit von mindestens 0,5 N/mm² haben.

[0011] Ein weiterer Vorteil der zumindest 3 mm dicken Zwischenschicht besteht darin, dass die Schalldämmung verbessert wird; nach einer Ausgestaltung der Erfindung soll die Zwischenschicht den Schalldämmwert um mindestens 1 dB verbessern.

[0012] Damit Toleranzen zwischen der Betonplatte und dem Holz ausgeglichen werden können, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Zwischenschicht zumindest stellenweise durch das Eigengewicht der Betonplatte um zumindest 1 mm, vorzugsweise um zumindest 2 mm gestaucht ist.

[0013] Besonders günstig ist es, wenn die Zwischenschicht eine Flüssigkeitsabdichtung gegen den Ortbeton und für das Holz darstellt. Wenn die Zwischenschicht für Beton flüssigkeitsdicht ist, sind Feuchteschäden beim Holz durch das Aufbringen des Betons ausgeschlossen.

[0014] Herstellen kann man erfindungsgemäße Verbundelemente, indem man die Zwischenschicht mit dem Holz verklebt und davon unabhängig Betonfertigteile herstellt und diese Betonfertigteile sodann auf die Zwischenschicht klebt.

[0015] Alternativ kann man die Zwischenschicht mit dem Holz verkleben und auf die Zwischenschicht Ortbeton aufbringen und dadurch den Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht herstellen.

[0016] Es wird also auf die Holztragelemente vorzugsweise vollflächig eine Zwischenschicht verklebt, auf welche wiederum entweder ein Betonfertigteil vorzugsweise vollflächig verklebt oder in Ortbetonweise vollflächig betoniert wird. Die Zwischenschicht kann aus Materialien, vorzugsweise Holz oder Holzwerkstoffen, synthetischen oder mineralischen Lagen und dgl. bestehen, welche in der Lage sind, einerseits die beim Verbund von Holz- und Beton auftretenden Kräfte und Verformungen von einem Werkstoff auf den anderen zu übertragen und andererseits Bautoleranzen auszugleichen. Die gleichen Anforderungen werden auch an den Klebstoff gestellt.

[0017] Die Zwischenschicht ist bei der Variante Fertigteil mit dem Holz und mit dem Beton über eine Klebeschicht verbunden. Bei der Variante Ortbeton wird der Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht über die Haftreibung bzw. die mechanische Verzahnung der beiden Oberflächen sichergestellt. Die Zwischenschicht ist an der Unterseite wiederum mit einer Verklebung an das Holz angeschlossen.

[0018] Durch die vorzugsweise vollflächige Verklebung zwischen dem Holztragelement und dem Betonfertigteil bzw. Ortbeton über die Zwischenschicht erfolgt eine gleichmäßige Lastübertragung zwischen den beiden Bauteilen.

[0019] Die Erfindung kann bei Verwendung von Betonfertigteilen durch Automatisierung der Verklebung und des Fügeprozesses industriell zu einem Halbfertigteil von hoher Qualität vorgefertigt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Ortbeton entweder im Werk oder auf der Baustelle aufzubringen.

[0020] Durch den Wegfall des vollflächigen Betoniervorganges bei der Ausführungsvariante Fertigteil bzw. Ortbeton im Werk verkürzt sich die Bauzeit, da nur die Fugen vergossen werden müssen und das System sofort belastbar ist.

[0021] Die Entkopplung durch die Zwischenschicht zwischen den beiden Baustoffen Holz und Beton wirkt sich günstig auf das Schalldämmmaß der Bauteile aus.

[0022] Durch die Verklebung von Fertigteilen mit der Zwischenschicht bzw. dem Ortbeton im Werk und deren Montage auf der Baustelle wird der bei herkömmlichen Systemen durch das Betonieren vor Ort entstehende Feuchteeintrag in die Konstruktion auf ein Mindestmaß reduziert.

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AT 16 538 U1 2019-12-15 österreichisches patentamt [0023] Als Klebstoff für die Verklebung der Zwischenschicht mit dem Aufbeton bzw. dem Holztragelement sind vorzugsweise synthetische elastische bzw. starre Klebstoffe und/oder mineralische Klebstoffe zu verwenden. Die Holztragelemente können aus Flächen- (z. B. Brettstapel-, Brettsperrholz-, Furnierschichtholzelementen) oder Linientragwerken (z. B. Vollholz-, Brettschichtholz-, Furnierschichtholz- oder I-Trägern) bestehen.

[0024] An Hand der folgenden beiden Beispiele wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

[0025] A) Variante Betonfertigteil:

[0026] Die Unterseite einer 6 mm dicken Elastomerlage Sylodyn® von Getzner Werkstoffe GmbH wird zunächst mittels des PU-Klebstoffs Jawopur® 686 von Jowat SE auf die Oberseite einer 140 mm Furnierschichtholzplatte LVL X von Steico SE verklebt. Ein 70 mm Betonfertigteil der Festigkeitsklasse C25/30 von MISCHEK Systembau GmbH wird im Anschluss mit demselben Klebstoff an der Oberseite der Zwischenschicht verklebt. Diese Verklebung und diese Zwischenschicht sind in der Lage, die Kräfte überleiten zu können. Die Klebeflächen des Betonund des Holzfertigteils sind derart beschaffen, um einen permanenten Verbund mit dem Klebstoff und der Zwischenschicht auf Dauer zu garantieren.

[0027] B) Variante Ortbeton:

[0028] Die Unterseite einer 10 mm Heraklith-Holzwolleleichtbauplatte von Knauf Insulation GmbH wird mit einem Klebstoff LOCTITE® HB S609 PURBOND auf die Oberseite einer 160 mm CLT-Brettsperrholzplatte von Stora Enso verklebt. Auf die Zwischenschicht wird im Anschluss die Ortbetonlage betoniert, und zwar 80 mm Ortbeton der Festigkeitsklasse 025/30 von Rohrdorfer Baustoffe Austria AG. Die Verklebung und die Zwischenschicht sind in der Lage, die Kräfte überleiten zu können. Die Oberfläche der Zwischenschicht ist dabei derart beschaffen, dass ein Verbund zwischen dem Ortbeton und der Zwischenschicht über die Haftreibung bzw. die mechanische Verzahnung der beiden Oberflächen erfolgt und die auftretenden Kräfte vom Beton in die Zwischenschicht auf Dauer eingeleitet werden können. Der Beton besitzt ein Gefüge und eine Konsistenz, welche einen kraft- und formschlüssigen Verbund mit der Oberfläche der Zwischenschicht ermöglichen.

Claims

1. Holz-Beton-Verbundelement mit einer vollflächigen Zwischenschicht als lastabtragendes Bauteil wie z. B. Wand, Decke oder Dach, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht mindestens 3 mm dick und mit dem Holz mittels einer Kleberschicht vollflächig verklebt ist; dass entweder die Zwischenschicht auch mit dem Beton mittels einer weiteren Kleberschicht vollflächig verklebt ist oder dass die Zwischenschicht mit dem Beton durch direktes Aufgießen des Betons auf die Zwischenschicht verbunden ist; und dass die Übertragung von Kräften ausschließlich über die miteinander verbundenen Oberflächen von Zwischenschicht und Holz sowie von Zwischenschicht und Beton erfolgt.

2. Verbundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Schubfestigkeit von mindestens 0,5 N/mm² hat.

3. Verbundelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht den Schalldämmwert um mindestens 1 dB verbessert.

4. Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht zumindest stellenweise durch das Eigengewicht der Betonplatte um zumindest 1 mm, vorzugsweise um zumindest 2 mm gestaucht ist.

5. Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Flüssigkeitsabdichtung gegen den Ortbeton und für das Holz darstellt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zwischenschicht mit dem Holz verklebt und davon unabhängig Betonfertigteile herstellt und dass man die Betonfertigteile auf die Zwischenschicht klebt.

7. Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zwischenschicht mit dem Holz verklebt und dass man auf die Zwischenschicht Ortbeton aufbringt und dadurch den Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht herstellt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht durch eine Verzahnung der Oberflächen von Zwischenschicht und Beton erfolgt.